耐久性测试系统

耐久性测试系统（精选十篇）

耐久性测试系统 篇1

针对此问题, 本文结合设计了一种基于PLC的汽车水泵耐久性自动网络化测试系统, 在汽车水泵按预先定的测试转速在设定水温中连续运行后, 检测汽车水泵有无泄漏的情况发生, 以此对其耐久性进行测试。该系统已经成功用于某汽车水泵生产企业的产品出厂检验。

1 系统总体设计

水泵耐久性自动网络化测试系统组成如图1所示。整个系统由电机组调速控制子系统、温控子系统和远程监控系统组成。其中PLC为控制核心, 通过RS-485协议和变频器、温控器进行通讯, 一方面控制电机的运转, 模拟出汽车行驶时加减速以及恒速模式;另一方面控制加热器来对冷却水加热, 提供汽车水泵运行过程中的热水。

1.1 调速控制子系统

由PLC、变频器、电机、水泵等组成。为了提高工作效率采用一拖六的控制方案, 即一台PLC控制6台水泵, PLC通过RS-485选定工作电机并控制变频器来调节相应编号发动机的转速, 用皮带轮带动水泵进行运转, 从而模拟出人驾驶汽车加减速以及恒速的模式。

1.2 温控子系统

由热电偶、温控器、固态继电器等构成。当热电偶检测水温低于PLC的设定时, PLC通过RS-485与温控器通讯, 控制加热器对水进行加热, 相反, 当温度高于设定温度时, PLC输出信号通过温控器使加热器停止加热。

1.3 参数设置

由触摸屏和PLC构成, 测试人员根据待测水泵参数自行设置水温和转速以及加减速时间。为了使测试效果更为准确, 仿真环境更为逼真, 变频器提供了15段速的速度设置。RS-232与PLC通讯实现整个测试系统的实时在线测试。

2 系统硬件

2.1 调速系统

PLC选用台达DVP20EH00T型PLC, 100-240VAC电源供电、晶体管输出、12路输入、8路输出。变频器选用台达VFD150F43风水及专用型变频器, 多段速指令0-15选择。R、S、T接三相电源, U、V、W通过熔断器接三相电机, P/B1与B2之间接刹车电阻, 刹车电阻的阻值是根据电机的功率选定的。根据说明书的说明, 15KW的电机选用的电阻式1000W, 50Ω的电阻。接地端子是以特种方式接地的。AFM、ACM分别是模拟电压输出端、模拟控制信号共同端, AFM输出的信号经过电阻和电流计与ACM相连。SG+与SG-是RS-485通讯口, 通过RS-485总线与PLC进行通讯, 接收PLC发出的指令, 然后完成相应的操作。

通讯参数设置:通讯口用COM2, 通讯格式为ASCII模式。在PLC中, D1120是16位的数据寄存器, 通过设置PLC中16位数据寄存器D1120数值, 将PLC的通讯协议与待通讯的从机保持一致。本系统程序中, D1120=HA6, 即通讯频率为38400bps, 数据长度为7位, 偶校验, 1位停止位。M1120置1, 即设定好PLC COM2口通讯协议。变频器中通讯设置的参数与PLC一致, 通讯地址设为1, 通讯传输速度为38400bps, 通讯格式为7 bit for ASCII。

2.2 温控系统

温控器采用台达DTA标准功能型温度控制器, 温度传感器采用工业用热电阻WZC, 其类别为铜热电阻, 测温范围-50℃-100℃。固态继电器采用GJ10-W交流过零型。温控器通讯参数设置要与PLC一致, 通讯速率:38400bps, 通讯格式:7E1协议即7位数据长, 偶校验, 1位停止位。

系统采用PID控制方式, 温控器接入热电阻后可以感应到外界温度, 从而使温控器采用相应的操作。当温度没有达到要求的温度时, 加热器开始工作, 对水进行加热。在温控器工作前, 先闭合总开关QK1, 后等待PLC控制温控器工作。当PLC的Y0线圈得电, 温控器开始工作, 通过感应水的温度, 采取相应的数据输出。当水温低于设定的温度时, 输出的信号通过固态继电器GJ10-W隔离后, 驱动电流流过加热器, 从而对水进行加热。

2.3 触摸屏

触摸屏采用昆仑通态的TPC7062Hi, 该触摸屏以嵌入式低功耗CPU为核心 (主频600Hz) , 采用7寸高亮度TFT液晶显示屏 (分辨率800×480) 和四线电阻式触摸屏 (分辨率1024×1024) 。外部接口RS232、RS485、USB2.0、RJ45各一个。

3 系统软件设计

3.1 MCGS软件设计

MCGS软件设计包括上位机子程序和触摸屏子程序两部分。上位机子程序主要包括主控界面、远程监控界面、实时数据查询界面等, 如图2所示。

远程监控界面实现可视化的实时在线监控, 操作界面如图3所示。

触摸屏子程序实现系统初始化、参数设定、现场运行监控、故障诊断等。其中参数设定界面又分为温度参数设定界面和变频器参数设定界面。

3.2 PLC程序设计

PLC的程序是在WPLSoft_V2.33环境下, 用梯形图进行编程。采用模块化程序结构, 在不同的模块中分别实现温控、转速控制等任务, 方便程序修改与维护。PLC程序流程图如图4所示。

