比例电磁铁静动态特性检测系统设计
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台 。 整个 台 架机 械 系 统如 图 １ 示 。 所
计算机 采集 系统包括计算机 、Ｕ Ｂ多功能数据采 Ｓ 集卡 、精密程控恒 流源 和 ２ ４ Ｖ开关 电源等 。所有 硬
１ 测试 系统 的硬件 组 成
电磁铁测试 系统硬件 主要 包括机械台架和计算机
件安装在 一 个测 试 机箱 内。其 中，Ｕ Ｂ采 集卡 内含 Ｓ １ ６位 ８通 道 Ａ Ｄ，模拟 量 输入 范 围 一１ ／ ０～ ＋１ ０ Ｖ，
电机 有 限 公 司 ，０ ６ ２０．
Ｍ０
Ｃ Ｉ ０ Ｄ１ ８６ ＫＩ ７
Ｃ ｏｖ
站 点 号设 定 ；主 站设 定 为０
【】张丽萍 ， 民．Ｌ ６ 李卫 Ｐ Ｃ伺 服电机 和触摸屏 在模 内 自动贴
标机 中的应 用 ［ ］ 辽 宁工 业 大学 学 报 ： Ｊ． 自然科 学 版 ，
比例 电磁 铁 静 动态 特 性检 测 系统 设计
柳 静 ，吴超 海 ，马 宁 ，杨 海 龙
（ 中国计 量 学Ｒ ＿程 训 练 中心 ，浙 江杭 １ １ ０ ８ ｚ － ・３ ０ １ ） ３ ，
摘要 ：比例 电磁铁是 多种电液 比例 阀重要 的执行器 件 ，其静 动态性能对 比例阀有关键影 响。为准确 方便 快速地测 试 比 例电磁铁 的各种静 动态 特性 ，设 计并研制 了一种 比例 电磁铁 性能测试 系统。该 系统 由机 械平 台、位移 和拉压力传 感器 、计 算 机采集控制 系统 和上 位机 Ｖ Ｃ＋＋ ． ６ ０开发 的测试软件组成 。实验 结果 表ห้องสมุดไป่ตู้ ：该 系统测试结果准确 可靠 ，操作方便 ，能够
进给机构 、电磁铁定位夹紧机构 、拉压力传感 器和光 栅位移传感器等组成 。台架实物 图如 图 １ 。拉压力传 感器 选 择 Ｊ Ｂ —Ｉ Ｌ Ｓ Ｉ Ｓ型 传 感 器 ，量 程 ５ ０ Ｎ，精 度 ０１ ． ％。光栅 尺选 用信 合光 栅 ＳＮ Ａ ３０型 ，量程 ＩＯ Ｋ － ０ １０ｍ ２ ｍ。栅距 ２ ｍ，经过后续 ４倍频 辨向细分 电路 ０ 后位 移 分 辨 力 可 达 ５ ｍ。伺 服 进 给 加 载 机 构 由
比例电磁铁是 电液 比例 阀最 常用 的电 一 机械转换 器 ，具 有 良好的水平位移 一力特性和线性 电流 一 力增
采集控制系统两部分 。机械 台架部分 由步进电机丝杠
益 特性 以及动态频响高等优点 。比例 电磁铁性 能的 优劣对 电液 比例阀 的工作性能产生显著 的影 响 ，因此 实 际应用 中经常需要对 比例 电磁铁 做各种 特性测 试 。
第 １ ４期
张航 等 ：基于 Ｐ Ｃ Ｎ：Ｎ网络 的模 内贴标 吹塑机 控制系统设计 Ｌ
Ｈ
・１ ３・ ０
的 Ｄ ０ Ｄ ７ 自动 链 接 到 吹 塑 机 Ｐ Ｃ 的 Ｍ１６ 一 ２－ ２ ， Ｌ ０４
Ｍ１ ２ １ ７、 Ｍ１ ２ 一 Ｍ１ ９ 、 Ｄｌ 一 Ｄ１ 和 Ｄ ０ Ｄ ７， １８ １１ ０ ７ ２－ ２
【 ２ Ｊ杜群贵 ， 迟永滨 ， 明． 岑 一种 高速模 内贴标 机械 手 ［ ］ Ｊ．
机械工程师 ，０ ２ ７ ：５一 ６ ２０ （ ）ｌ ｌ．
序开始时 ，先写入 网络设 置参 数 ：通过通信参数设置 标志 Ｍ８３ ，向特殊 数据 寄存 器 Ｄ １６ Ｄ １０ （ ０８ ８ ７ － ８８ 每 个 特殊数 据 寄存 器定 义 见 图 ３ ，其 中 Ｄ １７ Ｄ １０ ８７ 一 ８ ８ 在从站不 用设 置 ）写 入 相应 的参 数 。设 置 主 站 网络 参 数 的程序如 图 ３ 。
