一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的制作方法

本发明涉及桥梁支座测试机控制技术领域，尤其涉及一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统。

背景技术：

大型桥梁支座测试机极少，专用数控系统并没有。中小型桥梁支座测试机以及其他液压压力机已经广泛使用，但是，无论是设计还是制造都是非标准的，处于单件制造状态，自动化水平也很差，没有专门的控制系统。对于大型桥梁支座测试机的自动化质量，更是没有把握。

当前，对于传统的控制器存在的问题是：控制机器但不控制人，控制力但不控制运动过程。现有的操作界面的人为操作复杂，操作过程人为控制，无法控制操作错误，存在很多安全隐患，限制了桥梁支座测试机应用的深入和普及。因此，现有技术中存在大型桥梁支座测试机无法实现控制系统硬件的标准化，操作过程的标准化，以及错误防止的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统，解决了现有技术中存在大型桥梁支座测试机无法实现标准化和一体化控制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统，包括：数字控制器、以及连接至数字控制器的操作面板、数字传感器、ad/da转化模块、继电器柜，所述操作面板包括触摸屏和手动按钮，所述触摸屏用于显示不同试验下的相应的操作功能界面，所述操作功能界面上包括虚拟操作按键、数字传感器或模拟量传感器采集的数据、操作提示信息和辅助信息；所述ad/da转化模块连接有模拟量传感器，所述ad/da转化模块还连接有比例放大器，比例放大器连接比例阀和继电器，继电器连接电磁阀和油泵。

本发明实施例至少具有如下技术效果或优点：

1、由于在该桥梁支座测试机的高精度动态控制系统中采用数字控制器、以及连接至数字控制器的操作面板、数字传感器、ad/da转化模块、继电器柜，所述操作面板包括触摸屏和手动按钮，所述触摸屏用于显示不同试验下的相应的操作功能界面，所述操作功能界面上包括虚拟操作按键、数字传感器或模拟量传感器采集的数据、操作提示信息和辅助信息；所述ad/da转化模块连接有模拟量传感器，所述ad/da转化模块还连接有比例放大器，比例放大器连接比例阀和继电器，继电器连接电磁阀和油泵，通过在触摸屏上操作用于显示不同试验下的操作功能界面和手动按钮，能够适用同一类型的液压压力试验机设备，实现标准化控制。

2、通过触摸屏能够显示操作界面功能参数，工作状态，操作提示等，方便人机交互，在该触摸屏上显示各种类型的功能调用的虚拟按钮，当按下响应的虚拟按钮时，屏幕将显示相应的操作功能界面，供进一步选择和操作。

3、通过设置计时器，能够对液压压力试验机的工作流程按照预设时间进行计时，在预设时间结束之后，结束工作流程。

4、通过ad/da转换模块与比例放大器连接，并连接至比例阀，控制阀门开度，控制油量和油压，同时，该数字控制器还通过ad/da转换模块连接有模拟量传感器、继电器、电磁阀，接收力、变形及位移信号，实施相应的动作，有效地接收传感器的信号，并控制相应的动作。

附图说明

图1为本发明实施例中桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的模块示意图；

图2为本发明实施例中操作面板上的触摸屏和手动按钮的排布示意图；

图3-图6为本发明实施例中在进行桥梁支座测试实验时，触摸屏显示的操作界面的示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供了一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统，解决了现有技术中存在大型桥梁支座测试机无法实现控制系统硬件的标准化，操作过程的标准化，以及错误防止的技术问题。

为了解决上述技术问题，提出的人机交互技术强调无需特别训练或不需要训练，就可以直接操纵，用户界面技术的发展是要求人机交互界面简化，带有提示，控制操作。把机器看成与人类相互影响、相互依存又相对独立的系统，研究人机结合状态下人的行为规律以及两者的内在联系的相互作用，以提高人机系统的效率，防止人机交互的错误，就是当代需要长期研究的问题。

下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明提供的一种桥梁支座测试机的高精度动态控制系统，如图1所示，包括：数字控制器10、以及连接至数字控制器10的操作面板、该操作面板包括触摸屏101和手动按键102、数字传感器103、ad/da转化模块104、继电器105，该触摸屏101用于显示不同试验下的相应的操作功能界面，操作功能界面上包括虚拟操作按键、数字传感器或模拟量传感器采集的数据、操作提示信息和辅助信息，该ad/da转化模块104连接有模拟量传感器106，该ad/da转化模块104还连接有比例放大器107，比例放大器107连接比例阀109和继电器105，继电器105连接油泵110以及电磁阀111，该继电器105根据数字控制器10的控制指令控制电磁阀111的开启和关闭，继电器还根据数字控制器10的控制指令控制油泵110的开启和关闭，从而控制油缸的开启和关闭，该数字控制器10通过比例放大器107控制比例阀109开度，从而控制油量和油压。

