摘 要：介紹了應(yīng)用智能閥門控制器改造壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、應(yīng)用、主要特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)。 關(guān)鍵詞：智能閥門控制器 壓力機(jī) 全自動(dòng)控制 應(yīng)用 　　智能閥門控制器是一種應(yīng)用微計(jì)算機(jī)編程原理技術(shù)控制的，進(jìn)行改造傳統(tǒng)設(shè)備的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它可以非常方便地將雙閥或單閥操作的水泥、砼抗壓強(qiáng)度液壓壓力機(jī)由手動(dòng)控制改造成高性能的全自動(dòng)控制壓力機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)的全自動(dòng)控制。 1 智能閥門控制器系統(tǒng) 　　1.1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 　　智能閥門控制器為控制系統(tǒng)的核心，是將送油調(diào)節(jié)閥、溢流閥、電磁回油閥等融為一體的，具有高精度調(diào)節(jié)、壓力上限保護(hù)、加荷卸荷換向、快速送回油等多種控制功能的機(jī)電一體化組合體。智能閥門控制器接收傳感器和定位探頭等的信號(hào)后，通過閥門控制電機(jī)組件對(duì)閥門進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)抗壓試驗(yàn)過程的智能化自動(dòng)控制。同時(shí)進(jìn)行力值采集和強(qiáng)度的計(jì)算、顯示和數(shù)據(jù)的打印、保存，可以查詢所保存的歷史數(shù)據(jù)。智能閥門控制器系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理框圖如圖1所示。 　　雙閥液壓試驗(yàn)機(jī)按“運(yùn)行”和“確認(rèn)”鍵后，進(jìn)入加壓控制程序：回油控制電機(jī)迅速關(guān)閉回油閥;同時(shí)送油控制電機(jī)迅速打開送油閥，使送油閥轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)的快速上升送油位置，此時(shí)壓臺(tái)迅速上升，抗壓夾具的上壓板迅速靠近試塊上表面。當(dāng)夾具壓板與試塊上表面接近到設(shè)定距離（2—3mm）時(shí)，壓臺(tái)定位探頭上的黃色指示燈滅（蜂鳴器發(fā)出“嘟”的聲響）;控制器接受到此信號(hào)后，立即驅(qū)動(dòng)送油閥控制電機(jī)，迅速調(diào)整送油閥，使送油閥開度減少到預(yù)設(shè)的慢速送油位置，壓臺(tái)即由快速上升轉(zhuǎn)入低速上升，抗壓夾具上壓板平緩地靠近試塊上表面，直到與試塊上表面接觸，開始對(duì)試塊加壓;表盤指示值開始上升，控制器通過傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)也隨表盤指針同步上升，控制器隨即進(jìn)入加荷速度自動(dòng)控制狀態(tài)?？刂破麟S時(shí)檢測(cè)傳感器輸出的壓力信號(hào)值并計(jì)算加荷速度，與加荷速度設(shè)定值進(jìn)行比較后調(diào)整送油閥開度，使加荷速度在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。隨壓力的遞增，控制器逐次刷新壓力值直到試塊破形。 　　試塊一旦破形，控制器立即顯示破形前的最大力值，并存入存儲(chǔ)器，同時(shí)立即驅(qū)動(dòng)回油控制電機(jī)打開回油閥、驅(qū)動(dòng)送油控制電機(jī)關(guān)閉送油閥，迅速回油直到表盤指針回到零位，等待下一塊試塊的加壓啟動(dòng)。在下一塊開始時(shí)，控制器顯示本組試塊的序號(hào)和數(shù)據(jù)處理后的強(qiáng)度值（MPa）。 　　重復(fù)以上過程，直到控制器確認(rèn)本組最后一塊試塊測(cè)試完畢，即驅(qū)動(dòng)微打印機(jī)打印本組試塊測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將此結(jié)果與試塊編號(hào)、試驗(yàn)日期一起存入數(shù)據(jù)庫，以備日后查詢。 　　單閥液壓試驗(yàn)機(jī)控制原理與雙閥的基本相同，工作流程也大致相仿，不同點(diǎn)在于： 　?、偶訅簳r(shí)，智能控制器驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)將閥門調(diào)節(jié)到快速送油位置，使壓臺(tái)快速上升，壓臺(tái)定位探頭上的黃燈熄滅，控制器迅速調(diào)整閥位，使送油量減少，壓臺(tái)由高速上升轉(zhuǎn)入低速上升。 　