藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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AD轉(zhuǎn)換過(guò)程.dwg
VA11簡(jiǎn)圖.dwg
不同軸的主要情形.dwg
不平衡與不對(duì)中變化形式.dwg
不平衡的振動(dòng)頻譜.dwg
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信號(hào)復(fù)原.dwg
偏態(tài)和峭度.dwg
外文翻譯--平面度測(cè)量.doc
總圖.dwg
概率密度函數(shù)的定義.dwg
模擬信號(hào)數(shù)字處理過(guò)程.dwg
正弦函數(shù).dwg
測(cè)診系統(tǒng)組成框圖.dwg
混頻現(xiàn)象.dwg
激振力.dwg
激振力1.dwg
相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn).dwg
離散傅里葉變換的圖解分析.dwg
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試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)圖.dwg
幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 緒論 1
1.1測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1
1.2 課題設(shè)計(jì)背景簡(jiǎn)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(shè)計(jì) 3
2．1 系統(tǒng)方案論證 3
2.1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 3
2.1.2 系統(tǒng)方案選擇 4
2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 6
3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 系統(tǒng)I/O分析 8
3.2 硬件系統(tǒng)主要設(shè)備及元器件選擇 9
3.2.1 S7-200PLC CPU及擴(kuò)展模塊的選用 9
3.2.2 電動(dòng)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(shè)計(jì) 12
4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 13
4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 13
4.2 系統(tǒng)的框架和工作過(guò)程 13
4.3 PLC系統(tǒng)I/O地址分配 15
4.4 部分關(guān)鍵程序的設(shè)計(jì) 20
4.4.1 模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 20
4.4.2 模擬量值處理程序 23
5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
5.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的的功能 24
5.2 系統(tǒng)的框架和工作過(guò)程 25
6 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析 30
6.1 硬件調(diào)試及結(jié)果分析 30
6.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試及結(jié)果分析 32
7 結(jié)論 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36
摘 要
本課題主要完成的是藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)試裝置的整體設(shè)計(jì)。本文首先對(duì)課題的提出和要求進(jìn)行了簡(jiǎn)介，然后對(duì)其控制方案進(jìn)行了論證。隨后從硬件和上、系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖和電氣原理圖，并對(duì)主要設(shè)備及元器件進(jìn)行了選擇；軟件設(shè)計(jì)分兩大部分?jǐn)⑹?，在控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)部分，給出了詳細(xì)的軟件結(jié)構(gòu)，并對(duì)典型環(huán)節(jié)的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析討論；在程序部分，對(duì)組態(tài)程序畫(huà)面的程序設(shè)計(jì)即實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了全方位的介紹。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的調(diào)試，對(duì)試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和結(jié)果進(jìn)行了分析討論。結(jié)果證明，本設(shè)計(jì)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本合理，能夠完成對(duì)藥筒幾何誤差氣密性測(cè)試的任務(wù)。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)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，F(xiàn)orce control
1 緒論
本課題藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于當(dāng)今航空航天領(lǐng)域中對(duì)于航天器材的耐壓性和密封性檢測(cè)而提出的，特別是在軍事工業(yè)檢測(cè)控制需求的基礎(chǔ)上提出的。課題起初的提出是為了檢測(cè)戰(zhàn)斗機(jī)導(dǎo)彈發(fā)射的作動(dòng)筒的耐壓性和密封性，但是試驗(yàn)證明對(duì)于其它普通器件檢測(cè)也完全能達(dá)到要求，因此它也具有通用性。為了把壓力元件測(cè)試過(guò)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(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
藥筒幾何誤差測(cè)試是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，它與測(cè)試系統(tǒng)的精密測(cè)試、人身安全、設(shè)備安全、仿真模擬、通用測(cè)試以及PLC與組態(tài)的綜合利用等技術(shù)問(wèn)題有密切的關(guān)系，也是人們利用力控軟件為實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的一項(xiàng)重要應(yīng)用技術(shù)，具有理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切結(jié)合的特點(diǎn)，因而是力控軟件與PLC應(yīng)用實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本技術(shù)應(yīng)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(guān)注的課題之一，藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控的設(shè)計(jì)必須與整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，必須全面考慮其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著PLC電子技術(shù)的迅速發(fā)展和工控質(zhì)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(yīng)經(jīng)成為十分必要的。