１ Ｋ Ｉ８９ ２ ３ Ｄ７ ｌ １
重 试次数设 ３ 定：
（ 上接 第 ８ ０页 ）
ＦＮ Ｍ０
Ｃ Ｉ ６ Ｄ１ ８０ ＫＩ ８
通信 超 时设 置 ：６ ６ ） （０ｍｓ
５ Ｂ Ｇ步进 电机和 精密 丝杆 构 成 。丝 杆导 程 ５ｍ ７Ｙ ｍ。 重复定位精度 １ ｍ。水平结 构的测试 台架保证 了单 ０Ｉ ｘ 向和双 向比例 电磁铁均能方便地进行测试。为 了方便
铁 的静态力特性 测试 ，功能较 为单一。 针对 以上 问题 ，提 出了一 种以步进电机伺服加载
参 考文 献 ：
【 】王 明华． 内贴标工艺技术研究 ［ ］ 机电信息 ，０４，６ Ｉ 模 Ｊ． ２０ ７
（６ ：７— ９ １）２ ２ ．
以实现对两 贴标机状态和数据 的监视 。 在系统 软件 的设计 过程 中，分别对每个可编程控 制器进行编程 ，先确定 每个 站的 网络设置参数 ，在程
ｔ ｅ ｓ ｓｅ ａｅ ｐ ｅ ｉ ＆ ｒ ｌ ｂ ｅ ａ ｄ ｅ ｓ ｎ ｏ ｅ ａｉｎ．ａ ｄ ｔ ｅ ｓａｉ ｎ ｙ ａ ｃ ｃ ａａ ｔｒｓ ｃ ｆｇ ｎ ｒ ｌ ｒ ｐ ｒ ｏ ａ ｏｅ ｏｄ ｃ ｎ ｈ ｙ ｔｍ ｒ ｒ ｃｓ ｅ ｅ ｉ ｌ ｎ ａ ｙ ｉ ｐ ｒ ｔ ａ ｏ ｎ ｔｔ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ ｅ ｅ ａ ｏ ｏ ｔ ｎ ｌ ｌｎ ｉ ａ ｈ ｃ ｉ ｐ ｉ ｓ
２１ ０ ２年 ７月
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ ＩＳ
Ｊ １ ０ｌ ｕ ．２ ２
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １４ ． ４
第４ ０卷 第 ｌ ４期
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． ２ ｓ ８ １２ １ ．４ ０ ９
收 稿 日期 ：２ １ —０ ０ １ ６—１ ０ 基 金项 目 ：浙 江 省 ２ １ ０ ０年大 学 生创 新 计 划 项 目 （０ ０ ４ ９ ３ ） ２ １ Ｒ ００ ２ 作 者简 介 ：柳 静 （９ ９ ） １７ 一 ，女 ，工 程 师 ，主 要 研 究 方 向为 数 控 技 术 及 先 进 加 工 技术 。Ｅ—ｍ ｉ ｙ ｉ＠ １ ３ｃｎ。 ａ ：ｙｆｕ ６ ．ｏ ｌ ｌ
Ｅｌ ｃ ｒ ｍ ａ ｎ ｔｃ Ｓｏ ｅ ｉ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｌｎｏ ｄ
Ｕ Ｕ Ｊｎ ｉｇ，Ｗ Ｕ Ｃ ａ ｈ ｉ ｈ ｏ ａ ，ＭＡ Ｎ ｎ ，ＹＡＮ Ｈａｌｎ ｉｇ Ｇ ｉ ｇ ｏ
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用 于常见 比例 电磁铁 的静 动态特性测试。
关键词 ：比例 电磁铁 ；动态特性 ；数据采集 ；光栅传感器
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ６＋ １ Ｐ ０ ． 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —３ ８ （０ ２ １ ０ ９— ０ １ ８ １ ２ １ ） ４— ７ ２
