藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設計
46頁 20000字數+論文說明書+任務書+18張CAD圖紙【詳情如下】
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幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設計
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 緒論 1
1.1測試系統(tǒng)的設計特點 1
1.2 課題設計背景簡介 1
1.3 本課題完成的主要工作 2
2 系統(tǒng)方案論證及總體設計 3
2．1 系統(tǒng)方案論證 3
2.1.1 系統(tǒng)的設計要求 3
2.1.2 系統(tǒng)方案選擇 4
2.2 系統(tǒng)總體設計 6
3 硬件系統(tǒng)設計 8
3.1 系統(tǒng)I/O分析 8
3.2 硬件系統(tǒng)主要設備及元器件選擇 9
3.2.1 S7-200PLC CPU及擴展模塊的選用 9
3.2.2 電動閥的選用 10
3.2.3 壓力傳感器的選用 11
3.3 硬件系統(tǒng)設計 12
4 系統(tǒng)程序設計 13
4.1 系統(tǒng)實現的功能 13
4.2 系統(tǒng)的框架和工作過程 13
4.3 PLC系統(tǒng)I/O地址分配 15
4.4 部分關鍵程序的設計 20
4.4.1 模擬量值和A/D轉換值的轉換 20
4.4.2 模擬量值處理程序 23
5 系統(tǒng)的設計 24
5.1 系統(tǒng)實現的的功能 24
5.2 系統(tǒng)的框架和工作過程 25
6 系統(tǒng)調試和結果分析 30
6.1 硬件調試及結果分析 30
6.2 聯機調試及結果分析 32
7 結論 34
致謝 35
參考文獻 36
摘 要
本課題主要完成的是藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設計試裝置的整體設計。本文首先對課題的提出和要求進行了簡介，然后對其控制方案進行了論證。隨后從硬件和上、系統(tǒng)設計進行了介紹。在控制系統(tǒng)硬件設計中，給出了詳細的硬件系統(tǒng)架構圖和電氣原理圖，并對主要設備及元器件進行了選擇；軟件設計分兩大部分敘述，在控制系統(tǒng)程序設計部分，給出了詳細的軟件結構，并對典型環(huán)節(jié)的程序設計進行了分析討論；在程序部分，對組態(tài)程序畫面的程序設計即實現的功能進行了全方位的介紹。
在系統(tǒng)設計完成后，對其進行了簡單的調試，對試驗調試過程中出現的問題和結果進行了分析討論。結果證明，本設計軟硬件系統(tǒng)設計基本合理，能夠完成對藥筒幾何誤差氣密性測試的任務。
關鍵詞：電動閥；氣密性；可編邏輯控制器；力控
ABSTRACT
The main issue is the complete PLC control system based on pressure vessels leak test device's overall design. This article first raised the subject and requirements of the profile, then its control program were demonstrated. Then from the hardware and on the lower computer system was introduced. In the control system hardware design, gives a detailed chart of the hardware systems and electrical schematics, and major equipment and components were selected; software design partial description of two parts, the next position control system design part of the program, to out a detailed software architecture, and typical programming session were discussed; in some PC programs on the configuration screen of the programming process to achieve the functionality of the full presentation.