4 结束语

基于PLC的汽车水泵耐久性自动网络化测试系统集多种技术于一体, 自动化程度高、抗干扰能力强, 操作简单, 已经成功用于汽车水泵生产企业的产品出厂检验。随着技术深入, 该系统有望利用高性能的水泵振动试验台, 更逼真地模拟汽车在不同路面的运行环境, 更进一步完善测试系统。

参考文献

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耐久性测试系统 篇2

表1 操作界面控件功能

编号

名称

功能

1

User Type

指示当前的用户类型( Operator 、Engineer 、Administrator )

2

Cycle Counter

预先可设置的翻盖次数，系统运行到达上限时该平台停止运行。

3

Start Angle 1

End Angle 1

拨片的起始角度(如 180° )和终止角度(如 100° )，通过微调( Jog )过程来确定。

4

Start Angle 2

End Angle 2

拨杆的起始角度(如 0° )和终止角度(如 130° )，通过微调( Jog )过程来确定。

5

Velocity

电机运动过程中的最大速度。

6

Acceleration

电机启动与停止时的加(减)速度。

7

Time 1-2

拨片开始往回动作到拨杆开始动作之间的时间间隔。

8

Time 2-1

拨杆开始往回动作到拨片开始动作之间的时间间隔。减小上述 2 个参数可以有效加快系统的运行速度。

9

Current Cycle

输出指示当前时刻的翻盖次数。

10

Cycle/s

输出指示当前时刻每秒翻盖的次数。

11

Left Time (h)

输出指示到预设的翻盖次数所剩余的时间。

12

Load Setting

按该控件从指定的文件载入上述的控制参数。并使拨杆、拨片到达载入的文件中所制定的位置。此时该平台其它控件不可用。

13

Save Setting

按该控件将上述控制参数存入指定的文件。此时该平台其它控件不可用。( Operator 用户不可用)

14

Initialize

系统初始化。( Operator 用户不可用)

使拨片、拨杆到达预定的初始位置并停止。此时该平台其它控件不可用。

15

Jog

微调操作。( Operator 用户不可用)

按该控件弹出微调面板，用户可以将拨片、拨杆微调至理想位置。

此时该平台其它控件不可用。

16

Test/Continue

开始(继续)测试。有以下两种情况：

⑴ 前一操作为 Pause 时按该控件表示继续测试，参数 #8 在原来基础上继续增加。

⑵ 前一操作为 Stop 或到达预设上限停止时按该控件表示开始新测试，参数 #8 从 0 开始增加。

此时该平台仅有 Pause 和 Stop 可用。

17

Pause

暂停测试。

此时系统停止运行，参数 #8 保持不变。暂停后该平台除 Pause 和 Stop 其它控件均可用。

18

Stop

停止测试。

此时系统停止运行，参数 #8 为 0 。停止后该平台除 Pause 和 Stop 其它控件均可用。

19

Setting File

Path

设置读取或写入控制参数文件的默认路径。

20

Change User

按该控件改变用户身份，登录成功后相应权限会发生变化。

21

Config

配置 NI PXI-7344 Board ID 及各轴与电机间对应关系。除非硬件连接发生改动请不要随意使用该控件并修改面板设置，否则可能导致系统无法正常运行。(仅有 Administrator 用户可用)

22

Exit

退出系统。

1) 运行程序，系统自动以Operator登录。

2) 系统开始对运动控制模块进行初始化，完成后弹出对话框询问是否需要载入控制参数，若选No则系统自动载入上次退出程序时的设置并使拨杆、拨片到达相应位置。若选Yes系统继续弹出对话框询问需要载入哪套平台的控制参数。选定后系统载入相应配置文件并使拨杆、拨片到达相应位置。

3) 若所测手机型号已有相应配置文件存在，跳至5)步。若该型号为初次测试，则以Engineer登录。按Initialize控件使该平台初始化。

4) 按Jog控件进入微调模式。将夹具微调至理想的起始位置和终止位置并记下对应角度值。按OK控件回到主面板并将控制参数#2、#3改为微调得到的结果。按Save Setting将当前设置存成新型号的配置文件。

5) 按Test/Continue控件开始测试。

6) 此时有3种不同情况：

① 等待翻盖次数到达控制参数#1所设上限后该平台停止运行。

② 按Stop控件停止操作，控制参数#8复0。

③ 按Pause控件暂停操作，控制参数#8保持当前值，可以调整控制参数后继续测试。

7) 按Exit控件退出测试系统。

4. 结束语

耐久性测试系统 篇3

关键词：耐久试验系统；模糊PID控制技术；小型直流电机；电机转矩；PID参数 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）19-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.030

汽车座椅所用的电机对其参数及性能稳定性要求非常高，因此在电机出厂前需要进行相关参数的测试，这些测试主要是为了测出电机的一些极限参数，这些参数主要包括电机运行的转矩，同时在该转矩下，电机所消耗功率及电机在该转矩下的转速。这样所得到的电机运行参数形成的电机特性曲线才能更完整地反映电机运行的状态。针对电机的市场需求，电机耐久试验监控系统不仅具有测试电机的转矩及该转矩下对应的转速和功率消耗参数外，而且系统满足了实时性和快速性的需求，能够很快到达预定工作点。

传统的PID控制对系统出现较大偏差的情况很难达到预设工作点，会出现超调和响应速度慢等问题。

为了更好地测试电机的运行性能，系统驱动电机达到预定工作点的时间尽量短，以避免电机没在工作点时运行时间过长而过热，使电机不能准确测出电机的具体运行参数，同时也避免了超调或工作点来回摆动的现象。而模糊控制针对大偏差系统有较快的调节作用，PID控制可以在小偏差范围内得到较理想的性能效果。基于上述考虑，本文提出采用模糊PID控制技术相结合应用到电机耐久测试系统中，获得了良好的控制效果。

