一种计算机辅助燃油阀自动检测系统的制作方法
一种计算机辅助燃油阀自动检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它具体涉及一种用于燃油阀批 生产性能试验的自动检测系统开发研制，用于燃油阀的性能试验、检测和交付验收使用，属 于自动测试技术领域。
【背景技术】
[0002] 燃油阀是某型燃油控制系统的核心部件，其性能优劣直接影响燃油控制系统的控 制精度、稳定性和可靠性。随着燃油阀生产规模的扩大，传统的燃油阀测试方法已经不能 满足生产的需要，如何准确、快速、方便地测试燃油阀的静态和动态特性成为生产中的首 要问题。为此国内已开发了许多可用于测试燃油阀性能的通用电液伺服阀测试系统，如李 福尚发明的伺服阀测试系统，张斌等发明的一种电液伺服阀测试系统等。虽然这些检测系 统适用面较宽，但只能测定一些通用的伺服阀性能，而且功能不全，不能更准确全面的实时 测试出燃油阀的各项性能参数，更不能专用于燃油阀的性能测试。
[0003] 因此，随着厂家生产能力的提高，现今的测试仪器已难以满足生产厂家对燃油阀 性能指标提出的更高的要求。为适应燃油阀大规模生产检验的需要，提高产品的合格率、提 高生产效率，利用计算机和相关软件建立的燃油阀自动检测系统，不仅可以用强有力的计 算机软件以算法代替传统仪器中的某些硬件，而且功能强大，便于维护、扩展和升级，具有 投资少，易于在实际应用中推广的优点，使得实际测出的燃油阀特性更为客观，可提高生产 效率，获得经济效益。
【发明内容】
[0004] ( -）发明目的
[0005] 本发明的目的是提供一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它根据陕西某厂所提 自动检测系统的设计要求而设计开发，针对燃油阀性能参数测试的需要，设计开发该自动 检测系统，用于燃油阀批生产的性能试验、检测和交付验收使用。
[0006] (二）技术方案
[0007] 本发明一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，是由测试台油源及燃油阀传感系统 和控制台系统组成。它们相互之间的关系是：测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内， 并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统 通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制；
[0008] 1、所述测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电路、 油冷机及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成；它们相互之间的关系是：油源检 测电路安装在油源泵站上，油冷机放置于油源泵站旁边，通过油路与油源相连，油冷机控制 电路和油源泵站控制电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，燃油阀参数检 测及传感系统安装在测试台上，并通过电缆和航空插头与控制台系统相连，它们共同实现 对油源的油路控制和各项参数检测的功能；
[0009]a)该油源泵站主要由油箱、集成块、燃油泵-电机组、变频器、溢流阀（比例溢流 阀、先导式溢流阀）、油滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路等组成，它们相互 之间的关系是：燃油泵-电机组和变频器安装在油箱外，变频器通过电缆与燃油泵_电机组 相连，燃油泵-电机组通过油路与油箱相连；集成块、溢流阀、油滤滤、蓄能器、压力表、传感 器、单向阀、接油盘和管路等安装在油箱上，油源泵站的控制电路通过屏蔽电缆与控制台系 统相连；
[0010] b)该油源检测电路包括：热电阻及其检测电路、液位控制器及其检测电路、油滤 及其检测电路和变频器控制检测电路，它们相互之间的关系是：热电阻和液位控制器安装 在油源油箱中，油滤安装在油源油箱上，它们的检测电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与 控制台系统相连，变频器控制检测电路通过以太网线和RJ45接口与控制台系统的变频器 控制器相连；
[0011] i.油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示；
[0012] ii.液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，并通过调理 电路将数字信号采集到上位机软件中，可实现软件报警；
[0013]iii.油滤与控制台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过调理电路 将数字信号采集到上位机软件中，可实现软件报警；
[0014]iv.与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电机-泵启停，电机 转速、频率的调节和显示等；
[0015]c)该油冷机及其控制电路由油冷机、开关、接触器和屏蔽电缆等组成，它们相互之 间的关系是：油冷机通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，开关和接触器通过屏蔽 电缆与控制台系统相连。该油冷机及其控制电路保证油源泵站的油液温度保持在满足测试 条件的范围内；
[0016]d)该燃油阀参数检测及传感系统由压力变送器、压差传感器和流量计组成，它们 相互之间的关系是：压力变送器、压差传感器和流量计均安装在测试台的油路中，它们通过 屏蔽电缆与控制台系统相连；
[0017] 2、所述控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统 (DCS)组成，它们相互之间的关系是：接口调理电路和DCS固定于控制台机柜的内部，DCS在 下层，接口调理电路在上层DCS与接口调理电路通过电缆和插头相连；
[0018]a)该控制台机柜为琴台式控制机柜，前方有前面板和操作控制台；操作控制台下 方和控制机柜后方均有左右两扇机柜门，在控制机柜后方下面有5个电缆插头、1个安全地 螺栓和1个电缆过孔；控制机柜内部可放置工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机、 接口电路板等设备；
[0019]i.该前面板左半侧位安装21寸液晶显示器，右半侧安装变频控制器、数显仪表、 流量计算机、调节装置、报警指示和控制开关等；
[0020] ii.该操作控制台由操作平台、键盘槽和可调恒流源面板组成；
[0021]b)所述接口调理电路由信号调理模块、15V直流电源模块、可调恒流源和开关电 源组成，它们相互之间的关系是：15V直流电源模块为信号调理模块提供±15V直流电源， 可调恒流源与信号调理模块相连，实现燃油阀线圈的电流输出和检测；
[0022] i.信号调理模块包括对传感器模拟输入信号和数字输入信号的滤波、缓冲调理电 路、"手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定电流的电压输出电路；
[0023] ii. 15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理模块供 电；
[0024] iii.可调恒流源为独立的可将计算机输出的电压转换为电流的转换调节模块，用 以输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电压输出 信号。
[0025] iv.开关电源包括24VDC开关电源和28VDC开关电源；
[0026] c)该计算机数据采集控制系统（DCS)由工业控制计算机（简称计算机）、数据采 集卡和测试软件组成，它们相互之间的关系是：数据采集卡安装在计算机机箱内部，测试软 件安装于计算机系统内；
[0027] i.该数据采集卡为美国NI公司生产的NI-6014型数据采集卡（以下简称数采 卡）；
[0028] ii.该测试软件由磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试四个测试项目组 成，它们相互之间的关系是：四项测试可独立进行，单独对燃油阀进行测试。
