液压万能材料试验机测控系统研究

液压万能材料试验机测控系统研究

摘要：进入到21世纪以来，我国的国民经济和科学技术都处在不断的发展中，液压系统的技术发展与材料试验机测控系统技术也进入到一个高速发展的时期。传统的试验机测控系统，功能单一性明显，不具备扩展试验的基本能力，已经不能适应现代社会的需求，为进一步提高测控系统的应用和性能，研究人员逐步将信息技术语言和自动化控制技术应用到试验机测控系统中。本文通过对液压万能材料试验机测控系统的发展历程和概念进行介绍，对系统应用的技术和特点进行研究，以期能够促进测控系统的进一步完善。

关键词：液压万能材料；试验机；测控系统

试验机是一种常用的工业设备，主要用途是对工业各种材料的力学性能的测试。随着行业的发展，新材料的种类和需求也在逐步增加，关于材料的性能检测关系到很多行业的成本经济效益。传统的试验机在使用上多是依靠人力，根据技术人员的个人经验加以调整，通过设备的数据盘读取数据进而判定材料的性能，其过程复杂、人为造成的偏差大。按照目前国际上的材料测试标准和要求，传统的试验机已经无法满足市场的需求，必将随着市场的发展被逐渐淘汰，因此，针对新型的具备信息软件技术和自动化控制技术的试验机测控系统进行研究，对行业发展具有重要的现实意义。

一、液压式材料试验机测控系统的基本概念

（一）液压式材料试验机的基本简介

液压式材料试验机，又成为万能试验机，可以实现自动化控制、测量、采集数据并显示的功能。主要平台是油缸下置式主机，设备中包含了精密的油泵和多种设备传感器与控制器，实现闭环是控制，并完成对材料试验的自动测量，主要优势和特点是：专业性强、系统设备易升级、可靠性高，随着测控技术的发展和行业标准的提升，试验机的参数也可以进行相关调整，实用性强。

（二）测控系统的简介

测控系统，从字面意思的理解就是对试验目标的测量和控制，根据对象参数的检测结果，按照预先设定的标准，实现对被控制对象进行控制。早期的控制系统基本构成主要是测量和控制电路，测控功能较为单一，性能也十分有限，近年来，随着技术发展和行业需求的提升，伴随着微电子技术和信息技术，测控系统的组成和设计水平都有了高质量的发展。发展到目前为止，已经形成了利用成熟的以太网技术实现对工业测控系统的研究和实践工作[1]。

二、液压万能材料试验机测控系统的基本构成和特点

（一）测控系统的基本构成

万能试验机的主要应用对象是橡胶、塑料、电线电缆、金属等材料的拉伸试验，增加附具可做压缩、弯曲试验。分为四个主要部分构成：首先是传感检测部分，主要功能是对信息的感知和收集，运用到传感技术和检测技术；第二是信息处理部分，也就是对传感接受到的信息数据进行处理，涉及到人工智能领域；第三是信息传输部分，对收集和处理过的信息进行传输，利用有限或者无线通信技术；第四是信息控制部分，对传输、收集和分析的信息进行控制。

（二）测控系统的基特点

现代测控系统同传统的人力测控系统具有较多的优势，现代测控系统是在充分的利用计算机技术的基础上，集成无线通信、传感器网络、GPS、智能检测等

等众多的新型技术，现代测控系统能够的基本特点是：首先，测控设备软件化，

通过计算机的软件实现系统运行过程的自动化判断、切换、报警和巡回检测等功能。实现对系统硬件组成的简化，降低设备的占地面积，有效的减少设备运行过

程造成的能源消耗，显著提高设备运行效率；第二，测控过程智能化，由于使用

了新型信息技术于现代测控系统中，特别是加入了各种运算过程复杂的测控理论

方式，加快了测控系统智能化发展的趋势；第三，具有较高的灵活性，测控系统

中以软件为作业的核心，实现作业的各个环节都比较容易，功能组合和新建都很

方便；第四，设备的调速系统采用同步带减速机构，整体性能稳定，同时，在设

备中添加了过流、过压和过载的保护装置，保障了设备运行过程的稳定性；第五，具有较强的可视性，万能试验机的触摸健操作方式，液晶显示器实时显示，克服

了老式数码管显示容易发生故障的难题，并且美观大方、方便快捷[2]。

三、液压万能材料试验机测控系统的功能

（一）负荷测量

在试验机生产和作业的过程中，测量对象的不同参数被分为电量和非电量。

对于非电量参数类型，可以通过设备的传感器输出进行测量。测量过程中，对对

象的电信号或者控制过程的状态信息获取，以并行接口或者串行的方式实现对数

据信息的收集。在数据收集的过程中，计算机是一个周期性的工作，并将各类电

信号转换成相同单位的数据。同时，对输入的信息要提前经过线性化处理；如果

测量得出的信号有噪声，采取相应的平滑处理方式进行处理，确保信息的正确性。

（二）试样变形测量

现代控制系统多采用的单片机采集系统，经过计算机的数据处理，实现试样

的变形测量。现代控制系统多是采用进口全数字交流伺服控制器，控制高性能的

交流伺服电机驱动同步齿形带，带动两对高精度无间隙的精密丝杠传动。具有加

载平稳、低速性能好、无间隙、传动效率高、噪音低、传动平稳等优点。

（三）执行机构的驱动

对各类生产装置的控制一般是通过对执行机构的调节和控制。通过设备中的

计算机发出的不同信号和指令，驱动设备的执行机构执行相应的命令，到达设备

运转和控制的位置，也可以通过预先设定的一个电压值或者电流值实现对执行机

构的驱动，执行机构一般在接受到上级设备传达的信号之后，都会有一个反馈的

测量信号传递给计算机重心，以检测设备的执行命令是否被有效传达和执行。

（四）人机交互

控制系统在设备运行的过程中要对控制对象的信息和控制设备的信息进行全

面了解和展示，为设备操作员提供完整的信息，保证操作员在对设备进行操作的

时候可以进行各种方式的操作，例如对各类执行机构的手动调节、改变设备预先

设备的数值、在危及情况下进行应急处理等等。现代控制系统显示屏可以实现对

各类信息和画面的呈现，并兼具打印任务，可以通过计算机键盘实现对各个环节

的操作与控制。另外，设备每天运行的具体情况系统都会自动记录与保存，并定

期的形成设备工作情况的数据分析表，为技术人员提供设备生产过程的整体状况

信息，为设备今后的改良升级提供依据[4]。

（五）通信

随着信息技术的发展和行业需求的增加，现代工业过程的控制系统一般采用

分散式分组结构，也就是设备的组成是由多台计算机共同构成一个计算机网络，

通过相互之间的数据沟通和交流，共同完成上述功能和任务。也就是说，在系统

运行中，各级的计算机实时交换信息，保证设备整体的信息流通性。另外，有的