1 模糊PID控制系统的基本原理

对于时变的复杂控制系统和无法建立模型的控制系统，常规PID控制效果比较差，其PID参数确定就更加困难，很难达到预期效果；而模糊控制系统对小误差特别是稳态误差的处理是很困难的，经常在稳态点附近有小范围振荡现象，对系统需求控制精准度较高的场合很难实现。综上所述，如果将两种方法结合使用，兼有两者优点构成了模糊PID控制器。

本文采用模糊自整定技术对系统的PID参数进行整定，其主要原理如图1所示：

图1 常规PID参数模糊自整定框图

利用模糊控制技术，建立PID各个参数与偏差e和偏差变化率de之间的关系的规则库，先将PID控制中的参数模糊化，再进行模糊推理，清晰化，从而使控制系统的PID参数进行实时智能化的整定。其主要的实现原理是实时检测PID控制系统运行中de和e，再通过规则库对来对PID各个参数进行整定，从而满足系统的复杂控制要求，使被控对象具有很好的动态性能，且计算量小。

2 模糊PID控制器在电机耐久测试系统中的应用

电机耐久试验系统的上位机主要是由工控机构成，下位机主要是由直流稳压稳流电源（0～30V、0～100A）、AD调理卡、FV转换器组成，如图2所示：

图2 测试系统的构成框图

该系统通过力矩、速度传感器检测电机的转矩和速度送至直流稳压稳流电源后，进行滤波、放大、隔离及A/D转换等处理后送给计算机，由计算机通过模糊控制技术整定处理数字控制信号，再通过数模转换器将处理后的数字信号送到控制电路中，调整电机的励磁电流从而改变电机运行转矩，实现了对电机达到预定工作点的控制。

下面以转矩为例，说明系统模糊PID控制器的设计流程。

2.1 模糊控制器的模糊化过程设计

量化输入转矩偏差e的论域为[-12，+12]，e的模糊子集定义为集：{PB，PM，PS，PZ，ZE，NZ，NS，NM，NB}。

为了实现模糊控制器输入转矩的精准控制，在预定运行转矩点应具有较高分辨率。根据系统性能指标要求，选用隶属度函数曲线如图3所示：

图3 输入转矩偏差隶属度函数曲线图

量化输入转矩偏差变化率△e的论域为[-7，+7]。△e的模糊子集定义为集：{PB，PM，PS，ZE，NS，NM，NB}。选用隶属度函数曲线如图4所示：

图4 转矩偏差变量△e隶属度函数赋值曲线

量化转矩输出变量△u的论域为[-12，+12]。△u的模糊子集定义为集：{PB，PM，PS，PZ，ZE，NZ，NS，NM，NB}。根据转矩偏差变化量△u，选用隶属度函数曲线如图5所示：

图5 模糊控制器△u隶属度函数曲线图

综上所述，利用以上3种模糊规则曲线方式，实现了系统转矩输入量和系统转矩输出量的模糊化过程。

2.2 模糊清晰化过程设计

由于本系统控制精度要求，系统采用两维矩阵输入和一维矩阵输出。由模糊关系原理，当系统转矩输入偏差为NB，系统转矩输出控制变化量为ZE，系统转矩输入偏差变化量为PB时。

根据系统实际运行的经验，可以定义实际模糊控制关系表如表1所示：

表1 模糊控制关系表

3 试验的结果及分析

下面针对某直流电机进行耐久测试，使用PID控制器和模糊PID控制器方法分别进行分析。试验参数

如下：

电机的额定功率为150W，电机空载转速为1200r/min；改变转矩的过程为：电机空载，预定工作点转矩为1.2N·m，预定工作点转矩0.6N·m。用示波器测量试验后所测曲线如图6所示：

图6 PID控制转矩调节响应曲线与模糊PID控制比较

从图6中可以清晰地看出，采用模糊PID控制器时要比采用常规PID控制器上升时间缩短0.5s，并且没有任何超调，响应曲线也比较平滑，响应速度快。

因此，采用PID控制器在响应速度上较模糊PID控制器缓慢，并且有超调现象。而采用模糊PID控制器调节，可以控制被测电机很快地运行到目标转矩点，并且没有超调，可以得到较好的控制效果。

4 结语

试验结果表明，对于电机期望工作点的调节，对出现大偏差的情况，采用模糊PID控制器明显优于传统PID控制器，系统可以快速地使电机达到稳定工作点，并且没有任何超调现象。

参考文献

[1] 麦俊杰，黄进，等.模糊控制技术在电机测试系统中的应用[J].中小型电机，2002，29（5）.

[2] 林钟慎.PID控制器的解析法整定及其Matlab实现[J].计算技术与自动化，2003，22（1）.

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[5] 王万良.自动控制理论[M].北京：科学出版社，2001.