1.2 課題設(shè)計(jì)背景簡(jiǎn)介
本課題的提出是為了解決航天軍工中對(duì)于多個(gè)藥筒幾何誤差在同一壓力值下同時(shí)測(cè)試和對(duì)同一個(gè)容器進(jìn)行不同壓力值的測(cè)試。具體要求是同時(shí)可以進(jìn)行5個(gè)以上的作動(dòng)筒密封性檢測(cè)；同時(shí)可以進(jìn)行5個(gè)以上的產(chǎn)品密封性檢測(cè)；試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程具備可靠的安全保護(hù)功能；能夠精確測(cè)試壓力范圍在0.1～35MPa的各種產(chǎn)品的密封性試驗(yàn)、耐壓性試驗(yàn)。對(duì)于耐壓性要求氣路系統(tǒng)分別充壓30Mpa，保壓10min檢測(cè)無(wú)明顯泄漏。充壓15Mpa± 0.2Mpa，保壓24h檢測(cè)壓力泄漏不大于1Mpa。
藥筒幾何誤差氣密性測(cè)試及監(jiān)控的確定是一個(gè)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(cè)試對(duì)象，考慮的側(cè)重點(diǎn)不同。是針對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)的軍用藥筒幾何誤差產(chǎn)品性能測(cè)試要求而設(shè)計(jì)的，它與一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比有幾個(gè)特別之處。其一，高壓氣源從管道一端流進(jìn)，大約8秒鐘測(cè)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(chǎn)品眾多，分門(mén)別類(lèi)設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)不太現(xiàn)實(shí)，另行設(shè)計(jì)一個(gè)通用的測(cè)試平臺(tái)；其三，測(cè)試介質(zhì)壓力極高給設(shè)備選型帶來(lái)一定的困難，特別是適合高壓的電控調(diào)節(jié)閥的選型非常困難，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，把高壓手動(dòng)調(diào)節(jié)閥改成了電控調(diào)節(jié)閥。
工作人員把需要測(cè)試的閥安裝到測(cè)試平臺(tái)上，調(diào)節(jié)各個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)置。檢查整個(gè)控制電路。 檢查PLC設(shè)置與力控軟件。輸入密碼或者直接使用，可以根據(jù)用戶要求選擇。當(dāng)我們確定無(wú)誤后，可以執(zhí)行以下操作：
(1)．打開(kāi)開(kāi)始按鈕，進(jìn)入運(yùn)行程序。
(2)．若無(wú)報(bào)警，調(diào)節(jié)控制閥開(kāi)度，可以直接由鍵盤(pán)輸入。
(3)．按下顯示曲線按鈕，生成曲線。
(4)．觀察曲線，判斷測(cè)試閥是否合格。
整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，我們把整個(gè)控制系統(tǒng)由S7-200 PLC控制，電機(jī)的脈沖控制由按鈕產(chǎn)生。電機(jī)所轉(zhuǎn)的脈沖經(jīng)過(guò)編碼器采集，脈沖數(shù)在程序中有高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。調(diào)節(jié)目標(biāo)由鍵盤(pán)人為輸入控制。組態(tài)系統(tǒng)由力控軟件和自己購(gòu)買(mǎi)的元器件打架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合各個(gè)元器件的共同云霞下實(shí)現(xiàn)藥筒幾何誤差。本系統(tǒng)硬件部分由工控機(jī)（IPC）、PLC CPU-224及其他電氣元件組成，全部裝配到一個(gè)電氣控制柜中。系統(tǒng)需要采集的信號(hào)包括8個(gè)模擬量和多個(gè)數(shù)字量，前后壓力變送器及流量計(jì)信號(hào)全部接入EM231中，PLC完成調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的自調(diào)節(jié)，并且采集一路壓力信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)操作靈活，方便。
藥筒幾何誤差裝置的實(shí)用性和方便性已經(jīng)使廣大的消費(fèi)者既超越了現(xiàn)在所面臨的經(jīng)濟(jì)和知識(shí)門(mén)檻，又享受到了全自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的方便和快捷。因此藥筒幾何誤差平臺(tái)有著巨大的潛在市場(chǎng)，有待我們進(jìn)一步開(kāi)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(gè)有效的，方便的，可實(shí)施的系統(tǒng)。下面將提供一個(gè)關(guān)于基于藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的可行的設(shè)計(jì)方案。
1.3 本課題完成的主要工作
本課題主要完成的任務(wù)是：第一，依照課題的技術(shù)要求對(duì)系統(tǒng)整體方案進(jìn)行論證，并初步形成一個(gè)總體的設(shè)計(jì)方案。第二，對(duì)方案中的硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)、并對(duì)主要設(shè)備選型，以求達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。第三，對(duì)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，編制。第四，對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)整體要求的平臺(tái)。第五，對(duì)已成型的系統(tǒng)進(jìn)行硬件安裝調(diào)試，和聯(lián)機(jī)調(diào)試，以期達(dá)到事先希望得到的穩(wěn)定的控制任務(wù)。
2 系統(tǒng)方案論證及總體設(shè)計(jì)
7 結(jié)論
本設(shè)計(jì)是在綜合相關(guān)已有成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)藥筒幾何誤差裝置的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)調(diào)試和改進(jìn)之后，系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了既定的功能，甚至在某些方面還預(yù)留了一些冗余，以備以后在開(kāi)發(fā)使用。