?、破菩魏?，控制器打開回油電磁閥，迅速回油，回油時(shí)間可通過回油時(shí)間參數(shù)設(shè)定。 [align=center] 圖1智能閥門控制器系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理框圖[/align] 　　1.2前面板和鍵盤 　　控制器前面板上有數(shù)碼顯示器、指示燈和鍵盤。8位數(shù)碼顯示中，前4位顯示壓力值XXX.X（kN）,后3位顯示加荷速度X.XX（kN/s）。雙閥試驗(yàn)機(jī)有三個(gè)指示燈分別為“回油閥開”，“回油閥關(guān)”和“送油閥關(guān)”?；赜烷y打開到設(shè)定位置時(shí)，“回油閥開”指示燈點(diǎn)亮;回油閥關(guān)閉時(shí)，“回油閥關(guān)”指示燈亮;當(dāng)送油閥關(guān)閉時(shí)，“送油閥關(guān)”指示燈亮。而單閥的只有兩個(gè)指示燈“回油”和“油閥關(guān)”。當(dāng)回油電磁閥打開（即回油）時(shí)，“回油”指示燈亮，關(guān)閉時(shí)，“回油”指示燈熄滅;送油閥處于零點(diǎn)位置時(shí)，“油閥關(guān)”指示燈點(diǎn)亮。按下“復(fù)位”鍵時(shí)，送油閥和回油閥將自動(dòng)關(guān)到關(guān)位。鍵盤上共有22個(gè)輕觸鍵，分別是數(shù)字鍵（包括0～9及小數(shù)點(diǎn)、A～Z26個(gè)英文字母）和功能鍵（包括復(fù)位、急停、參數(shù)、數(shù)據(jù)、查詢、選項(xiàng)、確認(rèn)、調(diào)試、標(biāo)定、運(yùn)行和返回等11個(gè)鍵），完成各自相應(yīng)的功能。 　　1.3后面板及配線 　　控制器機(jī)外接線均由與后面板各插座相配的插頭通過電纜線連接，非常方便。電氣系統(tǒng)配線為：220V/AC電源線一根。帶三腳插頭的3芯屏蔽線1根，用于連接后面板的傳感器插座與傳感器。25芯打印機(jī)插頭線一根，聯(lián)接微型打印機(jī)。20芯矩形插頭引出電控電纜，雙閥共有5根，單閥只有3根（其中4芯控制機(jī)驅(qū)動(dòng)電纜，雙閥2根，單閥1根。6芯壓臺(tái)定位控制組件電纜各1根，雙閥有1根6芯屏蔽電纜，用于連接回油控制電機(jī)組件內(nèi)的閥門定位光電開關(guān)，另有1根3芯屏蔽電纜用于連接送油電機(jī)控制組件的閥門定位光電開關(guān)。單閥只有1根6芯屏蔽電纜用于連接控制電機(jī)組件內(nèi)的閥門定位光電開關(guān)和電磁閥驅(qū)動(dòng)繼電器）。 　　1.4參數(shù)的設(shè)置 　　打開控制器后面板上的電源開關(guān)，顯示器立即顯示Good.nnn（n代表數(shù)字），亦即監(jiān)控狀態(tài)，此時(shí)即可檢查或設(shè)置參數(shù)。每一個(gè)參數(shù)前二位數(shù)字代表該參數(shù)的編號(hào)，C表示參數(shù)，后面五位是參數(shù)取值，如：02CXXXXX等。30個(gè)參數(shù)可分為兩類：一類是管理參數(shù)，包括樣品編號(hào)、齡期、品種、年、月日共五個(gè)用于數(shù)據(jù)管理，外加一個(gè)控制參數(shù)管理鑰匙碼。另一類是工作參數(shù)，包括加荷速度、5個(gè)標(biāo)定系數(shù)、2.4kN/s和5kN/s速度加荷的可調(diào)工作參數(shù)各7個(gè)、打印開關(guān)、密碼、控制特性選擇開關(guān)及回油時(shí)間共24個(gè)參數(shù)。儀器出廠時(shí)未置數(shù)，為隨機(jī)數(shù)。如果未在規(guī)定的期限內(nèi)置入規(guī)定的密碼，儀器將自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)顯示Good.000時(shí)，必須置入規(guī)定的密碼才能正常的工作。5個(gè)標(biāo)定系數(shù)在標(biāo)定時(shí)自動(dòng)取值，不可調(diào)整。14個(gè)可調(diào)工作參數(shù)與送油閥性能及油的粘度有關(guān)，必須經(jīng)調(diào)試確定。 　　由于壓力機(jī)工況不同，環(huán)境溫度不同，為使壓力機(jī)能更好地應(yīng)對(duì)各種情況，這些參數(shù)必須設(shè)定好。具體設(shè)置方法如下：按“參數(shù)”鍵后用數(shù)字鍵置入所需參數(shù)或修改的參數(shù)標(biāo)號(hào)，即顯示該參數(shù)原先保存的取值。然后根據(jù)所需置入的參數(shù)值，按相應(yīng)數(shù)字/字母鍵（字母要用“確認(rèn)”鍵確認(rèn)），逐位輸入?yún)?shù)值。