基于LabVIEW的调节阀流量特性实验平台设计

实验二电动调节阀的流量特性测试实验任何一个最简单的控制系统也必须由检测环节、调节单元及执行单元组成。

执行单元的作用就是根据调节器的输出，直接控制被控变量所对应的某些物理量，例如液位、温度、压力和流量等参数，从而实现对被控对象的控制目的。

因此，完全可以说执行单元是用来代替人的操作的，是工业自动化的“手脚”。

电动调节阀是本实验装置的执行单元之一。

一．电动调节阀工作原理执行器按照使用能源的种类，可分为气动、液动和电动三种，本装置采用的是智能型单座调节阀。

顾名思义它是由电动执行器进行操作的，它接受调节器的输出电流4～20mA信号，并转换为相应的输出轴直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。

电动调节器的优点则是能源采用方便，信号传输速度快，传输距离远等。

执行器由执行机构和调节机构两部分组成。

执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号量，产生相应的推力，以带动智能调节阀的主推动轴产生直线位移，主推动杆总位移为16mm，控制单座调节阀0～100%的开度连续变化。

而调节机构（调节阀）是执行器的调节装置，它受执行机构的操纵，可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。

本执行器的结构如图1所示，电动执行器首先接受来自调节器的输出信号，以作为执行器的输入信号即执行器的动作依据；该输入信号送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，以确定执行机构的作用方向和大小；执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需要的位置信号。

图1 电动执行器的工作原理从上述描述和图1可知，电动调节阀执行机构的动作构成了负反馈控制回路，这是提高执行器调节精度、保证执行器工作稳定的重要手段。

为保证电动执行器输出与输入之间呈现严格的比例关系，必须采用比例负反馈构成闭环控制回路，图2为本套装置的电动执行器的工作原理示意图：图2 电动执行器原理图其中Ii表示输入电流，θ表示输出轴转角，两者存在如下关系：??K?Ii （1）1K是比例系数。

基于LabVIEW的比例压力控制阀自动测试系统1. 系统简介基于LabVIEW的比例压力控制阀自动测试系统是一种用于实时监测和控制压力的自动化设备。

该系统采用先进的LabVIEW编程语言，通过各种传感器、执行器和控制器的组合，实现对压力的精确测量、控制和调节。

本文档将详细介绍系统的组成、工作原理、功能特点以及应用领域，以便用户更好地了解和使用该系统。

1.1 系统目标自动化测试流程：构建一套自动化测试流程，涵盖比例压力控制阀的初始化、功能测试、性能测试等各环节，降低人工操作带来的误差和不确定性。

精准的压力控制：利用LabVIEW的实时控制和数据处理能力，实现对比例压力控制阀精确的压力控制，确保测试结果的一致性和可靠性。

综合性能评估：系统不仅能够进行单一测试项目的评估，还能够综合分析比例压力控制阀的整体性能，包括响应速度、精度、稳定性等指标。

测试报告生成与数据管理：系统自动生成详细的测试报告，并存储所有测试数据，以便后续分析和管理。

通过构建数据库或数据管理系统，实现数据的长期跟踪和趋势分析。

友好的用户界面：采用直观的用户界面设计，使操作人员能够便捷地执行测试任务，降低操作难度。

可扩展性与可维护性：系统设计考虑模块化思路，确保系统的可扩展性和可维护性，以适应未来比例压力控制阀测试的新需求和技术更新。

安全性保障：确保测试过程中的电气安全、压力安全以及软件系统的稳定运行，避免意外事故的发生。

1.2 系统功能1比例压力控制：系统能够实现压力按照预设比例进行精确控制，确保测试过程中的精确性和可重复性。

实时监测与反馈：系统采用实时数据采集技术，对压力、流量等关键参数进行连续监测，并提供反馈信息，以便用户及时了解测试状态并作出相应调整。

数据记录与处理：系统自动记录测试过程中的各项数据，并提供方便的数据查看、分析和处理功能，以便用户更好地了解测试结果和优化系统性能。

自动化测试流程：系统支持自动化测试流程，可按照预设条件自动进行多次测试，减少人工操作，提高测试效率。

872016.02建设机械技术与管理阀控马达实验台是综合性实验装置，集机械、液压及仪表为一体，对液压马达和阀的性能进行测试。

该实验台采用变量泵对系统进行供油，采用电液比例阀作为控制元件，液压马达作为执行元件，各类传感器作为反馈元件，构成闭环控制回路，提高了液压马达实验台的测试性能，满足了液压马达的测试要求。