本課題藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)試裝置的設(shè)計(jì)，在功能上完全達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，在過(guò)程順序控制中，完成了以下控制功能：
（1）實(shí)現(xiàn)了在四個(gè)不同壓力范圍下測(cè)試氣密性的要求。
（2）完成了對(duì)5路藥筒幾何誤差耐壓性、密封性按照預(yù)設(shè)的測(cè)試。
根據(jù)工藝設(shè)定的目標(biāo)參數(shù)，由程序自動(dòng)完成試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)整的判斷、完成需要的各種控制功能。自動(dòng)控制氣路中相應(yīng)的電動(dòng)閥的開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制壓力的效果，并可在上顯示生產(chǎn)工藝的各種參數(shù)。
（3） 強(qiáng)大的人機(jī)界面交互功能
在設(shè)置人機(jī)交互畫(huà)面，采用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序界面，可以完成系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、生產(chǎn)過(guò)程控制、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集等主要功能。數(shù)據(jù)的輸入及數(shù)據(jù)的顯示，觀測(cè)方便，操作簡(jiǎn)便，界面布局合理、美觀。
（4）具有一定的保護(hù)功能
實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的時(shí)候檢測(cè)各種執(zhí)行部件的工作狀態(tài)，檢測(cè)藥筒幾何誤差的壓力；在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也嚴(yán)格的根據(jù)工藝的要求進(jìn)行各項(xiàng)操作，一旦出現(xiàn)異常情況自動(dòng)報(bào)警，設(shè)置緊急停止按鈕，一旦出現(xiàn)異常情況，可以隨時(shí)中止系統(tǒng)并退出試驗(yàn)。
系統(tǒng)雖然基本完成了既定的技術(shù)功能，但是，由于設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí)間較短，以及本人的知識(shí)、技術(shù)水平較為淺薄，因此設(shè)備再某些方面還需進(jìn)一步改進(jìn)，譬如聯(lián)機(jī)反映速度方面。
從設(shè)計(jì)的結(jié)果可以看出,對(duì)于一項(xiàng)工業(yè)控制系統(tǒng)，都包含了多方面的技術(shù)支持。而且對(duì)于任何一項(xiàng)系統(tǒng)只要我們肯努力去探討都可以尋找到更加切實(shí)有效的行使方案，可以使整個(gè)系統(tǒng)的功能和應(yīng)用再上了一個(gè)新臺(tái)階。所以這必將使工業(yè)控制系統(tǒng)在未來(lái)不遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)朝著更加完善、實(shí)用、全面、健康的方向持續(xù)的發(fā)展。
致 謝
經(jīng)過(guò)半年多的查資料、整理材料、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、寫(xiě)作論書(shū)，今天終于可以順利的完成說(shuō)明書(shū)最后的謝辭了，想了很久，要寫(xiě)下這一段謝詞，自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，四年的努力與付出，隨著論文的完成，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活，也宣告結(jié)束。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間讓我對(duì)基于PLC的藥筒幾何誤差控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)讓我對(duì)PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深層次的了解。從一開(kāi)始的課題分析，到元器件的選型和采購(gòu)，再到硬件的設(shè)計(jì)和軟件的調(diào)試。一路走來(lái)，我學(xué)到了很到課本上學(xué)不到的知識(shí)和提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅大大提高了模型規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件編程的能力，自身的各方面的素質(zhì)也得到了提高。同時(shí)也培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。這次課程設(shè)計(jì)也提高自學(xué)的能力與軟件應(yīng)用能力，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這半年的時(shí)間，我學(xué)到了許多東西，不但有學(xué)習(xí)方面得，更學(xué)到了許多作人得道理，對(duì)我來(lái)講受益非淺．作為一個(gè)即將踏入社會(huì)得年輕人來(lái)講，什么都不懂，沒(méi)有任何社會(huì)經(jīng)驗(yàn)。這就要求要有一套學(xué)習(xí)知識(shí)的系統(tǒng)，遇到問(wèn)題自己能通過(guò)相關(guān)途徑自行解決能力。因?yàn)樵诠ぷ髦杏龅絾?wèn)題各種各樣，并不是每一種情況都能把握。在這個(gè)時(shí)候要想把工作做好一定要有良好的學(xué)習(xí)能力，通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)從而掌握相應(yīng)技術(shù)，來(lái)解決工來(lái)中遇到的每一個(gè)問(wèn)題。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，最需要感謝的是我的指導(dǎo)老師王永華教授，是他的耐心指引讓我眼前一亮，引領(lǐng)我領(lǐng)略到知識(shí)的奇妙，開(kāi)拓我的視野；是他的平易近人與親切讓我們更懂得如何團(tuán)結(jié)互助；是他給了我們戰(zhàn)勝編程開(kāi)發(fā)過(guò)程中的種種困難的勇氣，是他的諄諄教導(dǎo)帶給我們積極探索的追求。