該參數(shù)的各位數(shù)字或字母輸入完后，按“數(shù)據(jù)”鍵，即把該參數(shù)值存入內(nèi)存，并轉(zhuǎn)入下一個(gè)參數(shù)的設(shè)置操作。全部參數(shù)置入完后，按“返回”鍵，即返回到監(jiān)控狀態(tài)。 　　1.5傳感器的調(diào)零與標(biāo)定 　　傳感器的零點(diǎn)調(diào)整和標(biāo)定前應(yīng)先檢查傳感器的連接軸套上的頂絲，必須擰緊，傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，可以停在任意位置。在控制器預(yù)熱15分鐘后即可進(jìn)行調(diào)整。首先使表盤指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地處于零點(diǎn)位置，然后按“調(diào)試”鍵，再按相應(yīng)數(shù)字鍵，此時(shí)顯示器顯示的數(shù)值為此時(shí)傳感器輸出信號(hào)的采樣數(shù)碼值。用螺絲刀調(diào)傳感器上的調(diào)節(jié)軸，將上述數(shù)碼值調(diào)到零點(diǎn)的采樣碼值。再用推桿或被動(dòng)針移動(dòng)表盤指針，使指針指示值上升（向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)），采樣碼值即隨著上升，回移推桿使指針逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，采樣碼值隨即減少，當(dāng)指針回到零位時(shí)，碼值應(yīng)能回到記錄的零點(diǎn)碼值（誤差≤±20碼）。即完成了零點(diǎn)調(diào)整。按相應(yīng)數(shù)字鍵，控制器回到監(jiān)控狀態(tài)。 　　零點(diǎn)調(diào)整完后即可進(jìn)行儀器標(biāo)定。使表盤處于零點(diǎn)位置，按“標(biāo)定”鍵，再按“確認(rèn)”鍵，等表盤顯示后，手動(dòng)移動(dòng)表盤指針，使指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地指到50kN處，按“確認(rèn)”鍵，待顯示后可進(jìn)行下一步操作。將表盤指針準(zhǔn)確穩(wěn)定地移到100kN、150kN、200kN、250kN等處，按最后一次“確認(rèn)”鍵后儀器即已標(biāo)定完畢。再按“返回”鍵，回到監(jiān)控狀態(tài)。標(biāo)定結(jié)果需按“調(diào)試”鍵，再按相應(yīng)數(shù)字鍵，進(jìn)行檢驗(yàn)，觀察顯示的kN值是否與用手動(dòng)方法移動(dòng)的表盤指針?biāo)傅膋N值基本一致（誤差≤±1%），合格后再使用。 2 系統(tǒng)的應(yīng)用 　　2.1抗壓強(qiáng)度的測(cè)定 　　水泥試塊抗壓強(qiáng)度的測(cè)定，以連續(xù)測(cè)試每組6塊試塊為例，具體步驟如下： 　　開動(dòng)油泵，預(yù)熱15分鐘。在壓臺(tái)上放好抗壓夾具，在夾具內(nèi)放入第1塊試塊。開控制器電源開關(guān)，按“參數(shù)”鍵和“數(shù)據(jù)”鍵，顯示樣品編號(hào)，按所測(cè)試塊的編號(hào)依次用數(shù)字鍵和“確認(rèn)”鍵，將編號(hào)逐字置入，最后一組數(shù)字置入后按“數(shù)據(jù)”鍵存入。以同樣的方法置入試塊齡期、水泥品種（標(biāo)號(hào)）、加荷速度、年、月、日。然后輸入控制參數(shù)管理鑰匙碼（此時(shí)允許修改所有參數(shù)），檢查核對(duì)參數(shù)確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行測(cè)試。按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 　　按“運(yùn)行”鍵，顯示“Run……”。按“確認(rèn)”鍵，顯示“XXX.X—X.XX”，加壓試驗(yàn)程序啟動(dòng)?！盎赜烷y關(guān)”指示燈亮，同時(shí)送油閥迅速打開，“送油閥關(guān)”指示燈由點(diǎn)亮變?yōu)橄?。單閥試驗(yàn)機(jī)閥門向加油方向運(yùn)動(dòng)，“油閥關(guān)”指示燈由點(diǎn)亮變?yōu)橄?。?dāng)夾具壓板接近試塊上表面時(shí)，壓臺(tái)定位探頭上的黃燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出聲響，壓臺(tái)上升速度減慢，抗壓夾具緩慢而平穩(wěn)地與試塊表面接觸。夾具壓板一旦與試塊接觸，表盤指針開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)數(shù)碼顯示即開始顯示數(shù)字。智能控制器即開始對(duì)加壓過程進(jìn)行智能式控制。