In the system design is complete, its for a simple debugging, debugging of the test problems and results are discussed. The results show that the design of hardware and software system design is rational, the pressure to complete the task of testing airtight container
KEY WORDS：electric valve，programmable Logic Controller，Force control
1 緒論
本課題藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設計是基于當今航空航天領域中對于航天器材的耐壓性和密封性檢測而提出的，特別是在軍事工業(yè)檢測控制需求的基礎上提出的。課題起初的提出是為了檢測戰(zhàn)斗機導彈發(fā)射的作動筒的耐壓性和密封性，但是試驗證明對于其它普通器件檢測也完全能達到要求，因此它也具有通用性。為了把壓力元件測試過程及控制系統(tǒng)的流程更系統(tǒng)全面的展示給大家，特介紹如下。
1.1測試系統(tǒng)的設計特點
藥筒幾何誤差測試是一個綜合性的技術問題，它與測試系統(tǒng)的精密測試、人身安全、設備安全、仿真模擬、通用測試以及PLC與組態(tài)的綜合利用等技術問題有密切的關系，也是人們利用力控軟件為實際工程設計應用的一項重要應用技術，具有理論研究與實踐經驗密切結合的特點，因而是力控軟件與PLC應用實現安全與經濟運行的基本技術應用。
藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控也一直是電子工作者十分關注的課題之一，藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控的設計必須與整個系統(tǒng)發(fā)展的現狀和發(fā)展規(guī)劃進行技術經濟比較，必須全面考慮其技術和經濟指標。隨著PLC電子技術的迅速發(fā)展和工控質量要求的提高，選擇一種有效的藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控應經成為十分必要的。
1.2 課題設計背景簡介
本課題的提出是為了解決航天軍工中對于多個藥筒幾何誤差在同一壓力值下同時測試和對同一個容器進行不同壓力值的測試。具體要求是同時可以進行5個以上的作動筒密封性檢測；同時可以進行5個以上的產品密封性檢測；試驗進行過程具備可靠的安全保護功能；能夠精確測試壓力范圍在0.1～35MPa的各種產品的密封性試驗、耐壓性試驗。對于耐壓性要求氣路系統(tǒng)分別充壓30Mpa，保壓10min檢測無明顯泄漏。充壓15Mpa± 0.2Mpa，保壓24h檢測壓力泄漏不大于1Mpa。
藥筒幾何誤差氣密性測試及監(jiān)控的確定是一個系統(tǒng)工程、不同地區(qū)、工業(yè)控制、不同發(fā)展階段和不同測試對象，考慮的側重點不同。是針對高標準的軍用藥筒幾何誤差產品性能測試要求而設計的，它與一般的數據采集系統(tǒng)相比有幾個特別之處。其一，高壓氣源從管道一端流進，大約8秒鐘測試完畢一次，要求采集速率為5次/秒以上；其二，由于藥筒幾何誤差產品眾多，分門別類設計相應的測試平臺不太現實，另行設計一個通用的測試平臺；其三，測試介質壓力極高給設備選型帶來一定的困難，特別是適合高壓的電控調節(jié)閥的選型非常困難，本項目設計實施過程中，把高壓手動調節(jié)閥改成了電控調節(jié)閥。
工作人員把需要測試的閥安裝到測試平臺上，調節(jié)各個開關設置。檢查整個控制電路。 檢查PLC設置與力控軟件。輸入密碼或者直接使用，可以根據用戶要求選擇。當我們確定無誤后，可以執(zhí)行以下操作：
(1)．打開開始按鈕，進入運行程序。
(2)．若無報警，調節(jié)控制閥開度，可以直接由鍵盤輸入。
(3)．按下顯示曲線按鈕，生成曲線。
(4)．觀察曲線，判斷測試閥是否合格。
整個設計系統(tǒng)，我們把整個控制系統(tǒng)由S7-200 PLC控制，電機的脈沖控制由按鈕產生。電機所轉的脈沖經過編碼器采集，脈沖數在程序中有高速計數器計數。調節(jié)目標由鍵盤人為輸入控制。組態(tài)系統(tǒng)由力控軟件和自己購買的元器件打架結構實現。結合各個元器件的共同云霞下實現藥筒幾何誤差。本系統(tǒng)硬件部分由工控機（IPC）、PLC CPU-224及其他電氣元件組成，全部裝配到一個電氣控制柜中。系統(tǒng)需要采集的信號包括8個模擬量和多個數字量，前后壓力變送器及流量計信號全部接入EM231中，PLC完成調節(jié)閥開度的自調節(jié)，并且采集一路壓力信號。整個系統(tǒng)操作靈活，方便。