[0029] 本发明针对燃油阀批生产的测试需要，提供一种针对燃油阀批生产的性能试验、 检测和交付验收使用的计算机辅助自动检测系统。
[0030] 该自动检测系统由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成，测试台油源 及燃油阀传感系统为燃油阀的自动检测提供油路和油压、油温、流量、电机转速等传感器信 号的检测。
[0031] 该测试台油源及燃油阀传感系统的各传感器采集到的模拟输出信号（燃油阀线 圈电流、进油压力、回油压力、测控压力、压差、流量、温度），经控制台系统的数显表显示、接 口调理电路调理转换后，作为数采卡可输入的模拟信号进行采集和控制；测试台油 源及燃 油阀传感系统的液位报警、超温报警、超压报警和污染报警装置的输出数字信号，经控制台 系统的接口调理电路调理转换，作为数采卡可输入的数字信号进行采集和控制。
[0032] 该油源泵站中油泵由三相异步电动机带动，三相异步电动机采用变频器启动与调 节，变频器通过控制台前面板上的控制器控制。控制台上的"压力调节"旋钮与油源部分比 例溢流阀相连，实现压力的调节；先导式溢流阀与自动检测系统的"卸荷开关"相连，实现紧 急卸荷，溢流阀工作方式为"得电建压，失电卸压"，即溢流阀阀线圈通电时，油路建立液压， 溢流阀阀线圈失电时，油路卸压。当合上电源总闸后，按下"泵站启动"按钮时，油冷机通电 运行，油冷机根据事先设定好的温度限制自动启停工作；按下"泵站停止"按钮时，油冷机断 电停止运行；
[0033] 该油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示；液 位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，油滤与控制台污染报警装 置相连，实现对油液污染的监控，并通过信号调理模块将报警数字信号采集到计算机中，实 现软件报警；与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电机-泵启停和电 机转速、频率的调节、显示等；
[0034] 本发明的燃油阀参数检测及传感系统主要包括对进油压力、回油压力、测控压力、 压差、流量、阀线圈电流、油温等物理量的信号检测及采集；所述的进油压力、回油压力、测 控压力的检测均采用压力变送器，输出信号为1~5VDC电信号；压差传感器采用输出信号 为4~20mA电信号的压力变送器，压差信号经控制台的信号调理模块转换为0~5VDC电 信号；流量计接控制台前面板流量计算机，流量计算机在控制台上显示实时流量；油温的 测量采用热电阻配带数显调节仪，实现对油液温度的实时检测与显示；燃油阀线圈电流的 采集由控制台系统从可调恒流源中实时采集；
[0035] 本发明的控制台系统对燃油阀的测试包括手动调节测试部分和计算机软件测试 部分。手动调节测试部分主要通过人工调节控制台前面板的控制系统开关、手动程控开关、 压力调节旋钮和变频器控制器来对燃油阀进行测试和控制，计算机软件测试部分主要通过 预装在计算机的磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试软件对燃油阀进行测试和控 制。所有由测试台油源及燃油阀传感系统采集到的模拟信号和数字信号等数据，通过数采 卡将实时地采集到工控机中，计算机按照已有的测试程序对燃油阀的数据进行处理与控 制，实现对燃油阀的各性能参数测试；
[0036] 本发明的控制台系统与测试台油源及燃油阀传感系统之间由屏蔽电缆相连，以保 证信号的准确传输，控制台上有控制接触器的按钮开关，用以控制电机-泵的启停和卸荷， 以及油冷机的导通与关断；
[0037] 该控制台系统的计算机共输出两路模拟电压信号，其中一路电压信号经信号调理 模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号，用以控制燃油阀的动作进行测试；另 一路电压信号经信号调理模块调理后输出到油源泵站的比例溢流阀，用以控制油源油路的 压力。
[0038](三）优点、功效
[0039] 本发明的使用环境为厂房，因此进行了防火、防水、防电磁干扰的设计。检测系统 控制台采用琴台式控制机柜，把工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机和接口电路板 分层固定在控制机柜中，然后有规律的进行走线连接，不仅可以使测试系统具有三防的功 能，而且使得系统具有积木式的结构，便于扩展，外观更加美观，使用更加方便。
[0040] 本发明以达到满足要求的燃油阀自动检测的各项功能为目的，硬件与软件相互支 撑、相互协调、相互配合。硬件具有模块化特点，能更准确全面的实时测试出燃油阀的各项 性能参数，能专用于燃油阀的性能测试。测控软件人机交互界面友好，软件界面有各测试 功能的相应按钮，具有人工设定输入的相应窗口，以及采集到的各个物理量的显示栏；所述 的测试功能有磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试。
[0041] 本发明可适应燃油阀大规模生产检验的需要，整套测试系统不仅简洁美观、易于 拆卸与组合，而且便于操作测试，满足了燃油阀批生产测试的需要，利用计算机和相关软件 建立的燃油阀自动检测系统，不仅可以用强有力的计算机软件以算法代替传统仪器中的某 些硬件，而且功能强大，便于维护、扩展和升级，具有投资少，易于在实际应用中推广的优 点，使得实际测出的燃油阀特性更为客观，可提高产品的合格率、提高生产效率，获得经济 效益。
【附图说明】
[0042]图1为本发明的系统总体结构图；
[0043] 图2为本发明的系统工作通断电顺序示意图；
[0044] 图3为本发明中电机及油冷机的接线示意图；
[0045] 图4为本发明中接触器及按钮开关的控制接线图；
[0046] 图5为本发明中报警及仪表的控制接线示意图；
[0047]图6为本发明中燃油阀参数检测传感器与数显仪表的接线示意图；
[0048] 图7为本发明中控制台机柜的外形结构示意图；
[0049] 图8为本发明中控制台机柜的后视图；
[0050] 图9为本发明中控制台机柜内部各模块布局图；
[0051] 图10为本发明中控制台系统机柜内接线端子示意图；
[0052] 图11为本发明中控制台前面板的正视图；
[0053] 图12为本发明中控制台的接口调理电路示意图；
[0054] 图13为本发明中可调恒流源控制面板示意图；
[0055] 图14为本发明中软件程序构成示意图；
[0056] 图15为本发明中DCS的磨合试验程序流程图；
[0057] 图16为本发明中DCS的性能测试程序流程图；
[0058] 图17为本发明中DCS的跟随性测试程序流程图；
[0059] 图18为本发明中DCS的动态测试程序流程图；
[0060] 图19为本发明的整体布线示意图；
[0061] 图20为本发明中各个传感器接线示意图；
[0062] 图21a为本发明中电机-泵的控制接口示意图；
[0063] 图21b为本发明中油源及传感系统控制接口示意图；
[0064] 图21c为本发明中油源系统的比例溢流阀控制接口示意图。
[0065] 图中序号、符号、代号说明如下：
[0066] 各图中相同序号、符号、代号所表不的对象相同；
[0067] ①，②…或
：圆圈中带数字或字母表示导线线号，所有图中线号相同 的导线表示相连；
[0068]Am~A%:传感系统传感器的8路输出模拟信号；
[0069]An~A18:转换后的8路数采卡模拟输入信号；
[0070]'~DM:液位、超温、超压、污染报警装置的4路输出数字信号；
[0071]DIi~DI4:转换后的4路数采卡输入数字信号；
[0072]UrauT:数据采集卡输出的模拟电压信号；
[0073] rOT、rOT:可调恒流源输出电流正线和回线；
[0074]Ic:电流手动调节端；
[0075] :液位报警、污染报警；
[0076]S1:电流手动调节状态；
[0077] K1~K6 :开关符号；
[0078]GND:信号地；
[0079] Vcc:信号调理模块直流电源；
[0080] JX1~JX3:厂房三相动力线；
[0081] L1~L3 :配电柜三相动力线；
[0082] N:零线；
[0083]ZK1 :空开 1 ;
[0084]ZK2:空开 2;
[0085] KM1 :交流接触器1 ;
[0086]KM2 :交流接触器2 ;
[0087] FR1 :熔断器 1 ;
[0088] FR2 :恪断器 2 ;
[0089]U、V、W:电动机或变频器三相线； [0090] SB1 :常闭按钮；
[0091] SB2 :常开按钮；
