广东省肇庆方大气动有限公司
一、基于模块化气动元件性能测试的相关观念
（一）气动元件测试方法和原理
目前，我国气动元件性能测试系统主要包括电磁阀、调压阀、流量阀、电磁铁、气缸和真空发生器等。在实际测量这些气动元件时，测试方法有共同之处也有差异。根据电磁阀、流量阀、气源流量处理器和真空调压阀的流量特点，可以根据ISQ6358来进行性能测试。而真空发生器的真空度、调压阀的流量特性、溢流特性和压力调节特性可以采用GB/T 20081.2：2006的标准进行测试。电磁阀和气缸泄露测试则是采用差压法进行测试。电磁阀和气缸的耐久度要对元件反复运行之后才能确定，不同的是电磁阀的失效方式是换向失效，而气缸则是泄露。
基于虚拟仪器的气动元件测试是通过传感器对压力、位移、温度、流量等数据信息进行采集，利用DAQ的功能，使软件对数据进行处理分析。
（二）模块化设计的概念
模块是模块化产品的组成元素，具有接口、逻辑、状态、功能等属性。其中逻辑反应了模块的内部特征，而状态和功能则反应了模块的外部特征，模块化是指将复杂的系统分解成若干个小的模块，并且通过统一标准的接口进行信息连接，最终加以整合。产品根据不同功能、不同属性进行模块化设计，不同规格的产品经过模块化设计，会形成不同的产品，用来满足市场的不用需求。
模块化设计就是将模块进行组合，产生新的子系统的过程，这些子系统因为功能和属性的不同，有着明显的差异。模块化设计是实现绿色设计的方法之一，已经从理论逐渐转变为比较成熟的实际应用。模块化设计有很多独有的优势，它可以有效的缩短产品研发周期和制造周期，并且能够完善产品的功能设计，增加产品的衍生种类，同时模块化设计还能够消除或降低对环境的负面影响，方便产品重组升级，并回收处理，有着非常显著的应用优势。
（三）模块化设计原理
模块化设计是帮助用户进行自主设计的有效方式，模块化设计的原理是在对产品功能有足够了解的基础上，根据用户的实际需要，将产品进行结构分解和功能重组，组成满足用户需求的子产品，有着良好的市场前景。同时，由于产品的模块采用的都是统一的标准和通用的规格，因此，非常容易实现产品的重组设计，方便用户的实际操作。
二、模块化设计步骤
在进行模块化设计之前，为了实现效益的最大化，设计者需要从系统观念出发，充分了解并研究产品的结构特点和分解组合方式，结合实际需要，制定科学合理的实施方案。模块化的设计步骤大致可以分为系统分析设计、系统化开发和产品设计三个阶段。模块化系统分析需要将模块化系统进行总体的策划，将整个系统的需求进行分析，协调好系统内部的各个因素。模块化系统设计要对产品的型谱进行详细的分析，将其中相同或相似的模块进行整合，形成结构简化的统一单元。模块系列的开发需要将分析过程中功能确定的模块进行开发，实现模块的功能运行。模块化产品设计是系统的应用阶段，充分利用模块的功能特点，设计出符合市场需求的产品，根据其他模块的接口情况进行调整，最终组成结构统一的整体。
在进行模块设计分析中，首先应当进行需求分析，由于系统模块有较强的机动性，不适用所有类型的模块系统，因此，要根据实际需求，选取相应的设计方案。要充分考虑系统的可行性和系统所要实现的功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外设计者要进行功能分解，设计者根据产品的各部分功能，对系统进行整体的分解，要充分考虑系统各部分的功能特点，根据模块的相同点和不同点，组成功能统一的标准模块、专用模块或者是变形模块。另外设计者还需要进行模块划分，被划分出来的系统模块应当保留模块原有的属性，在进行组合的过程中，要注重通用性和组合性，保证不同类型的组合模块功能能够正常运行。在进行模块化开发过程中，设计者要充分考虑模块的通用性，要保证各个模块能够有效的连接，注重模块连接的规范化。在模块设计开发完成之后，设计者要根据需求，组合成满足市场需要的产品。
二、基于模块化气动元件测试系统平台开发
（一）测试系统设计
设计者首先应当根据所测试的气动元件的结构功能特点，搭建起测试系统。测试系统中各个性能数据可以通过连接的传感器进行信号传输。信号处理模块对传输过来的电信号进行放大转换，满足用户的输入需求。DAQ将采集到的信号传输到虚拟机仪器中，设计者从虚拟机仪器中获取相应的信号数据，并测试系统中的电磁阀、电机、开关阀和电动缸。虚拟机通常使用工控机作为载体，将测试系统中的各种信号进行处理，并直观的显示出来，供设计者进行控制调整。测试系统主要是由通用接口模块、测试台和测试气路搭建台组成。测试台和通用接口模块之间用24v-1A、0~110V二线头、25针并口线连接，测试气路和通用接口通常使用24v驱动线和传感器连接。
（二）系统硬件开发
气路模块是指为测试某气动元件性能而搭建的气路 , 用户首先确定需要测试的元件及性能, 根据研究的测试方法, 搭建气路。同时用户也可以根据自己研究的测试方法 , 搭建气路。传感器作用是用来将物理信号转成电信号 , 以供采集卡读取的, 用户根据实际测试的元件及项目要求, 选择相应的传感器。采集卡从传感器采集信号之前 , 往往需要对传感器信号进行调理, 而且传感器输出信号也有不同的标准。而采集卡对信号也有要求, 对于电流输出式的传感器信号需要转成指定范围内的电压信号 。
（三）子系统设计
设计者根据实际的测试需要，搭建相应的测试气路，选择合适的传感器，利用配置模块的通用接口将系统进行连接。关于特殊的测试项目，系统会提供相应的测试气路方案。在软件配置方面，设计者应当根据模块功能，选择合适的软件进行测试。实际上，软件配置就是系统的功能模块配置，其中功能模块根据性质分为共用功能模块和专用功能模块两个类别。系统会自动加载共用功能模块，而专用功能模块，则需要使用者根据实际情况来选择。
在特定的测试项目中，设计者只需要选择系统中的指定测试性能，系统就会自动出现相应的专用模块并组合，设计者只要调整其中的参数，满足实际测试需求即可，操作起来比较方便，节省了模块选择和组合的麻烦，这也是模块化系统设计的优势之一。在进行通用测试项目中，设计者选择通用测试模块，需要主动加载需要的模块和数量，然后进行参数修改。
四、结语
基于模块化的气动元件测试系统平台开发，对于气动元件的创新发展有着重要的促进作用。本文研究了电压阀、电磁铁、流量阀等气动元件的测试方法，根据模块化设计思路，探究了基于模块化气动元件测试平台开发的途径，完善了气动元件的测试方法，提高了系统采集并处理数据的效率。
参考文献：
[1]张瑞华. 基于无线组网的气动元件监测技术的研究[D].电子科技大学,2018.
[2]张冬明. 基于模块化气动元件性能测试平台开发[D].浙江大学,2017.
[3]张冬明,陶国良.基于模块化气动元件性能测试平台开发[J].液压与气动,2016(10):78-81
论文作者:李智君
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
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