该触摸屏101用于显示垂直承载试验操作功能界面、水平承载试验操作功能界面、摩擦系数测试试验操作功能界面、支座压转试验操作功能界面，能够根据不同的试验启动不同的试验操作功能界面进行显示。如图3-图6所示。该触摸屏101启动上述的试验显示模块进行显示时，选择触摸屏上的功能按键的虚拟按键或者手动按键，屏幕切换至相应的功能界面，根据对触摸屏上的虚拟按键或者手动按键，屏幕切换至相应的功能界面，在每个相应的功能界面上具有相对应、相关联的一段或多段辅助信息，一个或多个辅助功能。

在具体的实施方式中，通过触摸屏101和手动按钮102输入控制指令，该控制指令传至数字控制器，数字控制器将控制指令传至ad/da转化模块，然后经比例放大器到达多个比例阀，从而通过控制比例阀来控制油缸，或者，由ad/da转化模块104，将控制指令发送至油缸110和电磁阀111，从而由电磁阀111控制油缸。

通过控制这些油缸，可以实现垂直承载试验、水平承载力试验、支座摩擦系数试验以及支座压转试验。同时，结合计时器对液压压力试验机的油缸的工作流程按照预设时间进行计时，在预设时间结束之后，结束工作流程。该模拟量传感器106和数字传感器103用于采集桥梁支座处于极限状态时的压力状态，通过触摸屏101上的数字传感器或模拟量传感器采集的数据进行显示，从而判断出该桥梁支座所能承受的水平力，或者垂直力或者最大摩擦系数。通过操作触摸屏101上的虚拟按钮进行操作。图2为操作面板上的触摸屏101和手动按钮的排布示意图，操作人员可以通过触摸屏101上的虚拟按钮或手动按钮选择功能，从而对该桥梁支座测试机进行测试的每个工作过程设置有对应的显示操作功能界面。触摸屏101作为操作输入装置，显示虚拟控制按键和工作流程，根据操作规程的标准化研究，将操作过程分解为几个操作步骤，屏幕显示与当前操作有关的按键以及按键的操作顺序提示，系统只接受与提示一致的操作。操作步骤：在测试过程中，根据一定顺序，一次只有几个按键能使用，从而防止误操作。

下面具体对上述的主机阶梯加载流程(垂直承载试验)进行描述：

先预压3遍：主缸，压力3吨，稳压3min后卸载。重复3次。

主缸，1吨作为初始荷载，每级1吨荷载，稳压2min，以压力和时间为控制量。逐级加载，直至60吨检验荷载，稳压3min后卸载。往复试验3次。

水平承载力试验，如图3所示，为桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的垂直承载试验触摸屏操作界面的示意图。如图4所示，为桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的水平承载试验触摸屏操作界面的示意图。具体操作过程：

①测定在垂直荷载与水平荷载作用下，水平荷载与支座水平变形曲线。准备状态：把工件放在工作台上；中梁快速下降至离工件表面5mm处；

调整工件和活塞杆位置，保证尺寸a＝80mm，将隔板与水平缸的活塞杆用挂钩连接。

②加载方式：竖向加载20吨、通过升降缸调整位置，使水平缸与隔板在同一水平面。通过水平缸，推的移动方向是尺寸a减小方向。控制力，首先，加推力0.5吨，位移小于50mm，到不能移动为止。或等于50mm，停止，返回，回到初始位置a＝80mm，反向加力，控制力，拉力0.5吨，位移小于50mm，到不能移动为止，或等于50mm，就停止，返回。预推压3遍。

③加足够大的力，使位移为+50mm和-50mm，来回三次，使时间最短。

④然后逐级增加0.2吨加载，每级荷载稳压2min后，待达到水平承载力3吨时，稳压3min后卸载，重复试验3次。

支座摩擦系数试验，如图5所示，为桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的摩擦系数测试实验触摸屏操作界面的示意图。

测定支座摩擦系数，试验荷载：主机竖向加载20吨，水平缸施加推力，1吨作为初始荷载，每级增加0.5吨荷载，稳压1min后，以压力和时间为控制量。然后逐级加载，直至支座发生滑动，由模拟量传感器进行采集，水平力减小就停止，以力为控制对象。

测得最大水平力，重复试验5次。第二次至第五次的滑动摩擦力平均值为实测摩擦力。

支座顶转试验，如图6所示，为桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的压转测试实验触摸屏操作面板的示意图。