[0092] D1-G:绿色按钮带灯；
[0093] D2-R:红色按钮带灯；
[0094]BJ1 :污染报警器指示；
[0095] BJ2:液位报警器指示；
[0096] JDX1~JDX8 :报警装置继电器接线；
[0097]PressureIn:进油压力采集信号正线；
[0098]PressureOut:回油压力采集信号正线；
[0099]PressureCtrl:测控压力采集信号正线；
[0100] PressureDiff:压差采集信号正线；
[0101] PressureDiff0+:压差传感器输出信号正线；
[0102] DC:直流；
[0103] PULSE1、PULSE2 :流量计信号线；
[0104]Flow0+、FlowO-:流量计算机输出信号线；
[0105] Flow:流量采集信号正线；
[0106] Temperature:油温采集信号正线；
[0107]⑶RRENT:电流采集信号正线；
[0108] PE:安全地/机壳接地；
[0109]MANUAL:手动调压7[曰号正线；
[0110] AUT0 :自动调压信号正线；
[0111] PRESSURE+ :压力输出信号正线；
[0112] AUTOCURRENT+ :燃油阀线圈电流输出正线；
[0113] AUTOCURRENT-:燃油阀线圈电流输出回线；
[0114]AGND:模拟信号接地，与GND相连；
[0115] INI、IN2 :信号转换隔离器输入端；
[0116] 0UT1、0UT2 :信号转换隔离器输出端；
[0117] Vwt:可调恒流源电流采集信号输出线；
[0118] Vin:可调恒流源电流给定信号输入线；
[0119] INPUT:可调恒流源输入端；
[0120] OUTPUT:可调恒流源输出端；
[0121]
表示该导线与进油压力数显表第8号接线柱相连；
[0122]
表示该导线与回油压力数显表第8号接线柱相连；
[0123]
表示该导线与测控压力数显表第8号接线柱相连；
【具体实施方式】
[0124] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图进行 详细描述。
[0125] 本发明针对燃油阀批生产的测试需要，提供一种针对燃油阀批生产的性能试验、 检测和交付验收使用的计算机辅助自动检测系统。本发明一种计算机辅助燃油阀自动检测 系统，是由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成。它们相互之间的关系是：测试 台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室 内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油 源及燃油阀传感系统的监控和信号控制。
[0126]图1为该自动检测系统的总体结构图，图中所述的I~A%为各传感器的输出信 号，An~A18为经信号调理模块转换后的作为计算机采集的8路模拟输入信号；图中所述 的~DM为液位、超温、超压、污染报警装置的输出数字信号，DIDI4为经信号调理模 块转换后作为计算机输入的数字信号；图中所述的UrauT是计算机输出的控制阀线圈电流的 电压信号，I+OTT、分别为经信号调理模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号 的正线和回线，；图中所述的Ic表示手动调节电流，所述的S1表示系统处于手动调节状态； 图中所述的Wa分别表示液位报警和污染报警信号；图中所述的K1为自动检测系统的 电源总闸，用于控制总电源的接通与关断；所述的K2为控制台系统的控制开关，用于控制 控制台系统的接通与关断；所述的K3为极性转换开关，用于转换通过燃油阀线圈电流的极 性；所述的K4为手动程控开关，用于控制选择手动测试或计算机自动测试；所述的K5为控 制台泵站启动和泵站停止按钮的总称，用于控制与电机-泵相连的接触器、继电器等电气 控制电路的接通与关断，从而控制电机-泵的启动与停止；所述的K6为卸荷开关，用于控制 先导式溢流阀接通与断电，可实现手动紧急卸荷。该测试系统按图2所示的通断电顺序进 行工作。
[0127] 本发明的测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电 路、油冷机及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成，它们共同实现对油源的油路 控制和各项参数检测的功能。
[0128] 所述的油源泵站主要由油箱、集成块、燃油泵-电机组、溢流阀（比例溢流阀、先导 式溢流阀）、油滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路等组成。该控制电路主要 为由控制台来控制泵的启停，以及相应的油源检测和报警控制电路。如图3、图4所示，油 源泵站中油泵由三相异步电动机带动，三相异步电动机采用变频器启动与调节，变频器通 过控制台前面板上的控制器控制。当合上电源总闸并打开控制台总开关后，按下油源启动 按钮SB2,与电动机相连的接触器KM1线圈得电，KM1闭合，电机-泵启动，泵站运行指示灯 (绿）亮；当按下油源停止按钮SB1时，KM1线圈失电，与电动机相连的回路断开，电机-泵 停止，泵站停止指示灯（红）亮。
[0129] 控制台上的"压力调节"旋钮与油源部分比例溢流阀相连，实现压力的调节；先导 式溢流阀与自动检测系统的"卸荷开关"相连，实现紧急卸荷，溢流阀工作方式为"得电建 压，失电卸压"。当合上电源总闸后，按下按钮SB2启动电机-泵时，接触器KM2得电，油冷 机接通运行，油冷机根据事先设定好的温度限制自动启停工作；按下"泵站停止"按钮时，油 冷机断电停止运行。
[0130] 如图5所示，所述油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的 测试和显示；液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，油滤与控制 台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过信号调理模块将报警数字信号采集 到计算机中，实现软件报警；与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电 机-泵启停和电机转速、频率的调节、显示等。
[0131] 本发明的燃油阀参数检测及传感系统主要包括对进油压力、回油压力、测控压力、 压差、流量、阀线圈电流、油温等物理量的信号检测及采集。如图6所示，所述的进油压力、 回油压力、测控压力的检测均采用压力变送器，输出信号为1~5VDC电信号；压差传感器 采用输出信号为4~20mA电信号的压力变送器，压差信号经控制台的信号调理模块转换为 0~5VDC电信号；流量计接控制台前面板流量计算机，流量计算机在控制台上显示实时流 量；油温的测量采用热电阻配带数显调节仪，实现对油液温度的实时检测与显示；燃油阀 线圈电流的采集由控制台系统从可调恒流源中实时采集。
[0132] 本发明的控制台系统与测试台油源及燃油阀传感系统之间由屏蔽电缆相连，以保 证信号的准确传输，控制台上有控制接触器的按钮开关，用以控制电机-泵的启停和卸荷， 以及油冷机的导通与关断。
[0133] 所述的控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统 (DCS)。如图7-图10所示，所述的控制台机柜为琴台式控制台，便于操作人员的控制操作， 机柜内部各模块通过机柜后面底部各航空插头与外部设备相连，既很好的抗干扰，又方便 与油源系统等连接；如图11所示，所述控制台机柜的控制台前面板的左半侧位安装21寸液 晶显示器，右侧位安装电测电控显示仪表及按钮、开关等。
[0134] 本发明的控制台系统对燃油阀的测试包括手动调节测试部分和计算机软件测试 部分。手动调节测试部分主要通过人工调节控制台前面板的控制系统开关、手动程控开关、 压力调节旋钮和变频器控制器来对燃油阀进行测试和控制，计算机软件测试部分主要通过 预装在计算机的磨合试验、性能测试、跟 随性测试和动态测试软件对燃油阀进行测试和控 制。所有由测试台油源及燃油阀传感系统采集到的模拟信号和数字信号等数据，通过数采 卡将实时地采集到工控机中，计算机按照已有的测试程序对燃油阀的数据进行处理与控 制，实现对燃油阀的各性能参数测试。