飲其流時(shí)思其源，成吾學(xué)時(shí)念吾師。在本科學(xué)業(yè)就將完成的時(shí)刻，我謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師王永華教授以及學(xué)院的老師們表示誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。大學(xué)之大，不在大樓，而在老師。老師們才高八斗，學(xué)富五車(chē)，授我以專(zhuān)業(yè)知識(shí)；老師們高屋建瓴，寧?kù)o致遠(yuǎn)，予我以嚴(yán)謹(jǐn)之邏輯；大師們博聞多識(shí)，學(xué)高身正，是我學(xué)習(xí)的楷模。我祝愿老師們工作順利，再育桃李！在我的周?chē)傆幸蝗猴L(fēng)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?nèi)f事順意，宏圖大展，前程似錦。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué) 院、系 ： 機(jī)械自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)題目 ： 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè) 裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期 : 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) : 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師 : 系 主 任 : 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 : 2011年 2 月 21日 任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng) 學(xué)生所在系 的負(fù)責(zé)人 審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一 周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2． 任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)； 4． 任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“學(xué)院、系”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)（如 0201140102,為 10 位數(shù)），不能只寫(xiě)最后 2位或 1位數(shù)字； 5． 有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按 照國(guó)標(biāo) 7408— 94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“ 2004年 3月 15 日”或“ 2004 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求： 該同學(xué)承擔(dān)“ 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè) 裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ” 的 任務(wù)。 設(shè)計(jì)要求：能實(shí)現(xiàn) 激光探測(cè)器對(duì) 藥筒 的底面和錐面的形位公差和尺寸公差的檢測(cè) 。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 具體工作內(nèi)容： （ 1）制定總體控制方案； （ 2）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件線路； （ 3）設(shè)計(jì)控制軟件； （ 4）翻譯外文資料； 技術(shù)要求： 根據(jù)產(chǎn)品線設(shè)計(jì)要求 （ 1）年生產(chǎn)任務(wù) 6萬(wàn)件 （ 2）年有效工作天數(shù)為 250 天 （ 3）每班有效工作小時(shí)為 6 小時(shí) 設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)節(jié)拍為：每班產(chǎn)品量＝ 60000/250＝ 240 件，每小時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品為240/6=40 件，則每個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間＝ 3600/40＝ 90 秒 為此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的檢測(cè)速度為： 90 秒 /件。設(shè)每件產(chǎn)品的輔助檢測(cè)時(shí)間為： 30 秒，直焊縫最大長(zhǎng)度為： 600每秒檢測(cè)速度為 20。 被檢工件： 圖 1 工件 運(yùn)動(dòng) 方式： 工件旋轉(zhuǎn)，探測(cè)器 相對(duì)工件 沿徑向和軸向的運(yùn)動(dòng)， 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖紙、實(shí)物樣品等 )： （ 1）控制原理圖 1 張 （ 2）調(diào)試通過(guò)的控制軟件 1 套 （ 3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份 （ 4）英文翻譯資料 1 份 （ 5） 件設(shè)計(jì)圖 1 份 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 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(xiě)開(kāi)題報(bào)告，確定技術(shù)方案 完成具體設(shè)計(jì) 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 學(xué)生所在系審查意見(jiàn)： 系主任： 年 月 日 to MM It or If as be To of ? of ? of of he is to is to is on of is in - of he is by of 1) is by of of 2) of to it An is by 1 2, (is of by is of on is is of of of be on on a in by A is by a of as is - ? is at is ? I is . be is (to of of ? II is I. be in of in ? V be so on on ? of be of d2 at I) if it is as in is so to is o of a a of to be of ? he of a be as of to of as . - a of a be in is to as . - of 955 a of a as a in a of on of be in a on of or of of of of be in as . - of of on a it is to on to be to (or to in a as is a of a of in - of is a to be An as is to To ? ? up ? up ? a ? ? up ? as of of . be to A 'of be on or 2. on be by .5 1.5 of to as . be to a as - of . To of be at 08 of on be to at 5 3 as . 4. of be an of a on be it be of is as to as as In be if of to % of in a of an 5. . of . on is be 2. to to a at 3 5 1 of as . 3. So be as , on of a so is is is A is a of , 5, 6, 7 1. 