Ｓ ａ ｉ ｎ ｎ ｍ ｉ ａ ａ ｔｒｓｉｓＭ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔＳ ｓｅ ｓｇ ｏ ｒ ｐ ｒｉｎ ｌ ｔｔｃａ ｄ Ｄｙ ａ ｃＣｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔｍ Ｄｅ ｉｎ ｆｒ Ｐ ｏ ｏ ｔ ａ ｃ ｏ
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Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ：Ｐｒ ｐ ｒｉｎ ｌｅｅ ｔｏ ａ ｎｅｉ ｏｅ ｉ ｙ ｒ ｏ ｏ ｏ ａ ｌｃｒ ｍ ｇ ｔ ｓ ｌｎｏｄ；Ｄｙ ａ ｉ ｈ ａ ｔｒｓｉｓ；Ｄａａ ａ ｑ ｓｔｏ ｔ ｃ ｎ ｍ ｃ ｃ ａ ｃｅ ｉｔｃ ｒ ｔ ｃ ｕｉｉ ｎ； Ｇｒ ｔｎ ｅ ｓ ｒ ｉ ａ ｉｇ ｓ ｎ ｏ
２０ （ ）１１ ８． ０９ ３ ：８ —１３
１ Ｋ Ｉ８７ ２ ２ Ｄ１ Ｉ ７
从 站总 数 ：２
【】三菱 电机．Ｘ通信 用户手册． ７ Ｆ 上海 ： 三菱电机有限公 司，
刷 新设 置 ：模 式２
２０ ０６
ＦＮ Ｍ０
Ｃ Ｉ ２ Ｄ１ ８８ Ｋｌ ７
ＦＮ Ｃ Ｍ ０ｖ
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【】邢静宜． ３ 塑料 中空 吹塑机 液压 系统 的设计 与研究 ［ ］ Ｊ．
机床与液压 ，０ ９ ３ （ ） １ １ ２ ． ２０ ，７ ９ ：２ —１３
【 】三菱 电机． Ｘ系列可 编程控 制器用 户手册． ４ Ｆ 上海 ： 三菱
电机 有 限 公 司 ，０ １ ２０．
【】三菱 电机．Ｘ系列特 殊功能模 块用 户手册． ５ Ｆ 上海 ： 三菱
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｐｒ ｐ ｒｉ ｎ ｌｅｅ ｔｏ ｇ ｔｃ ｓ ｌｎ ｄ ｉ ｈｅｋｅ ｃｕａｏ ｌ ｍｅ ｔｉ ｎｙｅ ｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｐ ｏ ｏ ｔｏ ａ ａｖ ｓ， ｗｈ ｃ ｔａ ｔ ｏ ｏ ｔｏ ａ ｌ ｃｒ ｍａ ｎｅｉ ｏｅ ｏｉ ｓｔ ｙ ａ ｔ ｔｒｅｅ ｎ ｎ ｍａ ｌｃ ｒ — ｙ ｒ ｕ ｉ ｒ ｐ ｒｉｎ ｌｖ ｌｅ ｉｈ
ｓａｉ ｎ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｐａ ｅ ｎ ｉ ｏ ｔｎ ｏ ｅ ｉ ｆ ｃ ｉ ｇｔ ｅ ｗｈ ｌ ａｖ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ｍｅ ｓ ｒ ｌ ｋ ｎ ｓｏ ｔｔ ｎ ｙ ｔ ｔ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｌｙ ｄ ａ ｃ ｉ ｃ ｍｐ ｒａ ｔ ｌ ｎ ｅｆ ｔ ｈ ｏｅ ｖ ｌｅ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ａ ｕ ｅ ａ ｌ ｉｄ ｆｓ ｉ ａ ｄ ｄ — ｒ ｅ ｎ ａｃ
李 勇等人 设计了一种 电磁铁力特性测试 系统 ，可 以 测量 比例 电磁铁 静态特性 ，但是其测试机构采用手动 调节 ，难 以进行 自动化测试过程和动态特性测试 。较 新 的方案 。 是采用 直线 电动 缸进 行 自动进 给操 作 ， 可 以实现较 为 自动化的测试 ，但是只能进行单 向电磁
