动三轴 说明书.docx

动三轴 说明书.docx

《动三轴 说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动三轴 说明书.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

动三轴说明书

TYS-20型

微机控制电液伺服土动三轴试验机

使用说明书

（电气部分）

西安力创计量仪器有限公司

目录

第一章测量控制系统概述

第二章使用环境要求

第三章简要操作说明

第一章测量控制系统概述

该控制系统是专门用于动三轴试验机的测量控制系统，采用高精度AD转换器和先进的电子电路控制技术，放大电路，陷波电路去掉50H工频干扰，模拟地震波在正弦波、三角波、方波、梯形波状态下的动态试验，高速数据采集器可定时采样轴力、孔压、位移等工程量，采样时间间隔可设定，确保采样数据有效，完善的全自动的数据处理系统，多单片机作为前台机进行数据采集，后台机采用系统计算机进行操作、显示、数据处理和报告输出等。

具有应力、应变全数字闭环控制方式，是岩土、水利、基建等工程试验的理想设备。

本微机控制动态试验系统，在Windows系统下运行，优化设计的测量控接口，高速高分辨AD转换器，自动闭环跟踪测量,精选世界著名品牌集成电路器件，高精度测量放大器和梳状滤波技术，确保了测量精度和系统的稳定性、可靠性。

电气、机械多重保护及自诊断系统，能定时对测量系统、伺服驱动系统进行巡回自检，当系统异常时，强制保护并报告状态，充分保证了试验机安全、可靠运行。

第二章使用环境要求

1．环境温度为10℃?