1. a of as A A H G G F E C of as in of - A - A - H - G - G - F 0 - E 1 - C to he be by or by on on of ? ? on in In - he on of to to to to in is on is a in of of as of as in of If be as - on to of by be by (5o 5o (5o). - on to to to K. . an of of - n to in of B D. as - n be n to of is a no of of an of of If is m , be to If is to be of he of of of s in of to in 0 100 50 1 54 7 be by An .5 is to a 0.5 mm m. of of of an As be as as a be or or so of ny of or of a by a To to a be to of be to be to (0.2 on a 平面度測(cè)量 平面度測(cè)量步驟 平面度測(cè)量是用于檢查 作臺(tái)和劃線臺(tái)的平面度。它測(cè)定平面是否存在明顯的突起或者凹槽并進(jìn)行量化。如果這些存在明顯的誤差，則可能必須進(jìn)行如刮研等的補(bǔ)救工作。 了解平面度測(cè)量的基本原理和方法請(qǐng)參考： 1,平面度測(cè)量的 原理 2,評(píng)定平面度的標(biāo)準(zhǔn)方法 平面度測(cè)量的原理 使 用 平 面 度 測(cè) 量 鏡 組 進(jìn) 行 測(cè) 量 。 其 中 角 度 干 涉 鏡 （ 和轉(zhuǎn)向鏡（ 接在一起，角度反射鏡（ 接在選定的平面度底座（ 部。角度干涉鏡放置在激光頭和角度反射鏡路徑之間。 圖一：測(cè)量原理圖 激光束經(jīng)角度干涉儀內(nèi)部的分光鏡分為兩道。其中一道光束（測(cè)量光束 接通過(guò)干涉儀并經(jīng)角度反射器中的一個(gè)反射鏡反射回干涉儀并回到激光頭。 另一道光束（測(cè)量光束 過(guò)角度干涉儀的展望鏡射向第二個(gè)反射鏡并經(jīng)干涉鏡返回激光光。 角度測(cè)量通過(guò)比較光束 光路差別（測(cè)量結(jié)果與激光頭和干涉鏡的距離無(wú)關(guān)）。軟件顯示的“平面度”讀數(shù)是由安裝在平面度底座上的角度反射鏡前、后點(diǎn)的增量高度。這個(gè)增量高度由角度測(cè)量和平面度底座前后點(diǎn)中心點(diǎn)距離計(jì)算。這個(gè)距離，稱(chēng)為點(diǎn)距，必須在測(cè)量開(kāi)始前輸入到校準(zhǔn)軟件中。 對(duì)于每一道測(cè)量線（見(jiàn)平面度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)方法），角度干涉鏡（安裝在平面度轉(zhuǎn)向鏡）保持靜止，而反射鏡（安裝在平面度底座）沿著檢測(cè)路徑以根據(jù)點(diǎn)距定義的增量脈沖移動(dòng) 。 平面度測(cè)量是通過(guò)采集一系列當(dāng)角度反射鏡沿著檢測(cè)路徑移動(dòng)的增量高度讀數(shù)實(shí)現(xiàn)的 。 圖 2：圖示測(cè)量增量變化 如上圖 2 示 ? 位置 I 為開(kāi)始位置，在該點(diǎn)處干涉儀讀數(shù)為正常值 ? 位置 位置 I 有一個(gè)點(diǎn)距距離的位置。干涉儀讀數(shù)將增加一個(gè) 距離表示平面度底座“前”、“后”點(diǎn)之間的高度差（沿著數(shù)據(jù)線方向） ? 位置 涉儀的讀數(shù)將變?yōu)?”、“后”點(diǎn)之間的高度差。 ? 同理，在位置Ⅳ讀數(shù)將為 他沿測(cè)量路徑的所有順序位置也是如此。 ? 測(cè)量路徑 的實(shí)際平面度將是讀數(shù) 上數(shù)據(jù)位置點(diǎn) I 的讀數(shù)，如果沒(méi)有則為零）的代數(shù)總和。 注意：當(dāng)進(jìn)行平面度測(cè)量時(shí)，沒(méi)有需要進(jìn)行環(huán)境補(bǔ)償，因?yàn)閮傻拦馐g在路徑方向上的偏差很小，因而由環(huán)境引起的誤差可以被忽略。 平面度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)方法 為測(cè)量一個(gè)表面的平面度，必須在表面上定義一系列的測(cè)量路徑（ 平面度測(cè)量有兩種標(biāo)準(zhǔn)方法： 穆迪法 柵格法 表面的平面度可以定義為兩個(gè)包圍著被檢測(cè)表面的相互平行平面到表面公共軌線（ 偏差值。如圖 1 所示 。 圖 1：平 面度的定義 一個(gè)已知表面的平面底偏差可以和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的允差進(jìn)行比較 穆迪法 使用穆迪法，測(cè)量被限制在如圖 2 所示的八條指定檢測(cè)路徑 圖 2：平面的穆迪圖 穆迪法首次由 1955 年提出并隨后獲得廣大的認(rèn)同。該方法提供了一個(gè)相對(duì)快捷的方式檢測(cè)一個(gè)平面，檢測(cè)結(jié)果表示為沿著八條檢測(cè)路徑的輪廓線。是一種可被接受的檢測(cè)方式。 這種方法有一個(gè)缺點(diǎn)――在所有的八條檢測(cè)線上的所有點(diǎn)都必須進(jìn)行測(cè)量并標(biāo)定（ 這樣就給定義一個(gè)滿足該要求的點(diǎn)距帶來(lái)困難，尤其是在狹小的臺(tái)面或是表面，槽（ 的位置可能和平面底座所要求的某個(gè)點(diǎn)距重疊。 柵格和半柵格法 使用柵格法，任意數(shù)量的路徑將被分為如圖 3 所示覆蓋整個(gè)表面的兩個(gè)正交方向。 圖 3：表面的柵格圖 使用柵格法，該測(cè)量方法的增量原則要求特定路徑上的所有點(diǎn)都必須進(jìn)行測(cè)量，因而允許對(duì)測(cè)量路徑進(jìn)行修改以避免障礙（例如：槽）或在特定區(qū)域提供更多的細(xì)節(jié)。 如圖 4 所示的半柵格法是當(dāng)在一個(gè)方向上（如 X 軸）進(jìn)行一系列的測(cè)量時(shí)，柵格法中的一種特例，但在直角方向上只有輪廓線可使用該方法。 圖 4：表面的半柵格圖 兩種柵格法的共有缺點(diǎn)是它們要求定義一個(gè)參考平面。而在其 他方法如穆迪未予是不需要對(duì)參考平面進(jìn)行定義的 使用穆迪進(jìn)行平面度測(cè)量，執(zhí)行如下步驟： 平面度測(cè)量前的工作臺(tái)準(zhǔn)備工作 設(shè)置平面度數(shù)據(jù)采集軟件 安裝激光頭及光鏡 平面度光束準(zhǔn)直步驟 數(shù)據(jù)采集 對(duì)其他七個(gè)測(cè)量路徑的安裝及測(cè)量 分析采集的平面度數(shù)據(jù)。根據(jù)影響平面度測(cè)量精確度的因素一節(jié)檢查數(shù)據(jù)中的測(cè)量誤差 平面度測(cè)量準(zhǔn)備及設(shè)置 該節(jié)討論的是使用穆迪法進(jìn)行平面度測(cè)量的準(zhǔn)備工作。相似的方法也可用于柵格法。 平面工作臺(tái)準(zhǔn)備 全面清潔工作臺(tái)并停放，與便達(dá)到和環(huán)境相平衡的溫度。使用鉛筆或粉筆在工作臺(tái)表面上標(biāo)示 出測(cè)量路徑“圖”。 41.5 偏離，作為如圖 1 所示的底座縱向邊界通過(guò)前、后點(diǎn)到中線的距離。注意不要在工作臺(tái)上標(biāo)示平面度點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，這樣將可能產(chǎn)生測(cè)量誤差。 圖 位置 所示，為方便轉(zhuǎn)向鏡的安裝，預(yù)置邊界線在和激光束平等的一邊應(yīng)最少距離平面工作臺(tái)的邊界 108最少距離其他三條邊界 753. 這就對(duì)可測(cè)量的工作臺(tái)面積進(jìn)行的限定，有可能不能夠?qū)Ρ砻娴娜棵娣e進(jìn)行標(biāo)示。當(dāng)使用穆迪法時(shí)，該限定將因?yàn)橐瑫r(shí)應(yīng)用于兩個(gè)對(duì)角軸線及直角軸線上而要求更加嚴(yán)格。在實(shí)際使用中，如果對(duì)角軸線的限定值小于點(diǎn)距的 1%，則通?？梢匀〉幂^滿意的閉合誤差。