藥筒幾何誤差裝置的實用性和方便性已經使廣大的消費者既超越了現在所面臨的經濟和知識門檻，又享受到了全自動測試系統(tǒng)的方便和快捷。因此藥筒幾何誤差平臺有著巨大的潛在市場，有待我們進一步開發(fā)和培育。因此基于藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)是一個有效的，方便的，可實施的系統(tǒng)。下面將提供一個關于基于藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的可行的設計方案。
1.3 本課題完成的主要工作
本課題主要完成的任務是：第一，依照課題的技術要求對系統(tǒng)整體方案進行論證，并初步形成一個總體的設計方案。第二，對方案中的硬件部分進行設計、并對主要設備選型，以求達到設計的要求。第三，對系統(tǒng)的控制系統(tǒng)程序進行設計，編制。第四，對系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件進行再開發(fā)，設計滿足系統(tǒng)整體要求的平臺。第五，對已成型的系統(tǒng)進行硬件安裝調試，和聯機調試，以期達到事先希望得到的穩(wěn)定的控制任務。
2 系統(tǒng)方案論證及總體設計
7 結論
本設計是在綜合相關已有成果的基礎上，針對藥筒幾何誤差裝置的設計問題進行的研究和開發(fā)。經過調試和改進之后，系統(tǒng)基本上實現了既定的功能，甚至在某些方面還預留了一些冗余，以備以后在開發(fā)使用。
本課題藥筒幾何誤差自動檢測裝置控制系統(tǒng)設計試裝置的設計，在功能上完全達到了預期的目標，在過程順序控制中，完成了以下控制功能：
（1）實現了在四個不同壓力范圍下測試氣密性的要求。
（2）完成了對5路藥筒幾何誤差耐壓性、密封性按照預設的測試。
根據工藝設定的目標參數，由程序自動完成試驗過程中實時監(jiān)控、調整的判斷、完成需要的各種控制功能。自動控制氣路中相應的電動閥的開閉，實現自動控制壓力的效果，并可在上顯示生產工藝的各種參數。
（3） 強大的人機界面交互功能
在設置人機交互畫面，采用高級語言編寫計算機程序界面，可以完成系統(tǒng)參數調整、生產過程控制、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、生產數據采集等主要功能。數據的輸入及數據的顯示，觀測方便，操作簡便，界面布局合理、美觀。
（4）具有一定的保護功能
實驗開始的時候檢測各種執(zhí)行部件的工作狀態(tài)，檢測藥筒幾何誤差的壓力；在實驗的過程中也嚴格的根據工藝的要求進行各項操作，一旦出現異常情況自動報警，設置緊急停止按鈕，一旦出現異常情況，可以隨時中止系統(tǒng)并退出試驗。
系統(tǒng)雖然基本完成了既定的技術功能，但是，由于設計過程時間較短，以及本人的知識、技術水平較為淺薄，因此設備再某些方面還需進一步改進，譬如聯機反映速度方面。
從設計的結果可以看出,對于一項工業(yè)控制系統(tǒng)，都包含了多方面的技術支持。而且對于任何一項系統(tǒng)只要我們肯努力去探討都可以尋找到更加切實有效的行使方案，可以使整個系統(tǒng)的功能和應用再上了一個新臺階。所以這必將使工業(yè)控制系統(tǒng)在未來不遠的時間內朝著更加完善、實用、全面、健康的方向持續(xù)的發(fā)展。
致 謝
經過半年多的查資料、整理材料、系統(tǒng)設計、寫作論書，今天終于可以順利的完成說明書最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，自己想想求學期間的點點滴歷歷涌上心頭，時光匆匆飛逝，四年的努力與付出，隨著論文的完成，大學的學習生活，也宣告結束。
在畢業(yè)設計這段時間讓我對基于PLC的藥筒幾何誤差控制系統(tǒng)設計有了清晰的認識，同時讓我對PLC在工業(yè)自動化控制領域的應用有了更深層次的了解。從一開始的課題分析，到元器件的選型和采購，再到硬件的設計和軟件的調試。一路走來，我學到了很到課本上學不到的知識和提高了自己的動手實踐能力。通過這次畢業(yè)設計，我不僅大大提高了模型規(guī)劃、系統(tǒng)設計和軟件編程的能力，自身的各方面的素質也得到了提高。同時也培養(yǎng)了我的團隊協作精神。這次課程設計也提高自學的能力與軟件應用能力，為今后的工作打下了堅實的基礎。
這半年的時間，我學到了許多東西，不但有學習方面得，更學到了許多作人得道理，對我來講受益非淺．作為一個即將踏入社會得年輕人來講，什么都不懂，沒有任何社會經驗。這就要求要有一套學習知識的系統(tǒng)，遇到問題自己能通過相關途徑自行解決能力。因為在工作中遇到問題各種各樣，并不是每一種情況都能把握。在這個時候要想把工作做好一定要有良好的學習能力，通過不斷的學習從而掌握相應技術，來解決工來中遇到的每一個問題。
