TC-QP04型气动伺服控制综合实验台
气动伺服技术以其节能、无污染、成本低廉、结构简单、维修方便、系统安全可靠、适应范围广泛等优点，在现代制造业中占有十分重要的地位。本实验平台采用模块化设计思路，以工业级触摸一体机为主控单元、采用NI公司的LabVIEW软硬件平台、选用SMC气动元件搭建，可用于测控、机自和过控专业教学中的液压与气压传动、过程检测与控制等课程的实验教学。本实验平台具有开放性，通过设计综合型、设计型实验项目，利于学生对所学知识的融会贯通。
（此图片紧供参考）
具体内容包括
实现一个基于虚拟仪器的气动伺服系统实验平台。系统基于LabVIEW软硬件平台，分别完成“基于虚拟仪器的气动伺服系统实验平台”的结构、信号调理电路、伺服控制程序、虚拟仪器面板的设计与开发。
（1）实验平台结构设计
气动伺服系统实验平台主要由气动回路和数据采集与控制回路两部分组成，系统结构图如图１所示。气动回路主要由气源、电磁阀、比例阀、压力传感器、气缸等组成；数据采集与控制回路以工业级触摸一体机和NI数据采集卡为核心，由位移传感器、力传感器、加速度传感器和相应的信号调理电路等组成。
图1 实验平台总体结构
PC机采用QY185型工业级触摸一体机，数据采集卡采用NI公司的USB-6211型多功能数据采集卡。USB-6211具有模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器I/O等功能。模拟输入通道有单端输入32路、差分输入16路，分辨率为16位，采样率为250Ks/s。模拟输出通道有4路，数据更新率为每通道625Ks/s。数字I/O有48路，有2个定时/计数器，分辨率为32位，内部时钟频率为80MHz。该板卡的模拟输入、模拟输出电压的范围均为±10V。
（2）信号调理电路设计
本实验平台选用的雷尼绍光栅尺的输出信号为差分信号，而USB-6211数据采集卡计数器的输入端只能接收单端信号，因此需要设计信号调理电路将光栅尺的输出差分信号A＋、A－、B＋、B－、Z＋、Z－转换为USB-6211计数器可以接收的单端信号A、B、Z，所设计的电路如图2所示。
（3）电气控制单元
1）使用电源：标准供电电源——AC220V（±5%）、50HZ，带短路保护、漏电保护、过载保护等功能；
2）控制电压：安全控制电压—DC24V；在规定压力范围内安全、稳定工作，并带有压力过载保护装置，防止学生误操作，造成人身伤害，带有漏电保护装置，电气控制带有过流保护，防止误操作损坏设备。
3）使用环境要求：能在环境温度-10℃～+50℃下使用；
4)可编程序控制器(PLC)：采用欧姆龙，继电器输出形式，电源电压：AC 220V/50Hz；并配有与计算机通讯的下载线缆（包括适配器）。
5）漏电脱扣器：直流24V电源，电磁阀输出控制口，接近开关，磁性开关，连接线缆，插座，按钮，指示灯等。
（4）气动伺服系统实验平台的软件设计
伺服控制系统软件的编写采用模块化的编程思路，软件功能框图见图3。
图3 软件功能框架
① 数据采集子模块。包括气缸输出力、气缸运动加速度、气缸左右两腔的压力值４ 路模拟输入信号和气缸位置１路计数器输入信号。
② 参考信号生成子模块。用于产生任意的给定参考信号。
③ 信号输出子模块。包括用于控制２个电气比例阀的２路模拟输出信号和用于控制２个电磁阀的２路数字输出信号。
④ 信号处理子模块。通过采样得到的数值，结合给定参考信号，通过一定的控制算法，得到所需要的控制量的值。
⑤ 图形化操作与显示子模块。利用LabVIEW丰富的界面实现人机交互功能，主要包括：测量数据的显示，给定参考信号参数的设定，控制算法中参数的设定等。
⑥ 数据存储子模块。实现将测量的数据保存为文件。
（5）虚拟仪器面板设计
使用旋钮、开关、转盘、指示灯等控件来定义虚拟仪器面板，控制面板上有输入和输出两类对象，分为控制器和指示器。控制器包括开关、旋钮、按钮及其他输入设备；指示器包括曲线显示区、LED和其他显示输出对象。
（6）主要特点：
PLC气动实训装置是我公司借鉴德国FESTO公司研发生产的快插组合式教学实验台。
1、气动实验台采用冷扎钢板框架柜体，表面防锈静电喷塑，美观大方。
2、实验面板：用精美的铝合金型材排列组合紧固螺丝加工而成，带“T”型槽。模块化结构设计搭建实验简单、方便，各个气动元件成独立模块。
3、气压阀体，带铝合金过渡底板，实验时可以随意在通用铝合金型材板上，组装各种实验回路，操作简单、方便。内嵌式锁紧机构，确保与实验面板结合紧固、安全。
4、气压阀体成独立模块，标准工业快换接头，特殊密封接口，清洁干净，不漏油。
5、安装方式：任意搭接、组合回路实验，扩展性强，提高学生的动手能力，老师的设计、开发能力，外形美观、安全。
6、气压阀采用为日本 “SMC”。性能稳定，安全可靠，经久耐用。
7、电器元器件等都为国内品牌厂家。有质量和售后服务保证。
8、 标准工业用元器件，性能可靠边，安全。
9、低噪音的工作泵站、提供一个安静的实验环境（噪声＜55分贝）