[0135] 如图12所示，所述的接口调理电路主要包括信号调理模块、15V直流电源模块和 可调恒流源，信号调理模块包括对7路传感器模拟输入信号（进油压力、回油压力、测控压 力、压差、流量、阀线圈电流、油温）、4路数字输入信号（超温报警、超压报警、液位报警、污 染报警）的滤波缓冲调理电路、"手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定 电流的电压输出电路；15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理 模块供电；如图13所示，可调恒流源为独立的可将计算机输出的电压转换为电流的调节模 块，用以输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电 压输出信号。
[0136] 所述的计算机数据采集控制系统（DCS)由工业控制计算机（简称计算机）、 NI-6014数据采集卡和测试软件组成。DCS可对8路模拟信号、4路数字信号实时采集，并且 可实时输出2路量程为±10V的模拟信号。在本系统中，使用7路模拟输入通道、4路数字 输入通道对燃油阀性能参数进行检测，使用2路模拟输出通道输出两路模拟电压信号，其 中一路电压信号经信号调理模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号，用以控制 燃油阀的动作进行测试；另一路电压信号经信号调理模块调理后输出到油源泵站的比例溢 流阀，用以控制油源油路的压力。
[0137] 如图14所示，DCS测试软件主要基于LabVIEW平台实现，在LabVIEW环境下编程 实现对燃油阀各项性能参数的检测与控制。测控软件人机交互界面友好，软件界面有各测 试功能的相应按钮，具有人工设定输入的相应窗口，以及采集到的各个物理量的显示栏。系 统每通道采集频率不低于lKHz;具有油温超温、超压报警显示功能，即在超温、超压时计算 机可以通过硬件电路接口采集到相应的状态，并在软件界面上有状态显示栏；具有油滤污 染和油箱液位报警功能；具有报警参数、传感器参数的查询、设置、修改等功能；具有试验 数据的采集、显示、存储及输出功能，可以在试验数据存储前填写试验名称、试验序号、产品 编号、环境温度、大气压力等信息。如图15-图18,本发明的软件测试项目主要包括磨合试 验、性能测试、跟随性测试和动态测试。
[0138] 本发明各部分按如图19-图21a、b、c所示进行布线连接，整套测试系统不仅简洁 美观、易于拆卸与组合，而且便于操作测试，满足了燃油阀批生产测试的需要。
【主权项】
1. 一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，其特征在于：它是由测试台油源及燃油阀传 感系统和控制台系统组成；测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及 油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相 连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制； 所述测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电路、油冷机 及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成；油源检测电路安装在油源泵站上，油冷 机放置于油源泵站旁边，通过油路与油源相连，油冷机控制电路和油源泵站控制电路共同 通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，燃油阀参数检测及传感系统安装在测试台 上，并通过电缆和航空插头与控制台系统相连，它们共同实现对油源的油路控制和各项参 数检测的功能； a) 该油源泵站由油箱、集成块、燃油泵-电机组、变频器、溢流阀、油滤、蓄能器、压力 表、传感器、单向阀、接油盘和管路组成，燃油泵-电机组和变频器安装在油箱外，变频器通 过电缆与燃油泵-电机组相连，燃油泵-电机组通过油路与油箱相连；集成块、溢流阀、油滤 滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路安装在油箱上，油源泵站的控制电路通 过屏蔽电缆与控制台系统相连； b) 该油源检测电路包括：热电阻及其检测电路、液位控制器及其检测电路、油滤及其 检测电路和变频器控制检测电路，热电阻和液位控制器安装在油源油箱中，油滤安装在油 源油箱上，它们的检测电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，变频器控制 检测电路通过以太网线和RJ45接口与控制台系统的变频器控制器相连； i. 油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示； ii. 液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，并通过调理电路 将数字信号采集到上位机软件中，实现软件报警； iii. 油滤与控制台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过调理电路将数 字信号采集到上位机软件中，实现软件报警； iv. 与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，实现电机-泵启停，电机转速、 频率的调节和显不； c) 该油冷机及其控制电路由油冷机、开关、接触器和屏蔽电缆组成，油冷机通过屏蔽电 缆和航空插头与控制台系统相连，开关和接触器通过屏蔽电缆与控制台系统相连，该油冷 机及其控制电路保证油源泵站的油液温度保持在满足测试条件的范围内； d) 该燃油阀参数检测及传感系统由压力变送器、压差传感器和流量计组成，压力变 送器、压差传感器和流量计均安装在测试台的油路中，它们通过屏蔽电缆与控制台系统相 连； 所述控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统即DCS组 成，接口调理电路和DCS固定于控制台机柜的内部，DCS在下层，接口调理电路在上层，DCS 与接口调理电路通过电缆和插头相连； a)该控制台机柜为琴台式控制机柜，前方有前面板和操作控制台；操作控制台下方和 控制机柜后方均有左右两扇机柜门，在控制机柜后方下面有5个电缆插头、1个安全地螺栓 和1个电缆过孔；控制机柜内部放置工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机、接口电 路板设备； i. 该前面板左半侧位安装21寸液晶显示器，右半侧安装变频控制器、数显仪表、流量 计算机、调节装置、报警指示和控制开关； ii. 该操作控制台由操作平台、键盘槽和可调恒流源面板组成； b) 所述接口调理电路由信号调理模块、15V直流电源模块、可调恒流源和开关电源组 成，15V直流电源模块为信号调理模块提供± 15V直流电源，可调恒流源与信号调理模块相 连，实现燃油阀线圈的电流输出和检测； i. 信号调理模块包括对传感器模拟输入信号和数字输入信号的滤波、缓冲调理电路、 "手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定电流的电压输出电路； ii. 15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理模块供电； iii. 可调恒流源为独立的能将计算机输出的电压转换为电流的转换调节模块，用以 输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电压输出信 号； iv. 开关电源包括24VDC开关电源和28VDC开关电源； c) 该计算机数据采集控制系统即DCS由计算机、数据采集卡和测试软件组成，数据采 集卡安装在计算机机箱内部，测试软件安装于计算机系统内； 该测试软件由磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试四个测试项目组成，四项测 试能独立进行，单独对燃油阀进行测试。
【专利摘要】一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它是由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成；测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制；本发明用于燃油阀的性能试验、检测和交付验收，在测试技术领域里具有广阔地应用前景。