基金项目：大连瓦房店市科技局2013年项目。

作者简介：邹存名（1982-），男，辽宁大连人，大连科技学院电气工程系讲师，硕士，研究方向：多自由度机器手臂控制。

耐久性测试系统 篇4

与储水式热水器相比, 快热式热水器具有小巧美观, 升温速度快等优点, 但其瞬时发热功率很大, 一旦温度控制失效, 可产生超温超压异常情况并可造成使用者烫伤甚至电热管爆裂引起触电等事故, 因此其保护装置的可靠性、稳定性和耐久性显得尤为重要, 其安全标准[1,2]规定了温度及压力保护装置在经受耐久性循环测试后, 保护性能参数不应出现明显的偏离。但目前尚无专用试验设备来实现此项测试要求, 通常采用手动调节流量人工读取数据及高低温交变试验箱等替代方法来进行测试, 存在着测试条件与热水器产品实际使用条件差异大、不能真实反映保护装置实际工作状态且测试精度低、可靠性、一致性差的问题, 而本测试系统能够模拟快热式热水器在实际工作状态下所经历的温度与压力波动过程, 对上述保护装置进行高效自动化地测试, 具有显著的实际应用意义。

1 测试系统工作原理

本项目所研发系统集成了温度和压力两种测试模式, 由同一操作软件实现监控。根据标准规定, 在测试初始5 次热断路器动作温度和泄压保护装置压力动作值的基础上, 可分别自动地进行5 万次温度变化和压力变化耐久性测试。在测试热断路器动作温度之前, 将热水器正常运行期间动作的控制器短路, 自动调节流量使出水口水温不断升高, 当达到动作温度时, 热断路器瞬间切断热水器电源, 此时电流互感器输出一个信号给下位机, 下位机立即记录动作时热断路器温度值, 同时增大流量对热水器进行冷却。上位机读取由下位传来的动作温度并在数据框中显示相应测试结果。

耐久性温度变化循环是模拟热水器在正常使用期间流量反复变化而引起的温度波动。在温度测试模式下, 通过对流经快热式热水器的水流量及样品供电电源进行自动调节和控制, 从而使出水口温度随之发生变化来达到标准所规定温度变化循环周期。其循环变化的温度上下限分别是热水器在额定功率下工作时, 水流量调节到水流开关或压力开关处于动作临界状态时测得的出水口水温及该温度的中间值。经受耐久性试验后, 重复测量热断路器动作20 次的平均值。对前后两个平均值进行比较即可做出符合性判定。

压力测试模式则相对简单, 通过控制增压泵和泄压阀的交替通断, 来实现规定的动作压力值的测量和压力变化循环周期试验过程。

2 测试系统硬件架构及通信方式

本系统是一个集成了供水系统、电气硬件和工控电脑操作界面的机电一体化综合体。

2.1 硬件架构

本系统硬件主要由测试主机和控制柜两大部分构成, 其构成如图1所示。

一是测试主机, 主要设置了控制被测快热式热水器工作状态的供水系统, 包括压力驱动增压泵、各类传感器 (流量、压力、水位、水温) 及用于执行流量控制的比例调节阀等部件。

二是控制柜, 主要包括用于主界面控制的工控机、PLC控制器、模拟量输入/输出模块、智能流量计及压力计、变频器等。模拟量输入模块FX2N-4AD-TC主要是采集进水口、出水口水温以及热断路器温度。模拟量输出模块FX2N-2DA直接控制比例调节阀。PLC使用FX3U-485-BD通信功能扩展板通过RS485 总线获取流量和压力实时测试数据, 并将控制数据直接输出到变频器, 与比例阀配合工作实现对所测样品流量、温度和压力的控制。

2.2 计算机与PLC控制器的串行通信

本测试系统中工控机界面Lab VIEW与PLC之间的串行通信是通过OPC方式[3]实现的, 其优点在于利用硬件开发商提供的OPC Server, 软件开发人员无需编写低层驱动程序, 通过用户软件的OPC Client即可与之进行数据交互, 只需要对OPC服务器进行相关设置就可以实现连接。

Lab VIEW DSC数据记录与监控模块提供了数据管理工具, 利用其与OPC Server通讯的方式简化通过Lab VIEW与OPC Server通讯。本测试系统通过创建共享变量, 将各共享变量例如测试设定流量、设定水压、断路器温度、进水温度等参数绑定相应的OPC标签, 并将其载入到多变量编辑器中, 以OPC.lvlib为文件名保存在指定文件夹中。Lab VIEW将需要发布的数据送到OPC服务器后, 通过串口传给底层设备 (PCC) ;PCC的数据传到OPC服务器, Lab VIEW读取数据并在前面板中显示出来, 从而得到现场数据。

3 软件设计

本系统控制软件总体由两部分构成, 下位机为三菱公司FX3U-16MR-ES微型可编程控制器, 其程序通过GX Developer V8.86Q开发, 按照工作流程设计梯形图程序[4];上位机工控电脑主界面采用Lab VIEW图形化程序进行编制。

3.1 下位机程序概述

本系统的测试功能流程主要由PLC来执行, 以温度测试模式为例, 其主要流程如图2。

该流程执行的关键在于对测试精确度的控制。以温度循环测试模式为例, 由于热断路器温度的变化并不是直接由发热元件本身来控制, 而是通过自动调节流量来间接控制, 因此若采用开环方式调节流量容易造成实际温度超出设定温度循环变化范围上下限的情况。为了解决这个问题, 在梯形图程序中引入了PID指令进行闭环控制, 该指令的格式 (功能指令编号为FNC 88) 为:

经调试, 确定合适的采样时间Ts (S3) , 比例增益Kp (S3+3) 、积分时间Ti (S3+4) 、微分增益KD (S3+5) 、输出上下限等参数, 并保存到相应的数据寄存器中, 而PID输出则用于控制供水水泵变频器工作频率和电动比例调节阀工作状态, 执行该指令后使控制精度得到明显提高。

