摘要：设计了一种多功能液压试验台,介绍了其工作原理、系统组成及主要技术参数。结合企业产品设计研发需要,试验台能满足液压阀、液压缸等多项测试。通过对试验台数据测试和数据采集系统的集成设计,设计开发了适合该试验台的数据分析软件。
关键词：多功能液压阀；WinCC；S7-1200；
一、前言
根据中华人民共和国国家标准GB 25974.3-2010《煤矿用液压支架 第3部分：液压控制系统及阀》。用于对液压阀（液控单向阀类、安全阀类、换向阀类）进行强度及寿命试验。传统的强度以及寿命试验多半是多个试验台单独作业测试，测试过程繁琐，且占用空间太大。为此，需要设计一套整合三种系列的综合性能试验台，以完成如下功能：
a.所需要的参数可以根据需要设定和修改；
b.自动记录试验相关数据：包括寿命试验设定的压力、动作次数、阀类型、编号、操作人员等；
c.自动记录试验相关数据还包括试验过程中的压力测定数据、每次动作的时间；
d.可以完成测定压力数据的历史实时曲线显示、查询以及打印功能；
e.每间隔一定次数（可根据需要任意设定），进行被实验阀的完好性判定；
f.被实验阀完成寿命测试后，形成完整的数据试验报表，允许测试人员查询、打印或者以EXCEL表格形式导出.
二、试验台系统组成
多功能综合性能试验台由五部分组成：液压供油系统、液压控制系统、电气控制系统、数据采集检测以及计算机监控系统。其中液压供油系统放置于液压测试台附近，被测阀件、液压控制系统、电气控制系统以及计算机监控系统均整合在液压测试台内，构成完整的一体化操作测试平台。
图1为液压系统原理图，三种类型的阀共用多个液压回路及传感器，通过对不同液压阀的切换和连锁控制，实现对液控单向阀类、安全阀类、换向阀类的强度或者寿命测试试验。
图1：液压阀多功能综合试验台液压原理图
三、测控系统设计
图2：测控系统结构图
多功能液压阀综合性能试验台采用网络化结构，其中计算机采用研华公司生产的IPC610L工业控制计算机，通过PROFINET工业以太网，实现对各种控制参数和指令的下达，并且实时采集现场的各类数据；显示各液压系统元件的动作状态、测试时间、各测量点实时压力数值和曲线；此外进行阀性能判定、试验报表的处理、OPC数据的管理、后台数据库的处理；历史数据曲线的显示查询以及打印、关键数据的导出等。
PLC控制系统选用siemens公司的S7-1200系列，作为整个试验台的控制核心，主要完成根据试验参数以及动作要求，实现相关电液阀的逻辑联锁动作，同时采集压力变送器的数值，实时传送监控计算机。根据获取数据的不同，分析判定被实验阀的性能以及完好性；根据操作台给出的不同操作指令，完成相应的操作或者动作。此外，还应完成对控制系统进行自诊断、设备以及传感器性能故障诊断判定等功能。
四、测控系统软件
4.1自动测试功能
鉴于三种液压阀的强度试验和疲劳寿命试验测试内容较多，且时间特长，有的要求测试5000次以上。所以三类阀体的性能测试均采用自动功能，手动操作仅用于调试或者维修时。本部分主要介绍自动功能，以单向阀疲劳寿命试验为例：
测试人员在进行自动测试前，需要设置如下参数：
初始压力、保压压力、保压时间、动作次数、检漏间隔次数、低压检漏时间、低压检漏允许压差、高压检漏时间、高压检漏允许压差、顶杆检漏时间、顶杆检漏允许压差、密封测试压力、测试编码。其中测试编码为10位数数值，必须填写，且代码唯一。
系统处于自动控制模式，设置完成参数设定栏的所有参数，按下开始记录按钮，下载所设置的相关参数；然后按下操作台上的自动启动按钮，开始进行相应功能的自动测试；当系统自动完成所设定的测试次数后，自动停止系统的测试运行。此时，操作人员应按下停止记录按钮，停止后台的数据记录工作。
4.2数据查询及导出功能：
数据查询和导出用于历史数据的管理。在进行查询、导出或者打印时，操作人员应输入准确的查询编码，此编码在自动测试时已经输入，且代码唯一。此外，应输入三段的开始次数和结束次数，三段的次数均不能为0。
按下查询按钮，系统根据所设定的查询条件查询相应的数据，并在界面上进行数据和曲线的显示。
按下导出按钮，系统自动导出本查询代码的所有数据到excel表格中。
按下打印预览，可以打印所设定的三段曲线。
五、结论
（１）上述系统通过采用WinCC组态软件和PLC控制系统，将三种阀的性能测试系统整合为一体，较好的实现了单向阀、安全阀以及换向阀的强度测试、疲劳寿命试验以及其他相关功能测试；
（２）采用本设计方法的试验装置已经成功应用于某液压阀件企业，使用效果良好，长期测试达一年之久。
（３）本系统的设计理念可以借鉴，应用于其他类似的控制或者测试系统，具备一定的参考价值。