【IPC分类】G01M13/00
【公开号】CN104897382
【申请号】CN201510205711
【发明人】姚金勇, 杜超, 袁宏杰, 任鹏
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月27日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它具体涉及一种用于燃油阀批 生产性能试验的自动检测系统开发研制，用于燃油阀的性能试验、检测和交付验收使用，属 于自动测试技术领域。
【背景技术】
[0002] 燃油阀是某型燃油控制系统的核心部件，其性能优劣直接影响燃油控制系统的控 制精度、稳定性和可靠性。随着燃油阀生产规模的扩大，传统的燃油阀测试方法已经不能 满足生产的需要，如何准确、快速、方便地测试燃油阀的静态和动态特性成为生产中的首 要问题。为此国内已开发了许多可用于测试燃油阀性能的通用电液伺服阀测试系统，如李 福尚发明的伺服阀测试系统，张斌等发明的一种电液伺服阀测试系统等。虽然这些检测系 统适用面较宽，但只能测定一些通用的伺服阀性能，而且功能不全，不能更准确全面的实时 测试出燃油阀的各项性能参数，更不能专用于燃油阀的性能测试。
[0003] 因此，随着厂家生产能力的提高，现今的测试仪器已难以满足生产厂家对燃油阀 性能指标提出的更高的要求。为适应燃油阀大规模生产检验的需要，提高产品的合格率、提 高生产效率，利用计算机和相关软件建立的燃油阀自动检测系统，不仅可以用强有力的计 算机软件以算法代替传统仪器中的某些硬件，而且功能强大，便于维护、扩展和升级，具有 投资少，易于在实际应用中推广的优点，使得实际测出的燃油阀特性更为客观，可提高生产 效率，获得经济效益。
【发明内容】
[0004] ( -）发明目的
[0005] 本发明的目的是提供一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它根据陕西某厂所提 自动检测系统的设计要求而设计开发，针对燃油阀性能参数测试的需要，设计开发该自动 检测系统，用于燃油阀批生产的性能试验、检测和交付验收使用。
[0006] (二）技术方案
[0007] 本发明一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，是由测试台油源及燃油阀传感系统 和控制台系统组成。它们相互之间的关系是：测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内， 并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统 通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制；
[0008] 1、所述测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电路、 油冷机及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成；它们相互之间的关系是：油源检 测电路安装在油源泵站上，油冷机放置于油源泵站旁边，通过油路与油源相连，油冷机控制 电路和油源泵站控制电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，燃油阀参数检 测及传感系统安装在测试台上，并通过电缆和航空插头与控制台系统相连，它们共同实现 对油源的油路控制和各项参数检测的功能；
[0009]a)该油源泵站主要由油箱、集成块、燃油泵-电机组、变频器、溢流阀（比例溢流 阀、先导式溢流阀）、油滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路等组成，它们相互 之间的关系是：燃油泵-电机组和变频器安装在油箱外，变频器通过电缆与燃油泵_电机组 相连，燃油泵-电机组通过油路与油箱相连；集成块、溢流阀、油滤滤、蓄能器、压力表、传感 器、单向阀、接油盘和管路等安装在油箱上，油源泵站的控制电路通过屏蔽电缆与控制台系 统相连；
[0010] b)该油源检测电路包括：热电阻及其检测电路、液位控制器及其检测电路、油滤 及其检测电路和变频器控制检测电路，它们相互之间的关系是：热电阻和液位控制器安装 在油源油箱中，油滤安装在油源油箱上，它们的检测电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与 控制台系统相连，变频器控制检测电路通过以太网线和RJ45接口与控制台系统的变频器 控制器相连；
[0011] i.油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示；
[0012] ii.液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，并通过调理 电路将数字信号采集到上位机软件中，可实现软件报警；
[0013]iii.油滤与控制台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过调理电路 将数字信号采集到上位机软件中，可实现软件报警；
[0014]iv.与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电机-泵启停，电机 转速、频率的调节和显示等；
[0015]c)该油冷机及其控制电路由油冷机、开关、接触器和屏蔽电缆等组成，它们相互之 间的关系是：油冷机通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，开关和接触器通过屏蔽 电缆与控制台系统相连。该油冷机及其控制电路保证油源泵站的油液温度保持在满足测试 条件的范围内；
[0016]d)该燃油阀参数检测及传感系统由压力变送器、压差传感器和流量计组成，它们 相互之间的关系是：压力变送器、压差传感器和流量计均安装在测试台的油路中，它们通过 屏蔽电缆与控制台系统相连；
[0017] 2、所述控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统 (DCS)组成，它们相互之间的关系是：接口调理电路和DCS固定于控制台机柜的内部，DCS在 下层，接口调理电路在上层DCS与接口调理电路通过电缆和插头相连；
[0018]a)该控制台机柜为琴台式控制机柜，前方有前面板和操作控制台；操作控制台下 方和控制机柜后方均有左右两扇机柜门，在控制机柜后方下面有5个电缆插头、1个安全地 螺栓和1个电缆过孔；控制机柜内部可放置工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机、 接口电路板等设备；
[0019]i.该前面板左半侧位安装21寸液晶显示器，右半侧安装变频控制器、数显仪表、 流量计算机、调节装置、报警指示和控制开关等；
[0020] ii.该操作控制台由操作平台、键盘槽和可调恒流源面板组成；
[0021]b)所述接口调理电路由信号调理模块、15V直流电源模块、可调恒流源和开关电 源组成，它们相互之间的关系是：15V直流电源模块为信号调理模块提供±15V直流电源， 可调恒流源与信号调理模块相连，实现燃油阀线圈的电流输出和检测；
[0022] i.信号调理模块包括对传感器模拟输入信号和数字输入信号的滤波、缓冲调理电 路、"手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定电流的电压输出电路；
[0023] ii. 15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理模块供 电；
[0024] iii.可调恒流源为独立的可将计算机输出的电压转换为电流的转换调节模块，用 以输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电压输出 信号。
[0025] iv.开关电源包括24VDC开关电源和28VDC开关电源；
[0026] c)该计算机数据采集控制系统（DCS)由工业控制计算机（简称计算机）、数据采 集卡和测试软件组成，它们相互之间的关系是：数据采集卡安装在计算机机箱内部，测试软 件安装于计算机系统内；