3.2 Lab VIEW及功能模块概述

Lab VIEW是虚拟仪器领域最具代表性的图形化编程软件, 广泛应用于测控领域[5]。本系统操作界面控制软件基于Lab VIEW 2014版本开发, 主要由压力试验模式、温度试验模式、测试数据曲线查询及共享界面共4 个功能模块及其子VI组成, 见图3。

3.2.1 程序概述

进入测试系统后, 程序界面如图4所示。

整个程序主要是基于Lab VIEW的While循环结构和条件结构[6]进行编制的, 由嵌套条件结构或事件结构的While循环组成。循环按等待函数指定时间重复执行循环结构内部的程序框图, 直到接线端 (输入端) 接到特定退出While循环的布尔值, 事件驱动结构可以使Lab VIEW程序在空闲时处于休息状态, 直到前面板中有新的事件发生。

3.2.2数据曲线实时显示子VI

为了便于观测过程状态, 本软件具有测试数据曲线实时显示功能。以温度试验模式为例, 这是一个嵌套条件结构的While循环, 执行过程为:通过获取日期/时间 (秒) 函数读取系统时间, 并与从下位机读取的进水、出水口温度、当前流量、热断路器温度等参数以局部变量的形式通过捆绑函数使各独立元素组合为簇, 存放到指定盘数据库文件中, 供前面板下方实时数据表格读取并显示。

根据波形显示要求, X轴为当前时间, Y轴分别置于波形图两边, 左边Y1轴为当前流量值, 右边Y2轴为出水口温度和热断路器当前温度。通过获取日期/时间 (秒) 函数读取系统时间, 由格式化日期/时间字符串函数按照时间格式代码指定格式, 使时间标识的值或数值显示为时间 (X轴) 。同时从下位机读取的模拟量出水口水温、热断路器温度和当前流量输入数值至十进制数字符串转换函数, 将数字转换为十进制数组成的字符串, 与上述时间数值一起创建数组并写入电子表格文件VI。

利用Lab VIEW的XY波形图表控件来实现对温度、流量曲线的同步显示。XY波形图表是一个图形显示控件, 可以同时选择多个参数作为特性曲线的纵坐标。出水口水温、热断路器温度和当前流量值分别与系统时间通过捆绑函数并形成各自的数组, 再次捆绑后合成为一个数组输入到波形显示控件实现实时波形显示[7]。

3.2.3测试数据曲线保存与查询VI

为了对测试过程作进一步分析与研究, 本系统设置了测试数据曲线保存与查询功能。

数据保存模块是一个嵌套条件结构的While循环, 点击该按钮时, 程序执行当前VI路径函数确定保存数据文件的路径, 在报表生成选板中的新建报表, 指定报表类型为Excel文件, 窗口状态为最小化, 设置报表字体VI, 设置所保存信息文字的字体字号等, 转到添加表格至报表VI设置行首列首标题以及行宽列宽等参数, 同时将数据库中的数值数据 (二维数组) 一并输入至报表。

查询模块下的前面板设置了曲线查询、数据删除和波形清空三个功能按钮。以曲线查询功能为例, 程序为平铺式程序结构, 点击该按钮, 进入第一帧程序, 打开对话框, 要求输入需要查询的文件路径或目录, 然后由文件I/O VI和函数选板下的读取电子表格文件VI在数值文本文件中从指定字符偏移量开始读取指定数量的行或列, 并使数据转换为双精度二维数组, 然后连线至二维数组转置函数, 重新排列二维数组的元素, 使二维数组[i, j]变为已转置的数组[j, i]。转入下一步索引数组函数, 函数可自动调整大小, 在数组中显示各个维度的索引输入, 索引输入端的数量与数组的维数匹配。

该函数输出分为三项:一是进入FOR循环, 扫描字符串函数, 将输入的字符串依据格式转换成年月日时分秒 (时间标识只能按照时间格式, 否则返回错误) , 分别输入到按名称捆绑函数, 用于X轴时间显示。另一方面, 其余两项如出水口水温、热断路器温度和水流量分别输入到十进制数字符串至数值转换函数, 使字符串中的数字字符转换为十进制整数, 分别与上述X时间轴经捆绑函数并创建数组后, 在前面板中显示对应的波形曲线。查询结束时, 程序第二帧是一个单按钮对话框函数, 给出数据查询完成信息。

3.2.4共享界面VI

Lab VIEW程序启动后, 系统对各相关数据状态以100 ms的周期进行扫描, 扫描主要涉及三种类型的数据:一是32 位整数, 例如在温度测试模式下, 热断路器上限报警温度设定值、测试初始流量设定值、温度变化周期循环数等;二是双精度浮点数, 如当前流量值、进水口和出水口温度等;三是布尔量, 如高低水位指示、水箱加热指示及急停锁定等, 在共享界面上进行实时显示。

4 测试验证实例

以测试对象某快热式热水器样品为例, 对系统进行验证。该快热式热水器的热断路器标称动作温度为80 ℃。根据标准规定, 分别测量耐久性试验前后的动作温度, 中间阶段经受出水口温度上限与其中间值之间的耐久性试验过程, 测试数据曲线如图5所示。由于是模拟测试, 5万次循环缩短为10次, 实时显示的曲线与数据表明本测试系统较好地实现了对产品超温保护性能的自动化测试过程。