LabVIEW 是一种图形化编程语言的开发软件，在LabVIEW 开发环境中，用户无需进行繁琐的代码编写，而是选用交互式用户界面控件，采用数据流编程方式，建立自动化系统，完成软件的设计，极大缩短了开发周期。

本论文基于LabVIEW 设计开发了阀控马达实验台测控软件，利用开发的测控软件，可模拟生成控制信号，实现对电液比例阀的控制，电液比例阀通过输入的电信号比例的调节输出的流量，实现对马达输出参数的闭环控制。

1 阀控马达液压实验台组成及原理阀控马达液压实验台由液压泵、电液比例阀、液压马达和各类传感器组成。

该实验台采用电液比例阀对系统流量和压力进行控制，应用电比例技术实现对液压马达各项性能参数的检测和控制。

电液比例阀控马达液压系统原理如图1所示，电动机1驱动恒压式轴向柱塞变量泵2工作，作为系统的动力机构。

溢流阀4的主要作用是限定系统的工作压力，电液比例阀7和液压马达9组成了阀控马达系统的主油路，而温度传感器5、压力传感器6、双向流量计8、转速传感器10、放大器、工控机、A/D(D/A)转换器组成了系统的反馈回路。

放大器接收控制器的输出信号，进行功率放大后控制电液比例阀的比例电磁铁，比例电磁铁上的电信号发生变化，磁通量发生变化，阀芯产生位移，阀的开口发生改变，从而流量发生改变。

如果液压马达9上的负载发生变化，传感器就会将数据以反馈信号的形式经过A/D 转换器传输到工控机进行处理，再经过D/A 转换器将信号进行转换输出，经过放大器进行放大处理，最后将反馈信号输入到电液比例阀上，改变阀芯位移，形成闭环反馈，提高液压马达的控制精度。

LabVIEW在工业自动化控制系统开发中的应用案例工业自动化控制系统在现代工业生产中扮演着至关重要的角色，实现了生产过程的智能化和高效化。

LabVIEW作为一种广泛应用于工业自动化领域的工具和平台，具备强大的数据采集、处理和控制能力，为工程师提供了一种高效、灵活的开发环境。

本文将通过几个实际案例，介绍LabVIEW在工业自动化控制系统开发中的应用。

案例一：温控系统温控系统是工业生产过程中常见的控制系统之一。

通过温度传感器采集物体的温度，并通过控制器实现对温度的控制。

LabVIEW可以通过内置的模块化功能块和丰富的工具箱，快速搭建温控系统。

在LabVIEW中，可以利用数据采集器模块连接温度传感器，实时采集温度数据。

通过编写程序，可以对采集到的数据进行处理和分析。

同时，借助LabVIEW的控制模块，可以实现对恒温设备的控制，调整温度参数，实现精确的温度控制。

案例二：流量控制系统流量控制是工业生产过程中的关键环节，对于液体或气体的流动进行控制和调节，保证生产过程的稳定性和效率。

LabVIEW提供了丰富的工具和函数库，可用于流量控制系统的开发。

在LabVIEW中，可以通过连接流量传感器，实时采集流量数据。

借助LabVIEW的图形化编程环境，可以设计图形界面，实时显示流量数据，并进行实时监控和分析。

通过对流量控制阀门的控制，可以调节流量大小，实现流量控制系统的自动化。

案例三：PLC控制系统PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化领域中广泛应用，用于控制设备运行和监控生产过程。

LabVIEW不仅可以与PLC进行通信和数据交换，还可以将其作为控制器使用。

在LabVIEW中，可以通过连接PLC，实时获取PLC的输出信号和状态信息。

借助LabVIEW强大的数据处理和分析功能，可以对PLC 的输出信号进行逻辑运算和控制判断。

通过编写程序，可以实现对PLC的控制，调整设备的运行状态和参数，实现自动化控制。

案例四：远程监控系统远程监控系统是工业自动化控制的一个重要方面，它可以实现对生产过程的远程监控和操作。

徐林兵等：一种基于LakVIXW的比例流量阀性能试验台33一种基于LakVIXW的比例流量阀性能试验台徐林兵姜克壮邢科礼金侠杰（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072；上海腾液液压机电设备技术工程有限公司，上海201201）摘要:介绍了一种大流量的比例流量阀在恒压差情况下的稳态性能测试方法。