當(dāng)力值增加到10kN附近時(shí)，加荷速度即控制在2.4或5kN/s，直到試塊破形。 　　試塊破形后，指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)碼顯示的前4位顯示出破形前達(dá)到的最大力值，后3位速度顯示值變?yōu)?.00（kN/s），此時(shí)雙閥試驗(yàn)機(jī)回油閥迅速打開，“回油閥開”指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)送油閥迅速關(guān)閉，“送油閥關(guān)”指示燈也點(diǎn)亮，壓臺(tái)迅速下降，表盤指針回零。單閥試驗(yàn)機(jī)在破形后，閥門關(guān)向油閥零點(diǎn)，同時(shí)啟動(dòng)回油電磁閥，“回油”指示燈點(diǎn)亮，閥門自動(dòng)回調(diào)到送油起始點(diǎn)，“油閥關(guān)”指示燈點(diǎn)亮，待回油時(shí)間到，回油電磁閥關(guān)閉，“回油”指示燈熄滅。 　　取下破形的第1塊試塊，放入第2塊試塊，按“確認(rèn)”鍵。此時(shí)，數(shù)碼顯示由顯示力值變?yōu)轱@示第1塊試塊的序號(hào)和強(qiáng)度值，過十幾秒鐘后，序號(hào)和強(qiáng)度值自動(dòng)消失，顯示全部為“0”，即開始進(jìn)行第2塊試塊的加壓過程。重復(fù)以上操作，直到第6塊試塊破形后，將顯示第6塊試塊的強(qiáng)度值。十幾秒鐘后自動(dòng)顯示出6塊試塊經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的強(qiáng)度值。同時(shí)打印出測(cè)定結(jié)果。 　　此后如果進(jìn)行下一組試塊的試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)先輸入樣品編號(hào)，齡期和品種，裝上下一組的第1塊試塊后，按“運(yùn)行”鍵、“確認(rèn)”鍵，即開始該組試塊的測(cè)定。如當(dāng)天的全部試塊測(cè)定完畢，應(yīng)在“回油閥關(guān)”、“送油閥關(guān)”的情況下按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)，然后可以關(guān)機(jī)。 　　2.2數(shù)據(jù)的查詢 　　本控制器可保存12288組試塊的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可按試驗(yàn)日期和試塊編號(hào)兩種方式查詢。 　?、虐茨?、月、日查詢 　　按“參數(shù)”鍵，選擇年份、月日參數(shù)，置入所查數(shù)據(jù)的年、月和日，按“數(shù)據(jù)”鍵存入，再按“返回”鍵返回。按“查詢”鍵，顯示日期，再按“數(shù)據(jù)”鍵，顯示所查的年、月、日。逐次按“選項(xiàng)”鍵，依次顯示編號(hào)、齡期和品種、該組試塊的平均強(qiáng)度值。由于同一天內(nèi)所測(cè)的試塊不止一組，因此繼續(xù)按“數(shù)據(jù)”鍵即可查找當(dāng)天所有各組試塊的數(shù)據(jù)，直到當(dāng)天各組數(shù)據(jù)全部查完后，顯示“end”，查詢完后按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 　?、瓢淳幪?hào)方式查詢 　　按“參數(shù)”鍵，用數(shù)據(jù)鍵置入樣品編號(hào)參數(shù)，用數(shù)字/字母鍵配合選項(xiàng)逐個(gè)置入所需查找的試塊編號(hào)，然后按“數(shù)據(jù)”鍵存入，再按“返回”鍵返回。按“查詢”鍵，顯示日期。再按一次“查詢”鍵，顯示編號(hào)。按“數(shù)據(jù)”鍵，顯示所查試塊的年、月、日。逐次按“選項(xiàng)”鍵，即順次顯示所查試塊的編號(hào)、齡期、品種和強(qiáng)度。再按“數(shù)據(jù)”鍵時(shí)，顯示“end”，表示該組試塊查詢完畢。查詢結(jié)束后按“返回”鍵返回監(jiān)控狀態(tài)。 3 主要特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo) 　　3.1主要特點(diǎn) 　?、胚m應(yīng)性強(qiáng)，可用于任何型號(hào)的水泥抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的改造（如無錫、濟(jì)南、長春產(chǎn)300 kN、600kN雙閥或金華產(chǎn)單閥液壓試驗(yàn)機(jī)等），還可用于混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的改造。 　?、谱?0kN開始，實(shí)現(xiàn)2.4kN±0.2kN/s加荷速度控制。