通过对不同型号快热式热水器使用本测试系统进行超温、超压保护耐久性测试, 测试过程各循环均具有良好的一致性, 整机测试精度能满足相关标准及CTL决议[8]要求, 表明该系统工作状态具有较高的稳定性和可靠性。

5 结论

基于Lab VIEW软件开发的快热式热水器超温保护耐久性综合测试系统, 充分体现了软件操作界面设置的灵活性。该系统的显著特点是:再现了快热式热水器实际工作状态, 界面功能齐全, 输入参数设置方便, 测试过程数据曲线直观明了;充分发挥自动化控制的优势, 测控精度高, 大大提高了测试效率, 能够满足家电安全标准相关测试规定, 达到了预期的设计要求, 为热水器产品制造企业以及相关认证检测机构进行质量把关提供了一种有效的测试方法。

参考文献

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[7]易驰, 文小玲, 李凤旭.基于Lab VIEW的温度压力采集系统的设计[J].微型机与应用, 2013 (17) :5-8.

水泥混凝土路面耐久性技术 篇5

随着公路建设的快速发展,以及重载交通公路不断增多,对水泥混凝土路面的需求不断增长,从材料、施工技术和提高耐久性措施方面,结合施工经验对提高水泥混凝土路面耐久性技术进行介绍.

作 者：李潇E 毛哲 作者单位：李潇E(黑龙江省龙建路桥第三工程有限公司,黑龙江,哈尔滨,150008)

毛哲(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司,黑龙江,哈尔滨,150001)

改善桥梁耐久性的措施研究 篇6

关键词桥梁设计；耐久性差；原因

目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。

一、国内桥梁设计存在的主要问题

桥梁具体的设计过程按承载能力和正常使用两种极限状态来进行。前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力、设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值，必须小于或等于结构抗力的设计值。利用荷载安全系数，材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。可以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于一定的限值，对应于适用性的要求。

暂且不论这些控制方程和计算理论是否完全合理，它们至少从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要求，而对于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。当然，在方案设计和评审阶段会考虑到经济和美观的要求(中小桥梁主要关注经济性，而大型和特大型桥梁对美观问题越来越重视)；但需要指出的是该阶段对经济性的评估往往是只注重考虑建设成本，而对于后期的养护、维修等的长期综合成本缺乏考虑，因此这种评估经常是比较片面的。

二、桥梁耐久性差的主要原因分析

1、施工和管理水平低

国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如榆工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。

而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题(主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等)。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。

2、设计理论和结构构造体系不够完善

在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求，仅用了5～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。

不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。

三、桥梁设计耐久性的改进方向

1、应该更加重视结构的耐久性问题

桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少，但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索，既影响了使用又增大了经济损失。

需要指出的是，很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关，这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上(也即设计上)的缺陷。

国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究，也取得了不少成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。

2、重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。

由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。

疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起桥梁垮塌的例子。近20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。

对疲劳损伤的研究不仅仅指对整个结构而言，事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构的失效，例如斜拉桥拉索锚固端的疲劳损害。

3、充分重视桥梁的超载问题

汽车超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是桥梁通行的车流量超过原设计；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。

桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。

小型风力发电机组耐久测试研究 篇7

1 小风机耐久测试技术要求和注意点

耐久测试的目的在于检测风机在正常运行过程中是否会出现:结构完整性和材料是否降级 (腐蚀、裂缝、变形) ;风机针对外界环境的自我保护质量;检测风机的动态特性是否有衰减。

测试通过的条件是:至少6个月稳定运行;2500小时发电状态;250小时1.2倍设计风速以上稳定运行;25小时1.8倍设计风速以上稳定运行。

根据IEC 61400-2, 稳定运行定义为:运行时间占90%以上;风机及其部件没有重大故障;没有重要的磨损、腐蚀或零部件损伤;功率曲线没有明显衰减。

在测试过程中, 采用精密度合适的仪器来观测风机的特性, 如统计运行时间、测定并统计每个月的功率曲线、检测机组的振动情况。测试结束, 检测风机是否有磨损、腐蚀或零部件损伤之类的, 然后根据测定的数据一起判断测试是否通过。如果测试过程中厂家需要通过更换部件来处理故障, 由认证方来判断这个故障是否为重大故障, 部件是否为重要部件。

1.1运行时间比

根据IEC 61400-2, 运行时间指以下四种工况下运行的时间:风机发电的时间;因为风速变化自动启停的时间;仅因为风速过小或过大待机的时间;非故障停机到重启风机的时间 (桨叶转动、液压站打压等等) 。

由此可以定义运行时间比O:

其中:TT为总的运行时间;TN为风机不工作的时间, 如风机故障、手动停机、风机维护等等;TU为风机状态未知的时间, 如测试仪器故障、测试数据无法处理等等;TE指需要排除的时间, 如测试机构检查和维护仪器、外部电网或负载故障引起的停机等等。

2 耐久测试故障点和分析

耐久测试难以通过的原因在于需要长时间无故障运行和大风下生存, 这是最考验风机性能的地方, 如果设计或制造不好, 这个测试是无法通过的。国内很多厂家虽然很想进行风机认证, 然而一旦考虑到严苛的测试要求, 还是选择搁置的做法。本人根据自己做过的两个耐久测试, 总结了一些容易出现问题的地方, 并根据工程经验给出了自己的分析, 具体如表1所示。

