《机床与液压》期刊中，陈新元、戴智华以及易建钢来自武汉科技大学机械自动化学院的研究团队发表了一篇论文。他们的研究主要探讨了“基于虚拟控制平台的液压系统”的设计与实现方法。本文详细阐述了该系统的组成原理、技术优势和实现方法，并讨论了其在工业自动化领域的潜在价值和应用前景。
液压测试系统的应用对工业设备的性能测试和维护尤为重要，但传统的液压系统测试方法存在诸多问题。传统液压测试系统较为依赖硬件结构，其控制和记录部分复杂，设备成本高且故障率高，与此同时，测试结果的精度和一致性也受到人为因素的干扰。这种现状直接影响了测试效率和维护便捷性。
为了克服这些问题，提高测试的自动化水平和系统稳定性，研究团队提出了基于虚拟控制平台的液压系统解决方案。他们的研究目标是整合虚拟控制、计算机编程和可编程控制器（PLC）的优点，构建一种结构简化、控制高效、维护方便的液压测试系统，并推动该技术成为液压测试系统的新标准。
传统液压系统由控制部分和测试部分组成。其中，测试部分可分为自动测试和手动记录。然而，传统系统的控制部分主要依赖电控台中的主令元件（如按钮、开关、指示灯等）和显示元件来执行功能，例如控制油源启动、停止以及油路切换等操作。这种控制方式不仅存在线路多、维护复杂以及故障排查困难的问题，还需要高度熟练的操作人员来确保测试结果的准确性。此外，手动测试的数据记录依赖人工抄录，同样增加了测试难度和误差可能性。
为了解决上述不足，研究团队提出的虚拟控制平台液压系统采用了虚拟化和软件化的设计理念，从以下几个方面实现创新： 1. 核心组成： 系统分为三部分，分别是人机界面（HMI）、通讯控制模块和测试控制模块。人机界面提供直观的用户操作平台，让用户通过点击虚拟按钮，即可完成液压测试操作。通讯控制模块则利用可编程控制器实现了控制与数据交互的虚拟化。 2. 虚拟化的实现： 通过计算机编程能力替代传统硬件的功能，大大简化了系统中对硬件元件的需求。例如，原本依赖物理按钮、开关实现的控制功能，如今通过软件接口和鼠标点击即可完成。 3. 串行通讯设计： 系统通过基于RS-232/RS-485接口的通讯控制模块实现与设备之间的信息交换。在程序设计中，研究团队使用了通讯控件（MSComm）作为数据交换模块，通过精简的接口设计，使程序易于开发，运行稳定。 4. 软件架构： 测试程序采用模块化设计，其流程分为初始化、数据采集、转换处理以及数据监测等功能模块。整个程序设计逻辑清晰，便于后续升级和扩展。
研究团队在论文中详细描述了数据采集和控制的具体过程： 1. 数据采集： 液压系统中，传感器采集压力、温度等参数，并将其转化为电信号。这些信号经过计算机的模-数转换模块处理后，以数值形式存在数据库中，供后续处理与显示。 2. 控制方法： 控制部分则通过PLC实现对电磁阀、液压泵等元件的精准操作。指令从虚拟按钮的操作输入后，经过协议转换由PLC执行，从而实现设备工况的实时控制。 3. 错误监测与校验： 为了提高数据传输的可靠性，研究团队在通讯过程中引入了校验码设计，确保在数据传输过程中检测和纠正可能的错误。
基于虚拟控制平台的液压系统在以下方面具有显著优势： 1. 系统简化： 硬件依赖性被大幅降低，不仅减少了电器元件和线路数量，也降低了设备制造成本。 2. 可靠性： 通过将控制和数据采集的软件化，减少了因硬件故障导致系统宕机的风险。 3. 操作性： 图形化的用户界面使操作更加直观，降低了对操作人员专业水平的要求。 4. 维护性： 系统的模块化设计简化了故障诊断和检修，同时以软件实现的功能可通过更新来改进和扩展。
研究团队应用这一方案设计了某大型液压检测站的全套控制系统，并进行了长达半年多的实际运行检验。实验结果证明，通过虚拟控制平台，测试系统不仅运行稳定可靠，而且测试效率得到了显著提高，系统操作人员的劳动强度也明显下降。此外，该技术的自动化程度使得测试的数据采集和记录更加精确，与传统测试方法相比，极大地减少了人为干扰因素。
通过此次研究，研究团队有效解决了传统液压系统在硬件依赖、维护成本和操作复杂性等方面的难题。基于虚拟控制平台的液压系统实现了物理设备的部分虚拟化，降低了硬件成本，提高了系统的稳定性，推动了液压测试系统进入“第三代”的发展阶段。
在工业领域，该技术具有广泛的应用价值。特别是在液压系统测试、监测以及其他复杂设备的自动化控制场景，该技术的通用性和扩展性使其拥有显著的市场前景和推广潜力。
基于虚拟控制平台的液压系统研究不仅大幅提升了传统测试系统的功能和性能，也为液压技术的发展提供了新思路。此项研究对于提升我国工业自动化水平，尤其是液压技术领域的应用与推广具有重要的实践意义和理论指导价值。