熱器的工作狀態(tài)；本伺服加載系統(tǒng)運(yùn)行之后，累站 控制箱實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓累組或低壓累組的溫度、壓力等數(shù)據(jù)，并由程序?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋 進(jìn)而控制高壓累組或低壓累組的溫度、壓力等指標(biāo)。
[0073] (4)油路控制箱：本系統(tǒng)共有15套油路控制箱，每套油路控制箱內(nèi)置一套伺服控 制與采樣板，用于控制對(duì)應(yīng)的油路。伺服控制與采樣板采用意法半導(dǎo)體公司的STM32-F107 工業(yè)級(jí)CPU忍片，內(nèi)存有采用IAREmbeddedWoriAench化rARM及PID算法開發(fā)的程序， 保證對(duì)油路采樣與控制的正確執(zhí)行。油路控制箱的工作邏輯框圖與連接關(guān)系如圖7所示。 油路控制箱的輸入端與本組多路分油器中的油壓傳感器相連；輸出端與多路分油器的伺服 比例減壓閥和Ξ位四通電磁換向閥連接。
[0074] 油路控制箱內(nèi)安裝的伺服控制與采樣板采用意法半導(dǎo)體公司的STM32-F107工業(yè) 級(jí)CPU忍片具有高速模擬采集通道、高精度可控模擬輸出通道、實(shí)時(shí)的Ξ路數(shù)字可控輸出 通道、高速RS485通訊接口。油壓傳感器為模擬信號(hào)輸出，因此，其直接接到伺服控制與采 樣板的高速模擬采集通道；伺服比例減壓閥和Ξ位四通電磁換向閥接到伺服控制與采樣板 的實(shí)時(shí)的Ξ路數(shù)字可控輸出通道。伺服控制與采樣板監(jiān)測各路的油壓信號(hào)，控制伺服比例 減壓閥和Ξ位四通電磁換向閥的運(yùn)行，其工作流程如圖8所示：通過定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集油壓 傳感器的油壓信號(hào)，輸入到伺服控制與采樣板進(jìn)行分析并反饋處理進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)油路壓力的 伺服控制。 陽075]本實(shí)施例系統(tǒng)的操作過程：
[0076] (1)系統(tǒng)校正對(duì)每一個(gè)即將用到的油缸，測試不同壓力情況下（分別選設(shè)計(jì)最大 出力的5%、20%、40%、60%、80%、100% )油缸內(nèi)油壓與實(shí)際出力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)運(yùn)些散 點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合；將各雙作用油缸的編號(hào)及曲線數(shù)據(jù)存入?yún)f(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)的程序中。
[0077] (2)設(shè)置累站控制箱、各油路控制箱的CPU編號(hào)：在初次連接與實(shí)驗(yàn)中要對(duì)累站控 制箱CPU編號(hào)和各油路控制箱的CPU編號(hào)進(jìn)行設(shè)置，并且對(duì)應(yīng)，在今后的使用中無需再設(shè) 置。設(shè)置累站控制箱、各油路控制箱的CPU編號(hào)是為了讓累站控制箱的伺服控制與采樣板、 各油路控制箱中的控制板與控制軟件中相應(yīng)的油路對(duì)應(yīng)，也就是為了協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)對(duì)累 站控制箱和各個(gè)油路控制箱進(jìn)行識(shí)別和編號(hào)。
[0078] (3)設(shè)置油路的安裝位置：把實(shí)際的油路與實(shí)驗(yàn)中的油路對(duì)應(yīng)起來，并添加到實(shí) 驗(yàn)序列里，儲(chǔ)存在協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)中。
[0079] (4)設(shè)置加載參數(shù)和實(shí)驗(yàn)信息：對(duì)本次實(shí)驗(yàn)每層加載的加載參數(shù)和試驗(yàn)信息進(jìn)行 設(shè)置，包括每次加載的壓力、層數(shù)等。
[0080] 妨啟動(dòng)加載；
[0081] (6)根據(jù)實(shí)時(shí)的加載過程監(jiān)控結(jié)果（溫度、壓力等反饋），在控制臺(tái)上對(duì)實(shí)時(shí)加載 過程自動(dòng)或手動(dòng)設(shè)置與調(diào)整；
[0082] (7)如果出現(xiàn)斷電、自動(dòng)控制失效等情況，可使用手動(dòng)補(bǔ)壓裝置補(bǔ)充壓力；
[0083] (8)試驗(yàn)結(jié)束，利用控制軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步分析處理，導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0084] (9)關(guān)機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大型多功能巖土結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)平臺(tái)多點(diǎn)伺服加載系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包 括：由15組雙作用油缸、加載動(dòng)力源、15路多路分油器組成的液壓系統(tǒng)，以及伺服控制系 統(tǒng)，其中，加載動(dòng)力源通過多路分油器與雙作用油缸相連，伺服控制系統(tǒng)分別與加載動(dòng)力源 和多路分油器相連；每組雙作用油缸由出力相同的多個(gè)雙作用油缸構(gòu)成；每組雙作用油缸 對(duì)應(yīng)一路多路分油器，每組雙作用油缸組成一個(gè)通道，組間與組內(nèi)的雙作用油缸為并行獨(dú) 立布置。