5℃，环境相对湿度不超过85%；

2．在无振动、无明显电磁干扰的环境中；

3．220V、50HZ电源，电压波动范围不超过额定电压的10%；

4．防尘、周围环境无腐蚀性介质。

5．符合计算机工作环境。

6．有标准的可靠地线。

第三章软件操作

1、软件说明

程序启动后主界面显示如下：

布置区域介绍如下：

标题区：

最上行，该行显示程序标题和打开的项目（工程）

菜单区：

从上第二行，

文件：

新建，打开一个项目文件；打开/存储一个配置文件；

设置：

输入试验参数，试样参数，其他参数；

试验：

开始试验；

标定：

标定传感器参数；

工具：

附带的计算用小工具；

帮助：

打开帮助文件；

快捷键区：

在第三行，同时可修改传感器量程；

数据显示区：

在界面的左首；实时显示所有传感器数据；疲劳次数、级数，应变。

图形区：

在屏幕的中上，显示工程量-时间曲线或应力-应变曲线；

控制给定区：

在中间下方，用于设定/调整静态给定值，动态给定设定加载等。

中间区还有两页显示切换板，一个用于显示简单操作规程，另外一个显示/设置不经常使用的参数和信息。

按菜单的[设置]按钮，进入试验参数设置菜单，设置菜单共分四屏，如下图。

第一屏：

试样参数的输入，注意试样尺寸有两种输入方法共选择，一是输入周长另一个是输入直径，屏幕上都有提示，注意不要出现输入错误；

第二屏：

设置试验参数：

波形选择：

设定试验的波形：

可选择正弦波，三角波，方波，斜波等波形；

控制方式：

可选择应力控制或应变控制；

试验频率：

输入要试验的频率；

平均负荷：

输入要试验的静态负荷；

做程序块时可分级输入各级的振幅和周次，来试验自动分级加载试验。

第三屏：

传感器容量的设定，在系统出厂时设定好，用户不需要改动，除非更换不同传感器时，才可由专门设备管理人员输入；

第四屏：

保护参数的输入：

本参数设定并置有效后，能够保证在实验状态如果有工程量超差，将自动停止试验。

第五屏：

其他设置

下面分别叙述各个部分的操作方法，最后附带一个试验举例；共分下列几部分：

一、操作规程

二、传感器调零

三、传感器标定

四、控制参数调整

五、试验

六、试验结束

七、数据分析

八、注意事项

九、试验举例

一、操作规程

A.加电前：

1.确认电源电压正常

2.确认稳压电源输出正常

3.确认油源调压阀旋回到零位

4.确认安全保护按钮在未按下的状态

B.加电顺序：

1.打开稳压电源开关。

稳定10秒钟

2.打开控制器电源开关

3.打开计算机，打印机

4.启动试验程序

5.根据需要打开油源（之前确认调压阀在零位）

6.进行其他试验操作

C、关电顺序

1>对油源卸压，关闭油源电源开关

2〉关闭计算机

二、传感器调零

调零按钮在相应工程量显示窗口的右下侧，按下调零按钮自动调零。

1、负荷调零：

按下负荷调零按钮自动调整到零负荷。

注意：

在负荷控制时不允许对负荷进行调零，否则对式样或设备会造成不可预测的危险。

程序中已自动保护。

2、位移（变形）调零

位移共分4挡以便在小位移时提高设备的测量精度；

1档时测量范围为：

±50mm，其中活塞在最上部时为0毫米，活塞运行到最下面时为100mm，这时应将调零拉杆调到最上方。

2档时测量范围为±25mm,调节调零拉杆在中间位置，将活塞的中间作为系统零点，刚好测量行程为±25mm。

5档时测量范围为±10mm,这样不能测量油缸的全部行程，在试验前工作状态的位移作为零点，调整调零拉杆：

按调零键时使软件零点尽可能接近零。

位移零点就设定好了。

3上孔压调零，

注意：

使用调零按钮时，必须确认相应传感器在不受荷载或压力的情况下进行（自由状态）

三、传感器的标定

启动程序后，首先装入原始配置文件LC.CFG,方法是从[文件]菜单中棥底叭胄碌呐渲梦募〉选择当前执行文件目录中的lc.cfg文件，这时再程序的最上方显示当前配置文件。

按[标定]键，弹出口令菜单，输入管理员知道的标定口令后，屏幕弹出（注意：

口令输入错误时不能继续进行标定）

弹出标定菜单：

所有的传感器标定方法都是一样的，将事先测量出的标准值和计算机显示值分别输入到相应窗口，按[标定有效]按钮就实现了传感器的自动标定，

警告：

[标定有效]键只能用单击按一次即可，不能按多次或双击！

退出标定程序。

注意，标定完成后的参数存在LC．CFG文件中，请将该标定文件拷贝出磁盘，妥善保存。

一但出现错误设置，只需将标定的lc.cfg拷贝到工作目录，重新装入该配置文件就恢复正常了。

注意：

口令在LC．CFG的269行中

警告：

尽量不要直接修改lc.cfg中的参数，操作错误直接影响实验数据。

1.负荷标定

在负荷传感器无压力情况下，将动三轴试验窗口中“负荷”显示框中的数清零。

把标准砝码放在连接传感器的轴上，“负荷”显示框中的显示值和标准砝码值的误差不大于1%，否则就需要标定

点击“标定”菜单，输入密码，选择“负荷标定”，输入标准值和显示值，点击“标定有效”后再点击“确认”，负荷标定完成。

2.孔压标定

方法1）将孔压传感器与试验轴一端连接的排水阀和通向排水管的阀门关闭，打开孔压传感器连接孔压表的阀门，孔压表表针指零。

将动三轴试验窗口中“孔压”显示框中的数清零，给孔压传感器加压，孔压表的标准值和“孔压”显示框中的显示值误差不大于1%。

方法2）将压力罩旋紧，注水埋没活塞，活塞下端要顶紧，关闭排气阀。

施加围压，围压表的标准值和“孔压”显示框中的显示值误差不大于1%。

点击“标定”菜单，输入密码，选择“围压标定”，输入标准值和显示值，点击“标定有效”后再点击“确认”，孔压标定完成。

3、位移标定

位移传感器的位移量是±50mm，零点是固定的，所以不可清零，只能以当前显示值为起点，若位移零点方向和变化方向相同，则实际位移为两者绝对值之差，若位移零点方向和变化方向相反，则实际位移为两者绝对值之和。