雷尼紹數(shù)據(jù)采集軟件可以對(duì)任意給定點(diǎn)距和工作臺(tái)尺寸選擇適合的目標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)（即有郊的工作臺(tái)面積）提供的支持。 激光頭及光鏡的安裝 定激光頭是水平的，定位后不要移動(dòng)激光頭。 光 束就最少距離預(yù)置邊界線 831 距離平面工作臺(tái) 25 1 如圖 2 所示。 圖 2 有的測(cè)量路徑都可以在不移動(dòng) 光器下進(jìn)行測(cè)量，按如圖 3 所示在平面度轉(zhuǎn)向鏡底座上安裝角度干涉鏡。按使帶有單個(gè)光鏡孔的面朝向位子，兩個(gè)光鏡孔的面朝向角度反射鏡安裝角度干涉鏡。這將在所有測(cè)量路徑上使用。第二個(gè)平面度轉(zhuǎn)向鏡是用在要求更大光束折射的測(cè)量路徑上，見(jiàn)圖 4，5， 6, 7 及 11. 圖 3 測(cè)量路徑的選擇及采集 按如下順序沿著每個(gè)測(cè)量路徑進(jìn)行測(cè)量。 對(duì)角軸線 置邊界 線 心線 置邊界線 置邊界線 心線 置邊界線 角軸線 每一個(gè)測(cè)量路徑上對(duì)測(cè)量全長(zhǎng)進(jìn)行光鏡對(duì)齊 采集每個(gè)測(cè)量路徑上的數(shù)據(jù) 如何減小測(cè)量誤差將在影響平面度測(cè)量精度的因素一節(jié)中討論。 穆迪法測(cè)量路徑的設(shè)置 圖 對(duì)角軸線 預(yù)置邊界線 中心線 預(yù)置邊界線 預(yù)置邊界線 中心 線 預(yù)置邊界線 圖 對(duì)角軸線 集測(cè)量路徑的數(shù)據(jù) 安裝并測(cè)量其他七條測(cè)量路徑 分析采集的數(shù)據(jù)，檢查在“影響平面度測(cè)量精度的因素”中討論的測(cè)量誤差數(shù)據(jù)。 平面度分析 0 分析軟件包含根據(jù)采集數(shù)據(jù)繪制穆迪圖或者柵格圖的工具 。 分析軟件 我們可以通過(guò)點(diǎn)擊平面度數(shù)據(jù)采集軟件菜單欄上的數(shù)據(jù) /分析菜單或是點(diǎn)擊工具欄上的 按鈕使用分析軟件。 在菜單欄中選擇分析選項(xiàng)，可使用如下選項(xiàng)： ? 穆迪圖或者柵格圖 ? 打印穆迪法或者柵格法的數(shù)據(jù) 穆迪法 或是柵格法選項(xiàng)是否可用取決于裝載的文件數(shù)據(jù)。在下面的例子中，使用的是穆迪法 圖 1：穆迪平面度輪廓圖 在輪廓圖上的控制面板使你可以選擇線或是點(diǎn)進(jìn)行分析。使用方向鍵選擇你想要進(jìn)行分析的位置。將顯示選定線或點(diǎn)的以微米為單位的平面度誤差。點(diǎn)擊完成鍵，可以隱藏控制面板。 在三維的表面輪廓圖下方的表格中，都有對(duì)穆迪法或是柵格法關(guān)于“平面度范圍”的特性表征。該“范圍”定義的所測(cè)量表面平面度就是在“測(cè)量平面度的標(biāo)準(zhǔn)方法”中討論的包圍被測(cè)量表面的平面間距。 這其中也定義了閉合誤差。 若選用柵格圖，顯示的圖將變?yōu)槿缦拢? 圖 2：柵格平面度輪廓圖 圖形選項(xiàng) 在菜單欄中的圖形 /下面圖和旋轉(zhuǎn)選項(xiàng)使你可以改變圖形有景象。當(dāng)選擇該選項(xiàng)時(shí)你將看到下圖： 通過(guò)拖拉交點(diǎn)，你可以調(diào)整圖形高度和旋轉(zhuǎn)角。該效果可通過(guò)圖 3（對(duì)應(yīng)的高度和旋轉(zhuǎn)角為 45 ? 和 75 ? ） 和圖 1（兩者都是 35 ? ）進(jìn)行比較 。 圖 3：改變景象的穆迪圖 菜單欄上的圖形 /單位選項(xiàng)可以改變使用的單位。當(dāng)使用該選項(xiàng)時(shí)，如下圖所示： 使 用鼠標(biāo)選擇使用的單位并點(diǎn)擊 合誤差 典型的平面度等高線圖如圖 1 和圖 2 所示。閉合誤差是測(cè)量數(shù)據(jù)有效性的表現(xiàn)。 圖 在穆迪圖中，有兩種閉合誤差，對(duì)應(yīng)對(duì)角軸線和路徑 D 交點(diǎn)的讀數(shù)誤差。兩個(gè)誤差分別為閉合誤差 7 和誤差 8. 圖 在柵格法中，定義了四個(gè)參考點(diǎn)，通過(guò)這些點(diǎn)的 X 軸和 Y 軸則為參考路徑。對(duì)應(yīng)于兩個(gè)非參考路徑的交點(diǎn)數(shù)量，將會(huì)有 N 個(gè)閉合誤差。屏幕將顯示最大的誤差。 在使用半柵格法時(shí)，將不會(huì)有閉合誤差，因?yàn)橹挥械膬蓚€(gè) Y 軸都是參考路徑。 閉合誤差的最大 值預(yù)示測(cè)量數(shù)量的有效性。量結(jié)果將被視為是另人滿意的。如果閉合誤差大于這個(gè)數(shù)值，那么測(cè)量及分析可能需要重新進(jìn)行。 影響平面度測(cè)量精確度的因素 下列因素可以影響測(cè)量的精確度： 光束準(zhǔn)直誤差； 角度光鏡誤差； 平面度底座點(diǎn)的微分延展系數(shù)； 測(cè)量的重復(fù)性； 光束準(zhǔn)直誤差 正如在光束準(zhǔn)直步驟中討論的，光束準(zhǔn)直線和測(cè)量路徑的偏差將影響測(cè)量的精確度。為保證測(cè)量精度允許的最大準(zhǔn)直偏差如下表所示： 0 100 50 1 54 7 準(zhǔn)直過(guò)程可通過(guò)目測(cè)完成 注意： 準(zhǔn)直誤差和 m 的準(zhǔn)直誤差是相等的 平面度底座點(diǎn)的微分延展 平面度底座前、后點(diǎn)的微分延展將引入誤差。在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡可能少的接觸 安裝著角度反射鏡的平面度底座，同時(shí)使其遠(yuǎn)離過(guò)熱或過(guò)冷的表面及空氣對(duì)流以保持溫度的穩(wěn)定。 測(cè)量的重復(fù)性 任何在平面度底座下的污點(diǎn)或是微塵都可能引入測(cè)量誤差。測(cè)量誤差通常以閉合誤差形式表現(xiàn)。為減小測(cè)量誤差，把反射鏡移動(dòng)到測(cè)量路徑中點(diǎn)并將激光測(cè)量系統(tǒng)置零，然后將反射鏡沿著測(cè)量路徑重復(fù)從一頭移動(dòng)到另一頭幾次，觀察激光器讀數(shù)。 如果讀數(shù)在 祄 (0.2 復(fù)，則表明工作臺(tái)有一個(gè)干凈良好的表面。 畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 系 別 ： 專(zhuān) 業(yè) ： 論 文 題 目 ： 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 : 2011 年 03 月 06 日 畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文獻(xiàn)綜述 一、本課題研究背景及意義 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在計(jì)量科學(xué)領(lǐng)域，人們根據(jù)被測(cè)對(duì)象幾何形狀的復(fù)雜程度，將工業(yè)領(lǐng)域中的測(cè)量問(wèn)題分為箱體類(lèi)工件測(cè) 量和具有復(fù)雜幾何形狀工件測(cè)量。所謂箱體類(lèi)工件就是指那些由基本幾何元素（點(diǎn)、線、面、圓、圓柱、圓錐、球）組成的幾何工件，包括齒輪箱工件，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，機(jī)床加工部件或者是由簡(jiǎn)單的自由形狀曲面組成的沖壓模、鑄模、玻殼工件等等。與箱體類(lèi)工件相對(duì)應(yīng)的是復(fù)雜幾何形狀工件，這類(lèi)工件主要由具有明確數(shù)學(xué)定義的復(fù)雜曲線曲面構(gòu)成，例如各種類(lèi)型的齒輪，齒輪加工刀具，凸輪軸，配對(duì)螺旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子部件，蝸桿蝸輪以及步進(jìn)齒輪 藥筒 等等。 (一 )國(guó)外研究現(xiàn)狀 德國(guó) ，通過(guò)高性能、高精確度的 斷解決來(lái)自工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的高精度和復(fù)雜幾何形狀的計(jì)量需求。要從事研制、開(kāi)發(fā)、制造超高精度坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，包括在世界高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展歷史上具有里程碑意義的 于 時(shí)使用性能上具備長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此 ,000臺(tái)，其中有近百臺(tái)服務(wù)于中國(guó)各大精密加工企業(yè)，例如航空航天部件生產(chǎn)企業(yè)、汽車(chē)部件生產(chǎn)企業(yè) 以及高精度齒輪加工企業(yè)。 低單件工件檢測(cè)的測(cè)量成本，于 2001年成功地推出了目前世界性能最好的 動(dòng)態(tài)指標(biāo)分別為最大測(cè)量加速度3000 2, 最大測(cè)量速度 400 , 平均觸測(cè)頻率 40點(diǎn) /秒。在主機(jī)結(jié)構(gòu)形式上，為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)極高測(cè)量精度和測(cè)量性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性， 在主機(jī)部件材料選擇上，采用具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和對(duì)溫度變化不敏感的材質(zhì)構(gòu)成，例如在整體基座，移動(dòng)平臺(tái)和 結(jié)構(gòu)支撐立柱采用鑄鐵材料。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)量性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性， 框架：整體花崗巖的主機(jī)基座，移動(dòng)工作臺(tái)，鑄鐵立柱以及花崗巖橫梁組成高強(qiáng)度的閉式結(jié)構(gòu)。由于 此測(cè)量系統(tǒng)即使在加速 /減速，或是環(huán)境存在某種振動(dòng)的情況下仍能保持極高的測(cè)量精度。 (二 )國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在傳統(tǒng)測(cè)量方法選擇上，人們主要依靠下述兩種測(cè)量手段完成工業(yè)領(lǐng)域上述工件的測(cè)量，即通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)執(zhí)行箱體類(lèi)工件的檢測(cè)，通過(guò)專(zhuān)用測(cè)量設(shè)備，例如專(zhuān)用齒輪檢測(cè)儀、專(zhuān)用凸輪檢測(cè)設(shè)備等完成具 有復(fù)雜幾何形狀工件的測(cè)量。因此對(duì)于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來(lái)說(shuō)，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測(cè)量設(shè)備，例如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，通用標(biāo)準(zhǔn)量具、量?jī)x，同時(shí)還需要配置專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備，例如各種尺寸類(lèi)型的齒輪專(zhuān)用檢測(cè)儀器，凸輪檢測(cè)儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計(jì)量部門(mén)需要配置多類(lèi)型的計(jì)量設(shè)備和從事計(jì)量操作的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)人員，因此企業(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)柔性、通用計(jì)量檢測(cè)，計(jì)量設(shè)備使用效率較低，同時(shí)企業(yè)負(fù)擔(dān)較高的計(jì)量人員的培訓(xùn)費(fèi)用和計(jì)量設(shè)備使用和維護(hù)費(fèi)用。因此，如何降低企業(yè)的測(cè)量成本，計(jì)量人員的培訓(xùn)費(fèi)用，測(cè)量設(shè)備的使用和維修費(fèi) 用，達(dá)到提高測(cè)量檢測(cè)效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制能力。這將關(guān)系到企業(yè)在市場(chǎng)活動(dòng)中的應(yīng)變能力，對(duì)幫助企業(yè)建立并維護(hù)良好的市場(chǎng)信譽(yù)，具有重要的決定作用。 三、本課題相關(guān)理論綜述 (一 )測(cè)量裝置結(jié)構(gòu) 由于測(cè)量機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上彼此獨(dú)立，因此在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，三個(gè)坐標(biāo)軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，使得系統(tǒng)在整個(gè)測(cè)量空間內(nèi)具有相同量精度性能。光柵尺的布置盡量靠近被測(cè)工件，有效的消除了阿貝誤差的影響。中央布置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，消除了坐標(biāo)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中扭轉(zhuǎn)和偏移。傳動(dòng)系統(tǒng)上采用伺服電機(jī)、高精密循環(huán)滾珠絲杠，保證 測(cè)量系統(tǒng)即使在很高系統(tǒng)加速度的情況下，仍然具有穩(wěn)定的定位精度。探測(cè)系統(tǒng)采用 3維模擬掃描測(cè)頭，不但能夠提供性能優(yōu)良的連續(xù) 3維動(dòng)態(tài)掃描功能，而且測(cè)量系統(tǒng)還能夠進(jìn)行精度極高的觸發(fā)測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中，探針始終沿被測(cè)工件表面的法向矢量方向進(jìn)行觸測(cè)。因此，即使在配制較長(zhǎng)的測(cè)桿加長(zhǎng)桿的情況下，測(cè)量系統(tǒng)也能夠自動(dòng)補(bǔ)償測(cè)頭系統(tǒng)的形變和彎曲。采用國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，具有確定熱膨脹系數(shù)的金屬光柵系統(tǒng)，由于光柵系統(tǒng)具有與被測(cè)金屬工件相近的熱膨脹系數(shù)，確保系統(tǒng)即使在比較大的測(cè)量范圍內(nèi)，仍然具有極高的測(cè)量精度。同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)具有非常小的系 統(tǒng)分辨率，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)具 有穩(wěn)定的重復(fù)精度。