机构为基础 的水 平结构 比例 电磁铁测试系统 ，配合多 功能 Ｕ Ｂ数 据采 集 卡和 测试 软件 ，可 以进 行单 双 向 Ｓ 比例 电磁铁 的各项静 动态特性 测试 ，自动化 程度高。
不 同大小的电磁铁 的安装 夹紧以及 和拉 压力传感器 的
精确对 中，测 试 台上 还 安装 了一 个 精密 — 移 平 Ｙ位
ｎａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｐｒ ｃｓ ｌ ａ ｉ ｎ ｑｕ ｃ ｌ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｅ ｉｅｙｅ ｓｌ ａ ｄ ｉ ｋｙ，ａ ｕｔｍ ａｉ ｒ ｐｏｔｏ ｌｓ ｌｎｏｄ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｓｗａ — ｙ ｎ ａ ｏ ｔｃ ｐ ｏ ｒｉｎａ ｏｅ ｉ ａ ｕｒ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ｆ ｒｉｓｃ ａ ａ ｔｒ ｔｃ ｓｄｅ ｉ
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１ 测试 系统 的硬件 组 成
电磁铁测试 系统硬件 主要 包括机械台架和计算机
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【】张丽萍 ， 民．Ｌ ６ 李卫 Ｐ Ｃ伺 服电机 和触摸屏 在模 内 自动贴
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柳 静 ，吴超 海 ，马 宁 ，杨 海 龙
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进给机构 、电磁铁定位夹紧机构 、拉压力传感 器和光 栅位移传感器等组成 。台架实物 图如 图 １ 。拉压力传 感器 选 择 Ｊ Ｂ —Ｉ Ｌ Ｓ Ｉ Ｓ型 传 感 器 ，量 程 ５ ０ Ｎ，精 度 ０１ ． ％。光栅 尺选 用信 合光 栅 ＳＮ Ａ ３０型 ，量程 ＩＯ Ｋ － ０ １０ｍ ２ ｍ。栅距 ２ ｍ，经过后续 ４倍频 辨向细分 电路 ０ 后位 移 分 辨 力 可 达 ５ ｍ。伺 服 进 给 加 载 机 构 由
比例电磁铁是 电液 比例 阀最 常用 的电 一 机械转换 器 ，具 有 良好的水平位移 一力特性和线性 电流 一 力增
采集控制系统两部分 。机械 台架部分 由步进电机丝杠
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第 １ ４期
张航 等 ：基于 Ｐ Ｃ Ｎ：Ｎ网络 的模 内贴标 吹塑机 控制系统设计 Ｌ
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【 ２ Ｊ杜群贵 ， 迟永滨 ， 明． 岑 一种 高速模 内贴标 机械 手 ［ ］ Ｊ．
机械工程师 ，０ ２ ７ ：５一 ６ ２０ （ ）ｌ ｌ．
序开始时 ，先写入 网络设 置参 数 ：通过通信参数设置 标志 Ｍ８３ ，向特殊 数据 寄存 器 Ｄ １６ Ｄ １０ （ ０８ ８ ７ － ８８ 每 个 特殊数 据 寄存 器定 义 见 图 ３ ，其 中 Ｄ １７ Ｄ １０ ８７ 一 ８ ８ 在从站不 用设 置 ）写 入 相应 的参 数 。设 置 主 站 网络 参 数 的程序如 图 ３ 。
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（ 上接 第 ８ ０页 ）