将百分表支在试验轴上（或尽量靠近轴且与轴连接的平面上），读记百分表上的起始读数和动三轴试验窗口中“位移”显示框中的数值，稍施加一些轴压，使轴有一点位移，待稳定后，读记百分表上的读数和“位移”显示框中的显示值，逐级施加3～4级后，分别算出百分表和显示框中数值的级差平均值。

点击“标定”菜单，输入密码，选择“位移标定”，输入标准值和显示值，点击“标定有效”后再点击“确认”，位移标定完成。

六、控制参数调整

伺服控制中的比例积分微分参数调整是比较重要的一个环节，我们通常称为PID调节，本系统的PID参数全部设置在屏幕面板上，比例P的作用是控制误差量的大小，通常比例参数太小，系统不容易达到设定的控制载荷；参数太大，系统容易震荡，其调节根据系统的实际工作状态决定，一般情况该参数在控制允许的范围里尽可能的小一点。

通常量程大时参数可大一些，量程小时，该参数应更小一些；

注意：

在PID调节中，P的调节是至管重要的。

积分I引入后可以增加系统的稳定性，但在负荷开环的状态应使积分无效。

微分D可以增加系统的响应速度，该值太大也容易引起系统工作不稳定。

这几个参数通常是在试验中摸索出来的，对同一类试样，这些参数基本可设定为相同的值；程序设计中，在各种控制方式和各种量程下的参数是分别保存的，切换量程或改变控制方式时，PID参数自动改变为新的参数

七、简要操作说明

开机及实验步骤

1.打开稳压电源，控制柜电源；

2.开计算机进入WINDOWS操作系统.