[0027] i.该数据采集卡为美国NI公司生产的NI-6014型数据采集卡（以下简称数采 卡）；
[0028] ii.该测试软件由磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试四个测试项目组 成，它们相互之间的关系是：四项测试可独立进行，单独对燃油阀进行测试。
[0029] 本发明针对燃油阀批生产的测试需要，提供一种针对燃油阀批生产的性能试验、 检测和交付验收使用的计算机辅助自动检测系统。
[0030] 该自动检测系统由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成，测试台油源 及燃油阀传感系统为燃油阀的自动检测提供油路和油压、油温、流量、电机转速等传感器信 号的检测。
[0031] 该测试台油源及燃油阀传感系统的各传感器采集到的模拟输出信号（燃油阀线 圈电流、进油压力、回油压力、测控压力、压差、流量、温度），经控制台系统的数显表显示、接 口调理电路调理转换后，作为数采卡可输入的模拟信号进行采集和控制；测试台油 源及燃 油阀传感系统的液位报警、超温报警、超压报警和污染报警装置的输出数字信号，经控制台 系统的接口调理电路调理转换，作为数采卡可输入的数字信号进行采集和控制。
[0032] 该油源泵站中油泵由三相异步电动机带动，三相异步电动机采用变频器启动与调 节，变频器通过控制台前面板上的控制器控制。控制台上的"压力调节"旋钮与油源部分比 例溢流阀相连，实现压力的调节；先导式溢流阀与自动检测系统的"卸荷开关"相连，实现紧 急卸荷，溢流阀工作方式为"得电建压，失电卸压"，即溢流阀阀线圈通电时，油路建立液压， 溢流阀阀线圈失电时，油路卸压。当合上电源总闸后，按下"泵站启动"按钮时，油冷机通电 运行，油冷机根据事先设定好的温度限制自动启停工作；按下"泵站停止"按钮时，油冷机断 电停止运行；
[0033] 该油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示；液 位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，油滤与控制台污染报警装 置相连，实现对油液污染的监控，并通过信号调理模块将报警数字信号采集到计算机中，实 现软件报警；与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电机-泵启停和电 机转速、频率的调节、显示等；
[0034] 本发明的燃油阀参数检测及传感系统主要包括对进油压力、回油压力、测控压力、 压差、流量、阀线圈电流、油温等物理量的信号检测及采集；所述的进油压力、回油压力、测 控压力的检测均采用压力变送器，输出信号为1~5VDC电信号；压差传感器采用输出信号 为4~20mA电信号的压力变送器，压差信号经控制台的信号调理模块转换为0~5VDC电 信号；流量计接控制台前面板流量计算机，流量计算机在控制台上显示实时流量；油温的 测量采用热电阻配带数显调节仪，实现对油液温度的实时检测与显示；燃油阀线圈电流的 采集由控制台系统从可调恒流源中实时采集；
[0035] 本发明的控制台系统对燃油阀的测试包括手动调节测试部分和计算机软件测试 部分。手动调节测试部分主要通过人工调节控制台前面板的控制系统开关、手动程控开关、 压力调节旋钮和变频器控制器来对燃油阀进行测试和控制，计算机软件测试部分主要通过 预装在计算机的磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试软件对燃油阀进行测试和控 制。所有由测试台油源及燃油阀传感系统采集到的模拟信号和数字信号等数据，通过数采 卡将实时地采集到工控机中，计算机按照已有的测试程序对燃油阀的数据进行处理与控 制，实现对燃油阀的各性能参数测试；
[0036] 本发明的控制台系统与测试台油源及燃油阀传感系统之间由屏蔽电缆相连，以保 证信号的准确传输，控制台上有控制接触器的按钮开关，用以控制电机-泵的启停和卸荷， 以及油冷机的导通与关断；
[0037] 该控制台系统的计算机共输出两路模拟电压信号，其中一路电压信号经信号调理 模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号，用以控制燃油阀的动作进行测试；另 一路电压信号经信号调理模块调理后输出到油源泵站的比例溢流阀，用以控制油源油路的 压力。
[0038](三）优点、功效
[0039] 本发明的使用环境为厂房，因此进行了防火、防水、防电磁干扰的设计。检测系统 控制台采用琴台式控制机柜，把工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机和接口电路板 分层固定在控制机柜中，然后有规律的进行走线连接，不仅可以使测试系统具有三防的功 能，而且使得系统具有积木式的结构，便于扩展，外观更加美观，使用更加方便。
[0040] 本发明以达到满足要求的燃油阀自动检测的各项功能为目的，硬件与软件相互支 撑、相互协调、相互配合。硬件具有模块化特点，能更准确全面的实时测试出燃油阀的各项 性能参数，能专用于燃油阀的性能测试。测控软件人机交互界面友好，软件界面有各测试 功能的相应按钮，具有人工设定输入的相应窗口，以及采集到的各个物理量的显示栏；所述 的测试功能有磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试。
[0041] 本发明可适应燃油阀大规模生产检验的需要，整套测试系统不仅简洁美观、易于 拆卸与组合，而且便于操作测试，满足了燃油阀批生产测试的需要，利用计算机和相关软件 建立的燃油阀自动检测系统，不仅可以用强有力的计算机软件以算法代替传统仪器中的某 些硬件，而且功能强大，便于维护、扩展和升级，具有投资少，易于在实际应用中推广的优 点，使得实际测出的燃油阀特性更为客观，可提高产品的合格率、提高生产效率，获得经济 效益。
【附图说明】
[0042]图1为本发明的系统总体结构图；
[0043] 图2为本发明的系统工作通断电顺序示意图；
[0044] 图3为本发明中电机及油冷机的接线示意图；
[0045] 图4为本发明中接触器及按钮开关的控制接线图；
[0046] 图5为本发明中报警及仪表的控制接线示意图；
[0047]图6为本发明中燃油阀参数检测传感器与数显仪表的接线示意图；
[0048] 图7为本发明中控制台机柜的外形结构示意图；
[0049] 图8为本发明中控制台机柜的后视图；
[0050] 图9为本发明中控制台机柜内部各模块布局图；
[0051] 图10为本发明中控制台系统机柜内接线端子示意图；
[0052] 图11为本发明中控制台前面板的正视图；
[0053] 图12为本发明中控制台的接口调理电路示意图；
[0054] 图13为本发明中可调恒流源控制面板示意图；
[0055] 图14为本发明中软件程序构成示意图；
[0056] 图15为本发明中DCS的磨合试验程序流程图；
[0057] 图16为本发明中DCS的性能测试程序流程图；
[0058] 图17为本发明中DCS的跟随性测试程序流程图；
[0059] 图18为本发明中DCS的动态测试程序流程图；
[0060] 图19为本发明的整体布线示意图；
[0061] 图20为本发明中各个传感器接线示意图；
[0062] 图21a为本发明中电机-泵的控制接口示意图；
[0063] 图21b为本发明中油源及传感系统控制接口示意图；
[0064] 图21c为本发明中油源系统的比例溢流阀控制接口示意图。
[0065] 图中序号、符号、代号说明如下：
[0066] 各图中相同序号、符号、代号所表不的对象相同；
[0067] ①，②…或
：圆圈中带数字或字母表示导线线号，所有图中线号相同 的导线表示相连；
[0068]Am~A%:传感系统传感器的8路输出模拟信号；
[0069]An~A18:转换后的8路数采卡模拟输入信号；
[0070]'~DM:液位、超温、超压、污染报警装置的4路输出数字信号；
[0071]DIi~DI4:转换后的4路数采卡输入数字信号；
[0072]UrauT:数据采集卡输出的模拟电压信号；
[0073] rOT、rOT:可调恒流源输出电流正线和回线；
[0074]Ic:电流手动调节端；
[0075] :液位报警、污染报警；
[0076]S1:电流手动调节状态；
[0077] K1~K6 :开关符号；
[0078]GND:信号地；
[0079] Vcc:信号调理模块直流电源；
[0080] JX1~JX3:厂房三相动力线；
[0081] L1~L3 :配电柜三相动力线；