开发了一套基于LakVIXW的比例流量阀试验台。

采用变频电机加比例溢流阀联合稳压的策略，并能通过CAN总线实现比例放大器PWM驱动频率,颤振频率和颤振幅值的独立调节。

最终结合LakVIXW绘制比例流量阀的输入信号-输出流量特性曲线、流量-阀压降特性曲线和阶跃响应曲线。

关键词：比例流量阀;稳态性能;试验台;CAN总线中图分类号:TH15&52+2文献标识码：A国家标准学科分类代码：477.2739DO【：7.15988/kt.1224-6948.4228.4.412A Performance Test Bench of Proportional Flow Valve Based on LabVIEWXU Linkina JIXNG Kezhuaxa XIXG Keii JIN XiajicAbstract:A steaky-state peUbunakca test method for larye-tow pupoUiooX tow wlvv unker caostakt pres-suu diVerenca is mtuduceS.A set of pupoUionX tow wlvv test bench has been SevelooeS baseS on Lak-VIEW.The stratesy of combikeS Uequenca convvrsion motor with propoUionat reliel wlvv is akopteS to stkidze pussuu.Also j the CAN bus realizeS the inkepenkent resulatiok of PWM dUvina fuquekcy,chatter fuquekcy ank chatter amplituUe of pupoUionat amplifier3Finalty combikeS with LakVIXW,the input signat-output tow charac-teUstic cnuv,tow-w O v pressure dup characteUstic cnuv and step resuonso cnuv of the propoUionat tow w O v were duwk3Keywoas:propoUionat tow w I w；steaky-state perfounakca；test bench;CAN bus4引言比例流量阀是如今工程机械中使用的重要液压元件，在起重机、叉车、注塑机等速度控制机构中都有广泛应用。

过程控制系统实验报告实验项目：调节阀流量特性测试姓名:班级:2017年11月28日972Wuhan Institute of Technology专业:自动化学号:1404210114、实验目的1. 掌握阀门及对象特性测试的方法。

2. 了解S 值变化对阀门特性的影响。

3. 根据对象特点合理选择特性测试方法。

二、实验内容1. 测定不同S 值下的调节阀流量特性。

2. 测定二阶液位对象的阶跃响应特性。

P&ID 图:调节阀流量特性测试实验图（1）Ml) UJ1-?^相5LT-1CSLT-101I 『2-f-LflZ电扣怪®VT I ng Ti ifl?(Tc^ Mucntfl e1.LT-1fl>'：UbJV 訓JJ Pcoo■=*HJSFT-LII■!P i iIJT 隔 [Igm HUI l.tll ajlMli£三、实验系统的P&ID 图（管道仪表流程图）、方块图方块图:四、实验步骤1.接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。

2.启动监控操作系统设置“采集模式”。

选中“采集模式”中的“模拟采集”3. 进入调节阀流量测试界面。

4. 进入压力调节器操作面板。

设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数的参考值分别为50%、4秒、0秒，点击选项“自动”进入自动调节。

设定“给定值”为90%，使泵的出口压力（调节器操作面板的测量值）为90%。

6.测试UV- 101气动调节阀流量特性。

在前面已经打开了相应的球阀，并设置为350。

分别记录设定值由0、30、60、75、80、83、86、89、92、95、98、100%增加时和由100、98、95, 0%减少时对应的流量（FT—101 ）。

7.改变S值再测试其流量特性。

保持UV—101全开，调节球阀M10开度，使流量（FT—101）为原来（MV全开时）的50%，即减小S值。

重复第6步。

五、实验数据及结果测试UV-101气动阀的流量特性数据如下:图（1）调节球阀M10开度，使流量（FT —101）为原来（MV 全开时）的50%，调节阀开度此时为43。