①主机竖向加载20吨，通过顶转油缸施加推力，0到5吨，1吨作为初始荷载，每级0.2吨荷载，稳压2min后，以压力和时间为控制量。然后逐级加载，按位移和时间判断停止，使支座产生0.02rad的转角，即活塞杆移动4.75mm，保持10分钟，卸载。若超过5吨停止，检查各构件有无明显损坏。

②主机竖向加载20吨，顶转油缸施加推力，0到5吨，按位移和时间判断停止，使支座产生0.02rad的转角，即活塞杆移动4.75mm，卸载。往复4次。越快越好。若超过5吨停止，检查各构件有无明显损坏。

按照具体流程步骤实现如下控制操作。

第一步：根据图1所示的桥梁支座测试机的高精度动态控制系统的硬件结构示意图，集成硬件系统。

第二步：根据实验项目和功能选择操作界面，如图3至图6的显示操作界面。

以垂直承载实验举例说明该数控系统的操作过程。

第三步：实验一主机阶梯加载流程：

先预压3遍：主缸，压力3吨，稳压3min后卸载。重复3次。

主缸，10吨作为初始荷载，每级10吨荷载，稳压2min，以压力和时间为控制量。逐级加载，直至600吨检验荷载，稳压3min后卸载。往复试验3次。触摸屏上的各种类型的工作屏幕的示意图。

第四步：进入图2操作界面，设置参数：

预压次数设定：实验预压次数设定。

预压次数计次：预压次数计次，长按可以清零。

运行次数计次：实验一自动运行主缸下压次数计次。

自动复位：实验进行前请按下自动复位，以便复位自动运行参数。

输出增益：主缸压力输出增益值。

增益当量：主缸每进行一次增益的值，通过按压加，减按键可以手动改变主缸压力输出增益值。

返回首页、数据报表、图表绘制、参数设置为画面切换按钮。

在自动状态下，设定好自动运行参数后，按下自动启动，系统便自动运行，直到实验完成。完成后进入到各页面进行数据统计。

实验一自动运行参数设定，选择虚拟按钮，参数设置，再选择一下参数，修改内容。

预压吨位设定：实验一预压实验吨位设定。

预压稳压时间：主缸下压到达设定预压吨位后，稳压(保压时间)。

自动泄压时间：主缸预压实验完成后主缸泄压时间。

预压启动间隔；预压动作为：主缸快下－主缸慢下－主缸稳压－主缸慢下－主缸稳压――......次数到－主缸泄压。稳压完成后再次慢下加压启动间隔。

初始载荷设定：实验一垂直载荷实验初始载荷吨位设定。

末压载荷设定：实验一垂直加载最大吨位值。

每级增加载荷：加载稳压完成后自动加载下一次值，即后一次相对于前一次的增加值。

载荷稳压时间：加载压力到达当初实验压力时稳压时间。

末压稳压时间：最后一次加载完成稳压时间。

加载启动间隔：稳压完成后启动延时时间。

主缸泄压时间：预压实验主缸稳压完成后泄压时间。

第四步设置完，就按下虚拟键“自动启动”，试验机将自动按照流程运行：主缸快降，快降停，慢降，慢降停，稳压，稳压停，泄压，泄压停，返回程序。

以上参照图3到图6描述了每个工作界面的选择和指定参数和功能，描述了使用触摸面板的步骤和存储方式。本发明不限于这种特定的编程方法，同时，还具有代码编程，表格编程等多种方法。

在本发明实施例中，在触摸屏上的显示的信息有三种，一是虚拟按键，二是传感器采集的主要数据，三是操作提示信息和其他辅助信息。

数据采集和存储：方法一，静态记录法每一次循环存储一组数据，比如加压，稳压2分钟，再加压，记录压力，位移，变形等，以表格的形式保存。方法二，动态记录法，每间隔一段时间，采集一次，记录一组数据，以表格的形式保存。

在部分情况下，用户可以根据需要，添加操作界面。采用本发明的技术方案，除了显示基本工作屏幕，还可以根据执行工作过程中的特殊要求，要补充按钮或工作界面。

类似地，可以任意设置调用要使用的功能的按钮。假定10年、15年或20年地长期使用桥梁支座测试机，随着计算机软件的进步，已经开发桥梁支座测试机性能的新软件，可以使用在旧机器的工作屏幕上。

通过上述的技术方案，通过在触摸屏上操作用于显示不同试验下的对应的操作功能界面和手动按钮，使得该桥梁支座测试机的高精度动态控制系统能够适用同一类型的液压压力试验机设备，实现标准化控制。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。