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通信 超 时设 置 ：６ ６ ） （０ｍｓ
５ Ｂ Ｇ步进 电机和 精密 丝杆 构 成 。丝 杆导 程 ５ｍ ７Ｙ ｍ。 重复定位精度 １ ｍ。水平结 构的测试 台架保证 了单 ０Ｉ ｘ 向和双 向比例 电磁铁均能方便地进行测试。为 了方便
铁 的静态力特性 测试 ，功能较 为单一。 针对 以上 问题 ，提 出了一 种以步进电机伺服加载
参 考文 献 ：
【 】王 明华． 内贴标工艺技术研究 ［ ］ 机电信息 ，０４，６ Ｉ 模 Ｊ． ２０ ７
（６ ：７— ９ １）２ ２ ．
以实现对两 贴标机状态和数据 的监视 。 在系统 软件 的设计 过程 中，分别对每个可编程控 制器进行编程 ，先确定 每个 站的 网络设置参数 ，在程
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用 于常见 比例 电磁铁 的静 动态特性测试。
关键词 ：比例 电磁铁 ；动态特性 ；数据采集 ；光栅传感器
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ６＋ １ Ｐ ０ ． 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —３ ８ （０ ２ １ ０ ９— ０ １ ８ １ ２ １ ） ４— ７ ２
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【】邢静宜． ３ 塑料 中空 吹塑机 液压 系统 的设计 与研究 ［ ］ Ｊ．
机床与液压 ，０ ９ ３ （ ） １ １ ２ ． ２０ ，７ ９ ：２ —１３
【 】三菱 电机． Ｘ系列可 编程控 制器用 户手册． ４ Ｆ 上海 ： 三菱
电机 有 限 公 司 ，０ １ ２０．
【】三菱 电机．Ｘ系列特 殊功能模 块用 户手册． ５ Ｆ 上海 ： 三菱
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｐｒ ｐ ｒｉ ｎ ｌｅｅ ｔｏ ｇ ｔｃ ｓ ｌｎ ｄ ｉ ｈｅｋｅ ｃｕａｏ ｌ ｍｅ ｔｉ ｎｙｅ ｅ ｔｏ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｐ ｏ ｏ ｔｏ ａ ａｖ ｓ， ｗｈ ｃ ｔａ ｔ ｏ ｏ ｔｏ ａ ｌ ｃｒ ｍａ ｎｅｉ ｏｅ ｏｉ ｓｔ ｙ ａ ｔ ｔｒｅｅ ｎ ｎ ｍａ ｌｃ ｒ — ｙ ｒ ｕ ｉ ｒ ｐ ｒｉｎ ｌｖ ｌｅ ｉｈ
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李 勇等人 设计了一种 电磁铁力特性测试 系统 ，可 以 测量 比例 电磁铁 静态特性 ，但是其测试机构采用手动 调节 ，难 以进行 自动化测试过程和动态特性测试 。较 新 的方案 。 是采用 直线 电动 缸进 行 自动进 给操 作 ， 可 以实现较 为 自动化的测试 ，但是只能进行单 向电磁
机构为基础 的水 平结构 比例 电磁铁测试系统 ，配合多 功能 Ｕ Ｂ数 据采 集 卡和 测试 软件 ，可 以进 行单 双 向 Ｓ 比例 电磁铁 的各项静 动态特性 测试 ，自动化 程度高。
不 同大小的电磁铁 的安装 夹紧以及 和拉 压力传感器 的
精确对 中，测 试 台上 还 安装 了一 个 精密 — 移 平 Ｙ位
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