电动调节阀流量特性的测试一、实验目的1．了解电动调节阀的结构与工作原理。

2．通过实验进一步了解电动调节阀的流量特性。

二、实验设备三、实验原理电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要执行元件。

电动调节阀接受来自调节器的4～20mADC信号u，将其转换为相应的阀门开度l，以改变阀截流面积f的大小，从而改变流量。

图15为电动调节阀与管道的连接图。

图15电动阀连接示意图调节阀的静态特性Kv＝dq/du，其中u是调节器输出的控制信号，q是被调介质流过阀门的相对流量。

调节阀的动态特性Gv(s)=Kv/(Tvs+1)，其中Tv为调节阀的时间常数，一般很小，能够疏忽。

但在如流量控制如许的快速过程中，Tv有时不能忽略。

调节阀结构特征是指阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的干系，通常有四种结构,即快开特征、直线特征、抛物线特征、等百分比特征。

调节阀的流量特征，是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的干系，因为执行机构静态时输出l（阀门的相对开度）与u成比例干系，所以调节阀静态特征又称调节阀流量特征，即q＝f(l)。

式中：q＝Q/Q100为相对流量，即调节阀某一开度流量Q与全开流量Q100之比；XXX100相对开度，即调节阀某一开度行程L与全行程L100之比。

四、实验内容与步骤本实验仅以智能外表控制为例，其余几种控制计划可模仿智能外表控制自行设计体系、组态和实验。

下图所示为实验结构图。

图16电动阀流量特性测试系统结构图1．本实验选择电动调节阀流量作为被测对象，实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11全开，其余阀门全关闭。

图17外表控制电动阀流量特征测试接线图3．打开上位机MCGS组态情况，模仿“智能外表控制体系”工程再联合本实验的要求进行组态。

4．接通总电源空气开关和钥匙开关，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动阀上电。

5．打开上位机MCGS组态情况，打开自己组态好的工程，然后进入MCGS运行情况，进入实验的监控界面。

基于LabVIEW的控制阀性能测试评估系统设计汪凯斌;尚群立;李鹏飞;倪佳琪【摘要】The control valve is very important in the field of industrial control.however the research on the control valve performance testing and evaluation system is very weak at present.It is very difficult to measure the performance of the control valve accurately by conventional instruments.In view of this situation,this paper has developed a control valve performance test and evaluation system based on NI CompactRIO hardware,various sensors and LabVIEW software,the system can test and evaluate the function of control valves on-line,and can collect the results of the performance evaluation of the control valve in a real-time display similar to the medical report,providing a reference to the valve manufacturer's factory testing,maintenance testing and routine ing this system,the performance test and evaluation of a company's direct air open film regulator S9044 were carried out.Experimental results show that the system can fully and accurately test the performance indicators of the control valve,at the same time,the system has a good interactive interface,strong expansibility,and high precision.%控制阀在工业控制领域扮演十分重要的角色,但目前国内对控制阀性能测试评估系统的研究十分薄弱,并且常规的仪器仪表很难精确测试控制阀的性能;针对这种情况,基于NI compactRIO硬件、各类传感器以及LabVIEW软件开发设计了一套控制阀性能测试评估系统,该系统能实时检测、采集处理数据,能够把阀门性能测试过程中的数据自动保存与分析处理,实现了控制阀的在线测试和功能评估,并且可将控制阀各项性能指标评估结果汇集于一张类似体检单的报表显示,给阀门厂商的出厂测试、维修检测以及日常维护提供参考依据;采用该系统对某公司的直通气开式薄膜调节阀S9044进行了性能测试评估,实验结果表明,该系统能够全面、精确地测试出调节阀的各项性能指标,且系统软件交互界面良好、扩展性强、精度高.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)007【总页数】4页(P313-316)【关键词】控制阀;性能评估;LabVIEW;性能测试【作者】汪凯斌;尚群立;李鹏飞;倪佳琪【作者单位】浙江工业大学信息工程学院,杭州 310023;浙江工业大学信息工程学院,杭州 310023;浙江工业大学信息工程学院,杭州 310023;浙江工业大学信息工程学院,杭州 310023【正文语种】中文【中图分类】TP274控制阀是工业过程控制系统中的终端执行部件，经常工作在高温/低温、高压工况条件下，或经常与腐蚀、强冲刷等工艺介质直接接触，并且其机械部分运动频繁，会导致应力损坏或产生磨损，从而最容易发生故障或性能下降[1]。

实验九 调节阀流量特性实验一、实验目的1．测试电动调节阀的理想流量特性曲线和串联工作流量特性曲线；2．掌握电动调节阀流量特性的测量方法，分析调节阀的理想流量特性和串联工作流量特性的区别和调节阀流量特性对控制过程的影响。