在畢業(yè)設計期間，最需要感謝的是我的指導老師王永華教授，是他的耐心指引讓我眼前一亮，引領我領略到知識的奇妙，開拓我的視野；是他的平易近人與親切讓我們更懂得如何團結互助；是他給了我們戰(zhàn)勝編程開發(fā)過程中的種種困難的勇氣，是他的諄諄教導帶給我們積極探索的追求。
飲其流時思其源，成吾學時念吾師。在本科學業(yè)就將完成的時刻，我謹向我的指導老師王永華教授以及學院的老師們表示誠摯的謝意和崇高的敬意。大學之大，不在大樓，而在老師。老師們才高八斗，學富五車，授我以專業(yè)知識；老師們高屋建瓴，寧靜致遠，予我以嚴謹之邏輯；大師們博聞多識，學高身正，是我學習的楷模。我祝愿老師們工作順利，再育桃李！在我的周圍總有一群風華正茂的有志青年在幫助我，謝謝你們，我的同窗好友，祝愿你們萬事順意，宏圖大展，前程似錦。
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畢業(yè)設計任務書 學 院、系 ： 機械自動化 專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 學 號： 設計題目 ： 藥筒幾何誤差自動檢測 裝置控制系統(tǒng)設計 起 迄 日 期 : 設 計 地 點 : 機械工程與自動化學院 指 導 教 師 : 系 主 任 : 發(fā)任務書日期 : 2011年 2 月 21日 任務書填寫要求 1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據各課題的具體情況填寫，經 學生所在系 的負責人 審查、系領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一 周內填好并發(fā)給學生； 2． 任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可重新填寫； 4． 任務書內有關“學院、系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數字代碼。學生的“學號”要寫全號（如 0201140102,為 10 位數），不能只寫最后 2位或 1位數字； 5． 有關年月日等日期的填寫，應當按 照國標 7408— 94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“ 2004年 3月 15 日”或“ 2004 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1．畢業(yè)設計課題的任務和要求： 該同學承擔“ 藥筒幾何誤差自動檢測 裝置控制系統(tǒng)設計 ” 的 任務。 設計要求：能實現 激光探測器對 藥筒 的底面和錐面的形位公差和尺寸公差的檢測 。 2．畢業(yè)設計課題的具體工作內容（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 具體工作內容： （ 1）制定總體控制方案； （ 2）設計控制系統(tǒng)硬件線路； （ 3）設計控制軟件； （ 4）翻譯外文資料； 技術要求： 根據產品線設計要求 （ 1）年生產任務 6萬件 （ 2）年有效工作天數為 250 天 （ 3）每班有效工作小時為 6 小時 設計檢測系統(tǒng)節(jié)拍為：每班產品量＝ 60000/250＝ 240 件，每小時生產產品為240/6=40 件，則每個產品生產時間＝ 3600/40＝ 90 秒 為此設計系統(tǒng)的檢測速度為： 90 秒 /件。設每件產品的輔助檢測時間為： 30 秒，直焊縫最大長度為： 600每秒檢測速度為 20。 被檢工件： 圖 1 工件 運動 方式： 工件旋轉，探測器 相對工件 沿徑向和軸向的運動， 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對畢業(yè)設計課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計、圖紙、實物樣品等 )： （ 1）控制原理圖 1 張 （ 2）調試通過的控制軟件 1 套 （ 3）設計說明書 1 份 （ 4）英文翻譯資料 1 份 （ 5） 件設計圖 1 份 4．畢業(yè)設計課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內 容 2011 年 2月 21 日 ~ 3月 18 日 3月 19 日 ~ 5月 31 日 6月 01 日 ~ 6月 10 日 6月 11 日 ~ 6 月 20 日 撰寫開題報告，確定技術方案 完成具體設計 撰寫設計說明書 畢業(yè)設計答辯 學生所在系審查意見： 系主任： 年 月 日