對(duì)于1天齡期等低強(qiáng)度試塊，還可以自5kN開始實(shí)現(xiàn)1±0.1kN/s加荷速度自動(dòng)控制，并設(shè)有2.4kN/s和5kN/s加荷速度切換，以及適應(yīng)新老標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析處理方法，便于企業(yè)向新標(biāo)準(zhǔn)過渡。 　?、遣捎谜`差為0.1%的精密角度傳感器和零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤技術(shù)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性，而且在被改造試驗(yàn)機(jī)檢定合格證有效期限內(nèi)，改造后無須重新檢定。 　?、缺Ａ舯肀P顯示，采用4位數(shù)碼管和表盤同步顯示，顯示直觀、正確，便于有關(guān)部門例行常規(guī)檢定;自動(dòng)按新老標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理，并由微打印機(jī)打印測(cè)定結(jié)果;同時(shí)可長期保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便于查詢;還可通過RS485接口與管理微機(jī)聯(lián)機(jī)。 　　⑸無須改動(dòng)油路，現(xiàn)場(chǎng)改造工作簡便快捷，一臺(tái)液壓試驗(yàn)機(jī)的改造時(shí)間不超過8小時(shí)，不會(huì)影響水泥日常檢驗(yàn)工作，而且隨時(shí)可換上手柄，改由手動(dòng)操作。 　?、矢脑熨M(fèi)用低，僅為新購一臺(tái)性能相當(dāng)?shù)娜詣?dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)的30%左右，性能價(jià)格比高。 　?、嗽O(shè)有快慢升降速度自動(dòng)控制功能，即可減少強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)間，又可避免對(duì)試塊的沖擊載荷。 　?、淘O(shè)有壓力機(jī)抗壓夾具自動(dòng)保護(hù)功能，使用安全可靠。 　?、驮O(shè)有工作介質(zhì)油自動(dòng)溫度控制措施，降低油粘度對(duì)控制精度的影響。 　　3.2主要技術(shù)指標(biāo) 　?、艍毫y(cè)量：測(cè)量準(zhǔn)確度：﹤1.0%（示值相對(duì)誤差及重復(fù)性相對(duì)誤差）;顯示精度：0.1 kN，4位數(shù)碼和表盤同步顯示。測(cè)量范圍：300、200、150可選。 　?、萍雍伤俣茸詣?dòng)控制：2.4±0.2kN/s或5±0.5kN/s可選，10kN開始達(dá)到設(shè)定加荷速度;檢定或測(cè)定低強(qiáng)度試塊時(shí)最低還可選用0.5kN/s;加荷速度顯示精度0.01kN/s（3位數(shù)碼顯示）。 　　⑶零點(diǎn)相對(duì)誤差：﹤0.1%。 　　⑷數(shù)據(jù)保存及查詢：12288組（如每天33組試塊，可保存一年的全部數(shù)據(jù)）。查詢方式：可按日期或編號(hào)查詢。 　?、赏ㄓ嵔涌冢篟S485/RS232（選項(xiàng)）。 　?、使╇姡?20VAC±10%，50Hz±2%,≤150W;壓力機(jī)設(shè)備接地電阻≤4Ω。 　　⑺應(yīng)用環(huán)境：溫度10℃～30℃;無強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾。 4 結(jié)束語 　　通過智能閥門控制器改造壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，經(jīng)用戶實(shí)際應(yīng)用表明，使用效果良好，本系統(tǒng)完全達(dá)到全自動(dòng)控制功能要求，具有操作簡單、儀器調(diào)試檢驗(yàn)極為方便，實(shí)現(xiàn)了壓力機(jī)的全自動(dòng)控制，從而節(jié)省了抗壓強(qiáng)度的檢驗(yàn)時(shí)間，提高了工作效率。 參考文獻(xiàn)： 　　1 黃一夫.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 　　2 王家楨.傳感器與變送器.北京：清華大學(xué)出版社，1996 　　3 劉寶庭.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997 　　4 吳興惠,王彩君.傳感器與信號(hào)處理.北京：電子工業(yè)出版社，1998 　　5 譚建成.電機(jī)控制專用集成電路.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999