二、实验原理调节阀的流量特性是指被调介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，表示为：式中： ——相对流量；qv ——阀在某一开度时的流量；——阀在全开时的流量；——阀的相对开度l ——阀在某一开度时阀芯的行程；L ——阀全开时阀芯的行程。

图9-1. 调节阀的理想流量特性曲线1．调节阀的理想特性：在调节阀前后压差 不变的情况下，调节阀的流量曲线称为调节阀的理想流量特性。

根据调节阀阀芯形状不同，流量曲线有快开型(图9-1曲线1)、直线型(图9-1曲线2)、抛物线型(图9-1曲线3)和等百分比型(图9-1曲线4)等四种理想流量曲线。

本实验使用的调节阀为等百分比流量特性，其相对开度与相对流调节阀理想特性曲线的测试实验就是在保持调节阀前后压差 恒定的情况下，测量调节阀相对开度 与相对流量之间的关系。

2．调节阀在串联管道中的工作特性：调节阀在串联管道中的连接如图9-2所示。

在实际生产中由于调节阀前后管路阻力造成的压力降，使调节阀的前后压差 产生变化的，此时调节阀的流max /qv qv max qv /l L qv ∆qv ∆/l L max /qv qv qv ∆量特性称为工作特性。

当调节阀在串联管路中时，系统的总压差等于管路的压力降与调节阀前后压差之和，如下式：式中：—系统总压差； —管路压力降；—调节阀前后压差。

图9-2. 调节阀在串联管道中的连接串联管路中管路压力降与通过流量的平方成正比，若系统总压差不变，当调节阀开度增加时，管路压力降将随着流量的增大而增加，调节阀前后压差则随之减小，其压差变化曲线如图9-3所示。

图9-3. 调节阀在串联管道中压差变化曲线用调节阀在理想状态下（即管路的压力降为零）且调节阀在全开时的最大流量为参比值，用s 表示调节阀全开时调节阀前后压差与系统总压之比：当管路压力降等于零时，系统总压差全部落在调节阀上 ，S=1，调节阀的流量特性为理想流量特性。

基于Labview平台车载电磁阀自动测试系统的设计与实现工作原理和系统组成，分析流量电磁阀和压力电磁阀的静态、动态和闭环测试方法，引入模块化设计细想，对系统硬件和软件进行模块化设计，开发了集传感器技术，计算机软硬件技术和虚拟仪器技术于一体的自动测试系统。

试验结果证明，该测试平台功能齐全、通用性好、测试精度高、扩展和维护方便。

本文网络版地址：H：∥/article/283529.htm关键词：电磁阀；虚拟仪器；静/动态特性测试；闭环特性测试；霍尔传感器DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.11.017引言汽车产业一直被列为国家的支柱产业。

近年来，国内汽车产业发展迅猛，至2009年已突破年产1000万量的大关。

汽车变速箱电磁阀为汽车自动变速箱或手自一体变速箱液压执行装置中的关键部件，其作用是根据发动机和底盘传动系统的负载状况，对油泵输出到各执行机构的油压加以控制，以控制各离合器和制动器的结合与分离实现自动换档。

电磁阀综合特性测试的测试项目多，测试系统复杂且要求高可靠性和柔性。

国际上有较为先进的电磁阀检测设备，可实现对各种型号电磁阀的高精度和高效率自动测试。

不足之处是这类检测设备的价格昂贵且设备供应周期和后期维护都较困难。

基于实际汽车变速箱电磁阀测试需要，研制一种基于虚拟仪器技术的电磁阀自动测试系统，本系统以Labview平台为测试核心，采用模块化的软硬件设计模式，提高测试系统的开发效率，增强系统的可扩展性，大大降低实验成本，从而加快电磁阀测试系统的研制开发速度，是未来电磁阀测试系统的发展趋势。

1系统组成和工作原理电磁阀自动测试系统可完成汽车变速箱流量电磁阀和压力电磁阀两种类型电磁阀多个试验项目的测试工作，测试系统以Labview平台为控制及测试核心，由计算机测试系统，静/动态特性测试模块，闭环特性测试模块，传感器信号测试模块组成，在软硬件配合下完成电磁阀静态，动态和闭环特性测试功能。