[0082] N:零线；
[0083]ZK1 :空开 1 ;
[0084]ZK2:空开 2;
[0085] KM1 :交流接触器1 ;
[0086]KM2 :交流接触器2 ;
[0087] FR1 :熔断器 1 ;
[0088] FR2 :恪断器 2 ;
[0089]U、V、W:电动机或变频器三相线； [0090] SB1 :常闭按钮；
[0091] SB2 :常开按钮；
[0092] D1-G:绿色按钮带灯；
[0093] D2-R:红色按钮带灯；
[0094]BJ1 :污染报警器指示；
[0095] BJ2:液位报警器指示；
[0096] JDX1~JDX8 :报警装置继电器接线；
[0097]PressureIn:进油压力采集信号正线；
[0098]PressureOut:回油压力采集信号正线；
[0099]PressureCtrl:测控压力采集信号正线；
[0100] PressureDiff:压差采集信号正线；
[0101] PressureDiff0+:压差传感器输出信号正线；
[0102] DC:直流；
[0103] PULSE1、PULSE2 :流量计信号线；
[0104]Flow0+、FlowO-:流量计算机输出信号线；
[0105] Flow:流量采集信号正线；
[0106] Temperature:油温采集信号正线；
[0107]⑶RRENT:电流采集信号正线；
[0108] PE:安全地/机壳接地；
[0109]MANUAL:手动调压7[曰号正线；
[0110] AUT0 :自动调压信号正线；
[0111] PRESSURE+ :压力输出信号正线；
[0112] AUTOCURRENT+ :燃油阀线圈电流输出正线；
[0113] AUTOCURRENT-:燃油阀线圈电流输出回线；
[0114]AGND:模拟信号接地，与GND相连；
[0115] INI、IN2 :信号转换隔离器输入端；
[0116] 0UT1、0UT2 :信号转换隔离器输出端；
[0117] Vwt:可调恒流源电流采集信号输出线；
[0118] Vin:可调恒流源电流给定信号输入线；
[0119] INPUT:可调恒流源输入端；
[0120] OUTPUT:可调恒流源输出端；
[0121]
表示该导线与进油压力数显表第8号接线柱相连；
[0122]
表示该导线与回油压力数显表第8号接线柱相连；
[0123]
表示该导线与测控压力数显表第8号接线柱相连；
【具体实施方式】
[0124] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图进行 详细描述。
[0125] 本发明针对燃油阀批生产的测试需要，提供一种针对燃油阀批生产的性能试验、 检测和交付验收使用的计算机辅助自动检测系统。本发明一种计算机辅助燃油阀自动检测 系统，是由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成。它们相互之间的关系是：测试 台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室 内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油 源及燃油阀传感系统的监控和信号控制。
[0126]图1为该自动检测系统的总体结构图，图中所述的I~A%为各传感器的输出信 号，An~A18为经信号调理模块转换后的作为计算机采集的8路模拟输入信号；图中所述 的~DM为液位、超温、超压、污染报警装置的输出数字信号，DIDI4为经信号调理模 块转换后作为计算机输入的数字信号；图中所述的UrauT是计算机输出的控制阀线圈电流的 电压信号，I+OTT、分别为经信号调理模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号 的正线和回线，；图中所述的Ic表示手动调节电流，所述的S1表示系统处于手动调节状态； 图中所述的Wa分别表示液位报警和污染报警信号；图中所述的K1为自动检测系统的 电源总闸，用于控制总电源的接通与关断；所述的K2为控制台系统的控制开关，用于控制 控制台系统的接通与关断；所述的K3为极性转换开关，用于转换通过燃油阀线圈电流的极 性；所述的K4为手动程控开关，用于控制选择手动测试或计算机自动测试；所述的K5为控 制台泵站启动和泵站停止按钮的总称，用于控制与电机-泵相连的接触器、继电器等电气 控制电路的接通与关断，从而控制电机-泵的启动与停止；所述的K6为卸荷开关，用于控制 先导式溢流阀接通与断电，可实现手动紧急卸荷。该测试系统按图2所示的通断电顺序进 行工作。
[0127] 本发明的测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电 路、油冷机及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成，它们共同实现对油源的油路 控制和各项参数检测的功能。
[0128] 所述的油源泵站主要由油箱、集成块、燃油泵-电机组、溢流阀（比例溢流阀、先导 式溢流阀）、油滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路等组成。该控制电路主要 为由控制台来控制泵的启停，以及相应的油源检测和报警控制电路。如图3、图4所示，油 源泵站中油泵由三相异步电动机带动，三相异步电动机采用变频器启动与调节，变频器通 过控制台前面板上的控制器控制。当合上电源总闸并打开控制台总开关后，按下油源启动 按钮SB2,与电动机相连的接触器KM1线圈得电，KM1闭合，电机-泵启动，泵站运行指示灯 (绿）亮；当按下油源停止按钮SB1时，KM1线圈失电，与电动机相连的回路断开，电机-泵 停止，泵站停止指示灯（红）亮。
[0129] 控制台上的"压力调节"旋钮与油源部分比例溢流阀相连，实现压力的调节；先导 式溢流阀与自动检测系统的"卸荷开关"相连，实现紧急卸荷，溢流阀工作方式为"得电建 压，失电卸压"。当合上电源总闸后，按下按钮SB2启动电机-泵时，接触器KM2得电，油冷 机接通运行，油冷机根据事先设定好的温度限制自动启停工作；按下"泵站停止"按钮时，油 冷机断电停止运行。
[0130] 如图5所示，所述油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的 测试和显示；液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，油滤与控制 台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过信号调理模块将报警数字信号采集 到计算机中，实现软件报警；与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，可实现电 机-泵启停和电机转速、频率的调节、显示等。
[0131] 本发明的燃油阀参数检测及传感系统主要包括对进油压力、回油压力、测控压力、 压差、流量、阀线圈电流、油温等物理量的信号检测及采集。如图6所示，所述的进油压力、 回油压力、测控压力的检测均采用压力变送器，输出信号为1~5VDC电信号；压差传感器 采用输出信号为4~20mA电信号的压力变送器，压差信号经控制台的信号调理模块转换为 0~5VDC电信号；流量计接控制台前面板流量计算机，流量计算机在控制台上显示实时流 量；油温的测量采用热电阻配带数显调节仪，实现对油液温度的实时检测与显示；燃油阀 线圈电流的采集由控制台系统从可调恒流源中实时采集。
[0132] 本发明的控制台系统与测试台油源及燃油阀传感系统之间由屏蔽电缆相连，以保 证信号的准确传输，控制台上有控制接触器的按钮开关，用以控制电机-泵的启停和卸荷， 以及油冷机的导通与关断。
[0133] 所述的控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统 (DCS)。如图7-图10所示，所述的控制台机柜为琴台式控制台，便于操作人员的控制操作， 机柜内部各模块通过机柜后面底部各航空插头与外部设备相连，既很好的抗干扰，又方便 与油源系统等连接；如图11所示，所述控制台机柜的控制台前面板的左半侧位安装21寸液 晶显示器，右侧位安装电测电控显示仪表及按钮、开关等。