2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)雙作用油缸內(nèi)帶有外置式位移傳 感器；同組內(nèi)的雙作用油缸共安裝一個(gè)電液伺服閥。3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加載動(dòng)力源由主動(dòng)力源、手動(dòng)補(bǔ)壓系 統(tǒng)兩部分構(gòu)成，主動(dòng)力源與手動(dòng)補(bǔ)壓系統(tǒng)為并聯(lián)連接；所述主動(dòng)力源采用雙路恒壓栗站，雙 路恒壓栗站主要包括低壓栗組、高壓栗組、油箱加熱器、管式單向閥、板式連接高壓比例溢 流閥、板式連接低壓比例溢流閥、設(shè)有旁通閥和壓差發(fā)訊裝置的高低壓油濾模塊、油壓傳感 器、耐震壓力表、雙金屬溫度計(jì)；其中：油箱加熱器安裝在低壓栗組和高壓栗組的液壓油箱 上；雙金屬溫度計(jì)測量段置于油箱內(nèi)；管式單向閥安裝在雙路恒壓栗站的低壓栗組和高壓 栗組的出口管路中；板式連接高壓/低壓比例溢流閥安裝在低壓栗組與高壓栗組的出口 處；高低壓油濾模塊分別安裝在低壓栗組與高壓栗組的高壓輸出端的不同等級(jí)壓力管路 中，在輸出端的壓力管路高低壓油濾模塊還設(shè)有旁通閥和壓差發(fā)訊裝置；每個(gè)栗組有2只 油壓傳感器，其中一只位于板式連接高壓/低壓比例溢流閥后，另一只在多路分油器上，監(jiān) 測主油路模塊的壓力；耐震壓力表安裝在板式連接比例溢流閥的出口處；所述手動(dòng)補(bǔ)壓系 統(tǒng)由與每組多路分油器相連的通道中安裝的快關(guān)閥門與手動(dòng)補(bǔ)壓栗組成。4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多路分油器包括主油路模塊、伺服比 例減壓閥、三位四通電磁換向閥、油壓傳感器、皮囊式高壓蓄能器組、壓力顯示表、電液伺服 閥、液壓鎖；主油路模塊為一個(gè)安裝模塊，用于安裝伺服比例減壓閥、三位四通電磁換向閥、 油壓傳感器、皮囊式高壓蓄能器組、壓力顯示表的位置，并實(shí)現(xiàn)液壓控制的功能，各部件的 具體連接關(guān)系為：伺服比例減壓閥與雙路恒壓栗站的出口管路直接相連，三位四通電磁換 向閥分別與伺服比例減壓閥、雙路恒壓栗站的高低壓油濾模塊、液壓鎖相連，在三位四通電 磁換向閥旁安裝電液伺服閥，在三位四通電磁換向閥和雙作用油缸之間依次安裝液壓鎖、 油壓傳感器、皮囊式高壓蓄能器組、壓力顯示表，雙作用油缸的回路依次通過液壓鎖、三位 四通電磁換向閥進(jìn)入雙路恒壓栗站。5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，伺服控制系統(tǒng)主要組成包括：由兩個(gè)相互連 接的操作臺(tái)組成的控制臺(tái)、儲(chǔ)存有試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)、栗站控制箱、并聯(lián)的 15套油路控制箱，其中，控制臺(tái)、栗站控制箱、各套油路控制箱分別與協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)相連； 所述2個(gè)操作臺(tái)中預(yù)先存儲(chǔ)有控制程序；2個(gè)操作臺(tái)分別位于栗站控制箱和油路控制箱上。6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)通過RS485接口與油路 控制箱和栗站控制箱通訊，通過以太網(wǎng)接口與控制臺(tái)通訊。7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述栗站控制箱內(nèi)置栗站控制板。8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每套油路控制箱內(nèi)置一套伺服控制與 采樣板，油路控制箱的輸入端與本組多路分油器中的油壓傳感器相連；輸出端與多路分油 器的伺服比例減壓閥和三位四通電磁換向閥連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及大型多功能巖土結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)平臺(tái)多點(diǎn)伺服加載系統(tǒng)，屬于模擬巖土結(jié)構(gòu)工程的外部荷載施加技術(shù)領(lǐng)域；該系統(tǒng)包括：由15組雙作用油缸、加載動(dòng)力源、15路多路分油器組成的液壓系統(tǒng)，以及伺服控制系統(tǒng)，其中，加載動(dòng)力源通過多路分油器與雙作用油缸相連，伺服控制系統(tǒng)分別與加載動(dòng)力源和多路分油器相連；每組雙作用油缸由出力相同的多個(gè)雙作用油缸構(gòu)成；每組雙作用油缸對(duì)應(yīng)一個(gè)多路分油器，每組雙作用油缸組成一個(gè)通道，組間與組內(nèi)的雙作用油缸為并行獨(dú)立布置。本系統(tǒng)可滿足實(shí)際科研、工程中對(duì)具有保載穩(wěn)壓功能、精確施加長期荷載的自動(dòng)化巖土結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)伺服加載系統(tǒng)的迫切需求。
【IPC分類】F15B19/00, F15B21/02
【公開號(hào)】CN205025865
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520771073
【發(fā)明人】劉耀儒, 楊強(qiáng), 程立, 潘元煒, 呂慶超
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日