3 结语

通过对耐久测试技术要求的介绍, 可以看到耐久测试是对小风机安全和性能的一个极端评估, 是向买家和用户说明风机性能最好的途径。本文提到了本人在实际工作中总结出的一些容易出现的故障和分析, 这也是实际小风机运行中常出现的一些问题, 希望厂家能和第三方一起合作努力解决这些问题, 提高小风机的安全和可靠性。

摘要：随着各国政府和买家对小型风力发电机技术要求的进一步提高, 越来越多的出口小风机要求按照IEC 61400-2做型式认证。而在型式认证中, 对小风机考验最大的测试就是耐久测试。针对这个问题, 本文根据以往认证工作经验中对耐久测试的研究, 提出了在实际测试中容易出现问题的故障点和分析研究其发生的原因。

关键词：小型风力发电机,型式认证,耐久测试

参考文献

[1]翁翔羿, 张曦煌.小型风力发电系统风速追踪策略的仿真研究[J].计算机仿真, 2011.

耐久性测试系统 篇8

一、设计的要求

耐久性检测主要方法在于利用持续的开关信号给予, 来检测记录次数。当测试次数达到相关要求时, 开始对电磁阀进行漏气检测, 来判定电磁阀的状况。检测次数有两类, 一类为最大耐久性的检测, 其内容是电磁阀正常工作状态下的极限寿命;另一类是合格次数的检测, 其内容是电磁阀达到设计要求次数的合格率。目前, 在工业流程中电磁阀测试如果达到要求次数, 就需要实验人员将电磁阀取下, 并接到气源上加气压以测试电磁阀漏气情况。电磁阀门是控制装置, 其设计的特点需要符合耐久性的要求。耐久性需要阀门在气体检测、开关记录等具体操作过程来优化设计, 概括来讲, 电磁阀门设计具有如下要求。

1 设计标准高

由于电磁阀门是组成系统的不可或缺的设备, 因而在其安全运行的过程中占据关键性地位。高标准的设计要求表现为电磁阀门必须在具备普通阀门设计理念的基础之上, 同时能够在气体泄露时进行及时有效的制约, 这就为要求其不断提升自身的质量控制水平。

2质量要求高

电磁阀门是重要的控制装置, 具有数量多、品种多、可靠性高的特点, 对设备的安全运行至关重要, 如果阀门系统出现问题, 将影响整个系统的安全运行。电磁阀耐久性试验工艺原理要求衡量电磁阀性能的一项重要参数就是电磁阀的耐久性能, 耐久性检测主要方法在于利用持续的开关信号给予, 来检测记录次数。高度的质量标准需要阀门不仅仅在材料选取上使用环保型材料, 还要求对其的质量控制能够不断满足阀门未来发展的高技术、可持续方向。

二、系统设计的建议

虽然我国电磁阀耐久设计的发展取得了显著成就, 但是不可否认的是, 当前在该阀门设计领域仍存在一些技术性难题等待相关技术人员攻克。作为主要的设计环节, 广泛探讨PLC控制的电磁阀耐久系统具有很强的技术性, 创新的设计方法对于促进电磁阀门的发展具有巨大的促进贡献。要针对当前电磁阀门系统设计中所存在的各类型难题, 借助PLC控制原理来分析问题产生的原因, 作出正确行为选择的判断, 实现有效控制, 具体举措如下所述。

1上位机程序的设计

首先, 要建立上位机实时数据库。上位机组态首先需要内部变量的建立, 从而使得主画面里按钮等连接操作更为方便。该系统所建立的实时数据库里, 数据对象类型有开关量及数据量两个方面。开关量均需建立数据对象, 尤其是检测次数、主测次数及辅测次数等数据库的建立更为必要。其次, 在选择设备和连接通道时候, 要注意, 选择设备主要是PLC及通信参数的选定。通过相关工艺流程, 我们可以知道:电磁阀耐久性试验系统共有开关量输入接口6个、开关量输出接口16个, 模拟量输入输出接口各1个。所以选用CPU226是可以满足开关量的需求的。不过它由于缺乏模拟量输入输出接口的设置, 所以需要扩展该接口模块。参照CPU226有关数据, 其选型是与设计要求相吻合的。而连接通道是通过对应关系将实时数据库变量及PLC内部地址连接起来, 实现上位机对下位机的监视控制。另外, 主画面的绘制、连接也很重要。关于画面的运行主要是指四个部分——电磁阀测试主控窗口、仿真测试和数据记录、关于和帮助及开始画面。还要关注上位机和下位机联机调试。试验调试主要是指下位机程序的完善程度及上位机对下位机的控制程度。前一阶段, 我们通过PLC仿真软件参与程序调试, 如果没有达到预期效果或者正常逻辑顺序测试不明显, 则使用实验室PLC进行再次检查, 并完成相关调试。在完成下位机程序后, 就需要组态上位机, 及在实验室环境进行连接调试。

2 重视系统质量

一方面要对阀门设计中的设备进行定期的检验与维修, 借助定期维护来提高阀门的使用寿命。另一方面, 还要加强对技术操作人员的培训, 使其掌握规范化的操作, 积极推动以智能型试验为基础的新式信息收集方式, 将电磁阀门设计的数据诊断与问题的探究作为一个系统性工程处理, 在大量数据的支撑下提出可行性的质量控制方法。利用智能手段与新式方法实现电磁阀门设计的质量控制及联网控制, 在切实改善当前我国阀门行业现状的同时, 大力发展多元化的质量控制技术, 实现对阀门安全的有效控制。