3.在桌面上启动试验程序。

4.调系统压力到一定值，

4.将位移调至适当位置，负荷清零，装夹试样。

5.试样装好后先加围压，再加轴压至一定压力进行固结，施加载荷要平稳准确无冲击。

建立新文件

1.安装新试样，建立新文件名。

在动三轴试验窗口，下拉“工程”菜单，点击“建立新工程”，选择路径，建立新文件夹，确定新文件名。

2.建立新文件名后打开“参数设置”，在“原始数据”菜单中填写：

含水量、干密度、泊松比，试样周长和试样高度等参数。

在“参数设置”窗口中，除“原始数据”需根据新试样的要求改填外，其余几项在设定以后一般不需改填。

点击“确定”，返回到动三轴试验窗口。

加压、固结

1.孔压清零

在给试样施加压力前，孔压须清零。

将鼠标箭头点在“孔压”显示框旁的红圈上，按左键，出一小窗口，点击“yes”即清零。

2.施加压力

将上、下排水阀、排气阀关闭。

先施加围压，再施加轴压。

大于100kPa的压力应按围压-轴压的次序分级加压。

当固结比不等于1时，应在等压固结稳定后分级且缓慢地将轴压加上。

此时“负荷”显示框中显示值是负荷传感器所受的力。

3.固结前采样

压力施加完毕，待稳定后，孔压值不再增长，点击“固结前采样”，下面则显示试样固结前的原始数据：

高度、面积、体积，即采样完毕。

将孔压值和原始数据抄记在记录表上。

4.排水固结

记录排水管上的读数，打开排水阀门，开始固结。

排水管的水位始终应保持在试样高度的中心位置。

在“变形”显示框中则不间断地显示试样的变形量。

振动试验

1.振前准备

1）读记排水管读数，将排水量△H输入微机。

2）填写围压σ3（kPa）、固结比Kc的数值。

3）动态设定：

4）在状态菜单中：

采样间隔时间：

阻尼模量为2ms；动强度为20ms。

试验结束条件：

可选择孔压等于围压时试验停止或者选择变形达到试样固结后高度的10%（或视具体情况而定）时试验停止，也可同时选择。

2.关机顺序

卸压→停泵→退出试验程序→关电控柜电源→关计算机→关稳压电源

按[试验]键自动按设定参数进行试验，注意：

程序启动时该[试验]按钮是无效的，只有在正常的操作步骤后该按钮才有效，允许操作。

在[文件]菜单选择[建立一个新工程]或[打开一个已存在的工程]，[建立一个新工程]按下后，要求你输入工程文件名，程序默认当前日期、时间作为文件名，建议将同一项目的数据放在一个文件夹中，来方便后面的数据处理，文件名选择好后，弹出试验选择窗：

要求输入试验程序，控制方式，采样存盘时间间隔和静态试验时的加载速度单位是kn/s（应力控制时）或mm/s（应变控制时）

按[继续]后，自动弹出设置菜单，继续输入试验参数；

设置菜单中按[确认]后设定参数自动有效并存盘。

[固结前采样]按钮被使能有效，安装好试样后可按下[固结前采样]按钮，这时固结前数据被采样和保存；按完该按钮后[试验]按钮有效；等待固结完成后开始试验。

对[打开已存在的工程]后已记录了该工程试验已进行到哪一步了，例如还未固结/已固结但还未开始作试验/作了几级试验等。

按[试验]则开始动态试验。

试验过程中，按设定的存盘间隔自动存储试验数据。

试验结束：

试验结束有下列几种情况：

人为手动停止试验；

设定次数到自动停止试验；

设定试验条件达到自动停机；如：

U>k1*sgm3H>k2*Hc等条件

超过设定保护自动停机；

试验结束后创建的数据文件供处理分析使用；

八、数据分析

数据分析软件，按照国家标准的要求编制，内容包括阻尼比实验数据分析和动强度的数据分析统计，实验报告的自动生成等；详细操作说明见实验软件上的帮助文件。

九、注意事项

1、根据实验条件调整合适的油源压力以提高控制精度。

2、装夹试样前应对负荷进行清零。

3、大于100kPa的压力应按围压-轴压的次序分级加压。

4、在控制调整过程中，增益的调节始终是至关重要的。

5、应定期对控制器开机，每星期至少应开机3次，每次不少于2小时。

6、保持环境清洁，

十、试验举例

1、安装试样：

选择安装合适的压头，在位移控制方式使作动器下移，在透水板上垫将装好乳胶膜的试样安放在下压头上，下翻乳胶膜扎紧于下压头上。

注意漏气。

对轴向负荷清零。

转到负荷控制方式下升作动器使试样上透水板与上压头接触，提升量筒使水沿下压头上升到上透水板有水渗出（排膜与试样间空气），上翻乳胶膜扎紧于上压头上。

2、加围压水：

用手拖动压力室，对正止口，紧固螺钉，达到密封效果。

打开排气阀，开进水球阀，水由进水管缓慢流入压力室，排上下孔压管路中气体，排气阀有水溢出时，关闭排气阀和进水阀。

检查是否漏水。

3、试验：

加围压：

在围压控制状态下加围压到0.2MPa。

注意：

在加围压过程中同时加适量轴力，以防止式样拉坏。

新建一工程，打开，选择动态试验，轴向负荷控制，静态加载速率，采样时间；设置试验参数：

负荷控制，频率1Hz，相位，正弦波，平均负荷，幅值，激振次数，加载级数，确认；围压控制，1Hz，相位，正弦波，平均负荷，幅值，激振次数，确认；点击固结前采样；选择不固结试验；下一步。

对于分级实验，可直接在主界面上输入副值，次数，后开始试验。

试验后将数据导入数据处理软件进行处理，出实验报告。

4、实验结束，卸掉围压，排水，打开压力室，拆开乳胶膜，拆除试样。

5、卸系统压力，停泵。

退出控制程序，关控制单元电源，计算机。

6、将压力室各部分及附件清理干净。

十一、附图：