[0134] 本发明的控制台系统对燃油阀的测试包括手动调节测试部分和计算机软件测试 部分。手动调节测试部分主要通过人工调节控制台前面板的控制系统开关、手动程控开关、 压力调节旋钮和变频器控制器来对燃油阀进行测试和控制，计算机软件测试部分主要通过 预装在计算机的磨合试验、性能测试、跟 随性测试和动态测试软件对燃油阀进行测试和控 制。所有由测试台油源及燃油阀传感系统采集到的模拟信号和数字信号等数据，通过数采 卡将实时地采集到工控机中，计算机按照已有的测试程序对燃油阀的数据进行处理与控 制，实现对燃油阀的各性能参数测试。
[0135] 如图12所示，所述的接口调理电路主要包括信号调理模块、15V直流电源模块和 可调恒流源，信号调理模块包括对7路传感器模拟输入信号（进油压力、回油压力、测控压 力、压差、流量、阀线圈电流、油温）、4路数字输入信号（超温报警、超压报警、液位报警、污 染报警）的滤波缓冲调理电路、"手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定 电流的电压输出电路；15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理 模块供电；如图13所示，可调恒流源为独立的可将计算机输出的电压转换为电流的调节模 块，用以输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电 压输出信号。
[0136] 所述的计算机数据采集控制系统（DCS)由工业控制计算机（简称计算机）、 NI-6014数据采集卡和测试软件组成。DCS可对8路模拟信号、4路数字信号实时采集，并且 可实时输出2路量程为±10V的模拟信号。在本系统中，使用7路模拟输入通道、4路数字 输入通道对燃油阀性能参数进行检测，使用2路模拟输出通道输出两路模拟电压信号，其 中一路电压信号经信号调理模块和可调恒流源转换为可给定阀线圈的电流信号，用以控制 燃油阀的动作进行测试；另一路电压信号经信号调理模块调理后输出到油源泵站的比例溢 流阀，用以控制油源油路的压力。
[0137] 如图14所示，DCS测试软件主要基于LabVIEW平台实现，在LabVIEW环境下编程 实现对燃油阀各项性能参数的检测与控制。测控软件人机交互界面友好，软件界面有各测 试功能的相应按钮，具有人工设定输入的相应窗口，以及采集到的各个物理量的显示栏。系 统每通道采集频率不低于lKHz;具有油温超温、超压报警显示功能，即在超温、超压时计算 机可以通过硬件电路接口采集到相应的状态，并在软件界面上有状态显示栏；具有油滤污 染和油箱液位报警功能；具有报警参数、传感器参数的查询、设置、修改等功能；具有试验 数据的采集、显示、存储及输出功能，可以在试验数据存储前填写试验名称、试验序号、产品 编号、环境温度、大气压力等信息。如图15-图18,本发明的软件测试项目主要包括磨合试 验、性能测试、跟随性测试和动态测试。
[0138] 本发明各部分按如图19-图21a、b、c所示进行布线连接，整套测试系统不仅简洁 美观、易于拆卸与组合，而且便于操作测试，满足了燃油阀批生产测试的需要。
【主权项】
1. 一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，其特征在于：它是由测试台油源及燃油阀传 感系统和控制台系统组成；测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及 油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相 连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制； 所述测试台油源及燃油阀传感系统由油源泵站及其控制电路、油源检测电路、油冷机 及其控制电路和燃油阀参数检测及传感系统组成；油源检测电路安装在油源泵站上，油冷 机放置于油源泵站旁边，通过油路与油源相连，油冷机控制电路和油源泵站控制电路共同 通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，燃油阀参数检测及传感系统安装在测试台 上，并通过电缆和航空插头与控制台系统相连，它们共同实现对油源的油路控制和各项参 数检测的功能； a) 该油源泵站由油箱、集成块、燃油泵-电机组、变频器、溢流阀、油滤、蓄能器、压力 表、传感器、单向阀、接油盘和管路组成，燃油泵-电机组和变频器安装在油箱外，变频器通 过电缆与燃油泵-电机组相连，燃油泵-电机组通过油路与油箱相连；集成块、溢流阀、油滤 滤、蓄能器、压力表、传感器、单向阀、接油盘和管路安装在油箱上，油源泵站的控制电路通 过屏蔽电缆与控制台系统相连； b) 该油源检测电路包括：热电阻及其检测电路、液位控制器及其检测电路、油滤及其 检测电路和变频器控制检测电路，热电阻和液位控制器安装在油源油箱中，油滤安装在油 源油箱上，它们的检测电路共同通过屏蔽电缆和航空插头与控制台系统相连，变频器控制 检测电路通过以太网线和RJ45接口与控制台系统的变频器控制器相连； i. 油源油箱中热电阻与控制台前面板数显表连接，实现对油温的测试和显示； ii. 液位控制器与控制台液位报警装置相连，实现对油箱液位的监控，并通过调理电路 将数字信号采集到上位机软件中，实现软件报警； iii. 油滤与控制台污染报警装置相连，实现对油液污染的监控，并通过调理电路将数 字信号采集到上位机软件中，实现软件报警； iv. 与电机相连的变频器控制器接在控制台前面板上，实现电机-泵启停，电机转速、 频率的调节和显不； c) 该油冷机及其控制电路由油冷机、开关、接触器和屏蔽电缆组成，油冷机通过屏蔽电 缆和航空插头与控制台系统相连，开关和接触器通过屏蔽电缆与控制台系统相连，该油冷 机及其控制电路保证油源泵站的油液温度保持在满足测试条件的范围内； d) 该燃油阀参数检测及传感系统由压力变送器、压差传感器和流量计组成，压力变 送器、压差传感器和流量计均安装在测试台的油路中，它们通过屏蔽电缆与控制台系统相 连； 所述控制台系统由控制台机柜、接口调理电路和计算机数据采集控制系统即DCS组 成，接口调理电路和DCS固定于控制台机柜的内部，DCS在下层，接口调理电路在上层，DCS 与接口调理电路通过电缆和插头相连； a)该控制台机柜为琴台式控制机柜，前方有前面板和操作控制台；操作控制台下方和 控制机柜后方均有左右两扇机柜门，在控制机柜后方下面有5个电缆插头、1个安全地螺栓 和1个电缆过孔；控制机柜内部放置工业控制计算机、显示器、键盘、鼠标、打印机、接口电 路板设备； i. 该前面板左半侧位安装21寸液晶显示器，右半侧安装变频控制器、数显仪表、流量 计算机、调节装置、报警指示和控制开关； ii. 该操作控制台由操作平台、键盘槽和可调恒流源面板组成； b) 所述接口调理电路由信号调理模块、15V直流电源模块、可调恒流源和开关电源组 成，15V直流电源模块为信号调理模块提供± 15V直流电源，可调恒流源与信号调理模块相 连，实现燃油阀线圈的电流输出和检测； i. 信号调理模块包括对传感器模拟输入信号和数字输入信号的滤波、缓冲调理电路、 "手动/自动"状态输出电路和实现手动调节阀线圈给定电流的电压输出电路； ii. 15V直流电源模块是将220V交流电转换为15V直流电，为信号调理模块供电； iii. 可调恒流源为独立的能将计算机输出的电压转换为电流的转换调节模块，用以 输出阀线圈电流，其输入是通过计算机控制的NI-6014数据采集卡的一路模拟电压输出信 号； iv. 开关电源包括24VDC开关电源和28VDC开关电源； c) 该计算机数据采集控制系统即DCS由计算机、数据采集卡和测试软件组成，数据采 集卡安装在计算机机箱内部，测试软件安装于计算机系统内； 该测试软件由磨合试验、性能测试、跟随性测试和动态测试四个测试项目组成，四项测 试能独立进行，单独对燃油阀进行测试。
【专利摘要】一种计算机辅助燃油阀自动检测系统，它是由测试台油源及燃油阀传感系统和控制台系统组成；测试台油源及燃油阀传感系统位于测试室内，并布置于油源及油路中，控制台系统位于控制室内；控制台系统与测试台油源及传感系统通过屏蔽电缆相连，控制台系统实现对测试台油源及燃油阀传感系统的监控和信号控制；本发明用于燃油阀的性能试验、检测和交付验收，在测试技术领域里具有广阔地应用前景。
【IPC分类】G01M13/00
【公开号】CN104897382
【申请号】CN201510205711
【发明人】姚金勇, 杜超, 袁宏杰, 任鹏
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月27日
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