结语

总而言之, 伴随着世界经济贸易的急速发展, 我国电磁阀门设计也融入到经济全球化的潮流之中, 为了更好地应对挑战, 及时有效的适应发展的需要, 实行质量管理需要进行管理体制的创新与更替。科学的设计理念对于应对我国电磁阀门设计所面临的复杂多样的局势具有不可替代的作用, 要实现整体质量控制体制的提升就要明确质量控制理念, 将质量控制上升到企业的长久战略规划中, 依据自身特点制定符合实际的策略, 制定合理的发展目标, 实行灵活多变、多元化多渠道的设计模式。

摘要：能否切实实现电磁阀的质量控制, 不仅仅直接关系到我国社会主义经济能否永续发展, 更间接的影响到居民的生命财产安全。本文通过分析电磁阀耐久试验系统设计, 尝试研究基于PLC控制的电磁阀耐久试验系统设计。

关键词：PLC控制,电磁阀,系统设计

参考文献

[1]姚立波.工业控制技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 1999:17-35.

耐久性测试系统 篇9

旭格近日正式在中国市场推出新型建材产品———AWS 50 BL铝合金窗系统, 该产品已经通过旭格全球测试中心质量检测认证, 适用于所有的建筑类型, 并能够达到良好的隔热水准。此款BL系统是旭格针对中国市场特别设计开发的中高端产品系统, 其模块化系统集质量、创新、成本及个性化设计为一体, 确保客户在门窗幕墙的建造与咨询方面获得最佳的投资回报;同时, BL系统也是一款安全耐久的新型建材系统, 是旭格为支持中国建筑产业发展的又一力作。

旭格AWS 50 BL铝合金窗系统拥有完美的细节设计, 结构厚度为50 mm的隔热窗系统分为内开和外开2款:AWS 50 BL内开型窗系统纤细的型材可视面宽度自91 mm起, 最大扇重可达130 kg, 内开窗系统的开启类型拥有平开内倾、平开、下悬3种;AWS 50 BL外开型窗系统纤细的型材可视面宽度自89 mm起, 最大扇重可达90kg, 外开窗系统的开启类型拥有平开、投射平开、投射上悬3种。2款系统能满足不同客户的个性化需求, 同时压边扇装有内部玻璃槽口, 带中间密封胶条, 使内外热交换大幅降低。在隔热性能上, 2款系统均按DIN EN ISO1077-2标准进行检测, 有效地实现了AWS 50 BL窗系统的隔热节能和绿色环保功能。

耐久性测试系统 篇10

In the natural world,there are many species whose individual members have a life history that takes them through two stages,immature and mature.Therefore,considering stage structure in population corresponds with the natural phenomenon.In recent years,some authors have studied the stage-structured predator–prey systems[1—4].However,in stage-structured system,cannibalism which is the act of eating offspring or siblings can occur in some fishes[5]and in some spiders[6].Accordingly,incorporating cannibalism in stage-structured model is more realistic for some cannibals.Actually,some authors have investigated stage-structured ecological systems with cannibalism[7,8].On the other hand,since environmental and biological parameters(such as seasonal effects of weather,food supplies,mating habits and so on)are naturally subject to fluctuation in time,the effects of a periodically varying environment are considered as important selective forces on systems in a fluctuating environment[9—11].Thus,more realistic and practical predatorprey system should be taken into account periodicity besides stage structure and cannibalism.However,to the best of the authors’knowledge,few scholars have studied this type predator-prey system.Therefore,the aim of this paper is to establish and investigate the following stagestructured nonautonomous predator-prey system with cannibalism for prey:

where x1(t),x2(t)and y(t)represent the densities of immature prey,mature prey and predator species,respectively.The coefficients in system(1)are all continuous positive T-periodic functions.The parameters b1(t),d1(t)and g(t)represent the birth rate,death rate and the recruitment rate of the immature prey population respectively;b2(t)and d2(t)denote the cannibalism attacking rate and the death rate of the mature prey population respectively;b3(t)/b2(t)is the conversion rate of the immature prey into the mature prey due to cannibalism,d3(t)and q(t)denote the death rate and overcrowding rate of the prey population,respectively.

1 The permanence of system(1)

The conditions for the permanence of system(1)are established.Firstly,the following definition and Lemma are introduced which are useful to obtain our result.

and

Theorem 1 System(1)is permanent provided that

2 The existence of a positive periodic solution

In order to obtain the existence of a positive periodic solution of system(1),we introduce the Brouwer fixed point theorem firstly.

Lemma 2(Brouwer fixed point theorem)LetΩdenote the bounded closed convex set and let f:Ω→Ωbe a continuous function.Then f has at least one fixed point:for some x∈Ω,f(x)=x.

Theorem 2 Let the conditions(H1),(H2)and(H3)hold,then system(1)has at least one T-periodic solution with strictly positive components.

Proof Let A:R3+→R3+be a positive T-periodicPoincare map and A(x0)=x(T,x0).The parameter T is the periodicity of the coefficients in system(1).According to theorem 1,it is easy to verify that the bounded set S is closed and convex in the region R+3.Then we have ASS.Obviously,the solutions of system(1)are continuous on initial values,thus the map A is continuous.Then A has at least one fixed point in the set S by Brouwer fixed point theorem.That is to say,there exists a point x0*∈S such that A(x0*)=x(T,x0*).The fixed point x0*is corresponding to the periodic solution of system(1),which is strictly positive according to the positive invariant properties of the set S.

参考文献

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