由于 此整機(jī)系統(tǒng)具有非常小的長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差 信號(hào)處理的時(shí)頻分析理論 (二 )幾何形狀誤差 測(cè)量坐標(biāo)誤差工件齒輪復(fù)雜幾何形狀工件的計(jì)量上表依據(jù) 692標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模數(shù)6～ 10，齒寬 20～ 40旋齒輪齒向誤差 面形狀誤差 fβ 此 輪直徑，能夠執(zhí)行依據(jù) 規(guī)定一級(jí)齒輪的檢測(cè)任務(wù)。 齒輪、螺旋傘齒輪、冠裝齒輪等等。在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò) 維矢量測(cè)頭的不同測(cè)桿組合，完成齒輪檢測(cè)工作。例如，單測(cè)針完成正齒輪檢測(cè)， 86于在測(cè)量過(guò)程中，采用多種測(cè)針組合，完成檢測(cè)任務(wù)，因此標(biāo)測(cè)量機(jī)在執(zhí)行具有復(fù)雜幾何形狀工件檢測(cè)任務(wù)的過(guò)程中不需要額外附加旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。測(cè)量機(jī)在執(zhí)行具有回轉(zhuǎn)軸線的復(fù)雜幾何形狀的檢測(cè)任務(wù)方面，與傳統(tǒng)專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備 或者是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)相結(jié)合的測(cè)量系統(tǒng)相比較存在下述明顯的優(yōu)勢(shì)。 四、作者的觀點(diǎn)和主要思路 測(cè)量機(jī)與 業(yè)計(jì)量軟件相結(jié)合，在工業(yè)計(jì)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了完全意義的通用計(jì)量檢測(cè)設(shè)備。不但能夠執(zhí)行箱體類(lèi)工件的高精度檢測(cè)，而且能夠執(zhí)行具有復(fù)雜幾何形狀工件的計(jì)量檢測(cè)任務(wù)。標(biāo)測(cè)量機(jī)能夠執(zhí)行各種類(lèi)型齒輪工件檢測(cè)，齒輪加工刀具的檢測(cè)，螺旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子部件的檢測(cè)，氣輪機(jī)葉片的檢測(cè)以及蝸輪蝸桿的檢測(cè)。在復(fù)雜幾何形狀的制造領(lǐng)域， 精度坐標(biāo)測(cè)量機(jī)與工業(yè)級(jí)測(cè)量軟件 結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的測(cè)量技術(shù)革新，測(cè)量效率 的提高以及整體生產(chǎn)成本的降低發(fā)揮著越來(lái)越重要的革新作用， 能實(shí)現(xiàn)激光探測(cè)器對(duì)藥筒的底面和錐面的形位公差和尺寸公差的檢測(cè)。 參考文獻(xiàn) : [1] of (0): 235～255 [2] 莊葆華 李真 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社 3] 謝竹銘 北京：中國(guó)計(jì)量出版社 4] of 4(6): 39～ 41 [5] 范會(huì)敏，李晉惠 北京：科學(xué)出版 社 [6] 戶手冊(cè) 遠(yuǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)公司 7] 列光柵細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡用戶手冊(cè) 北京：北京中科恒業(yè)中自技術(shù)有限公司 8] 鄭阿奇 ++實(shí)用教程 京：電子工業(yè)出版社 [9] 王超龍，陳志華 ++入門(mén)與提高 人民郵電出版社， 2007， 7 [10] 潘新民，王燕芳 北京：高等教育出版社， 11] 譚浩強(qiáng) 序設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、本課題要研究或解決的問(wèn)題 (一 )藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論數(shù)據(jù)研究。 (二 )為實(shí)現(xiàn)理論數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)探究驗(yàn)證結(jié)論，繪制出初步方案圖。 二、擬采用的研究手段 (一 )文獻(xiàn)綜述法：本人查閱了與課題相關(guān)的研究成果和文獻(xiàn)資料，收集整理了有關(guān)方面的數(shù)據(jù)和資料，并將查找到的資料進(jìn)行歸類(lèi)整理及加工，為自己的論點(diǎn)服務(wù)，以支撐自己的觀點(diǎn)。 (二 )對(duì)比分析法：本文運(yùn)用對(duì)比，分析比較了藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)。 (三 )系統(tǒng)綜合研究法：本文通過(guò)系統(tǒng)綜合研究方法，綜合上述研究藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 如下： 自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)是整個(gè) 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng) 的關(guān)鍵和核心。它在結(jié)構(gòu)和功能上的合理劃分與巧妙實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高藥筒整體可靠性、實(shí)用性具有重要的意義，同時(shí)也是降低制造成本、縮短開(kāi)發(fā)周期的有效途徑。為此本章在分析了當(dāng)前 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng) 廣泛采用的控制器結(jié)構(gòu)及 發(fā)展之后，提出了采用 控制方法。 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 控制部分可分為 4 個(gè)部分：感知器、環(huán)境、任務(wù)、控制器。 藥筒 是由各種機(jī)構(gòu)組成的裝置，它通過(guò)感知器的內(nèi)部傳感器實(shí)現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測(cè)和信息交互；環(huán)境即指藥筒所處的周?chē)h(huán)境；任務(wù)是指藥筒要完成的操作，它需要適當(dāng)?shù)某绦蛘Z(yǔ)言描述，并把它們存入控制機(jī)中，隨著系統(tǒng)的不同，任務(wù)的輸入可能是程序方式，或文字、圖形或聲音方式；控制器包括軟件和硬件兩大部分，相當(dāng)于藥筒的大腦，它以計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鬟\(yùn)行程序的方式來(lái)完成給定的任務(wù)。 控制系統(tǒng)的硬件一般包括 3 個(gè)部分： (1)感知部分 用來(lái)收集藥筒的內(nèi)部和外部的 信息，如位置、速度、加速度傳感器可接受藥筒的本體狀態(tài)，而視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等傳感器可感受藥筒的工作環(huán)境的外部狀態(tài)。 (2)控制裝置 用來(lái)處理各種信息，完成控制過(guò)程，產(chǎn)生必要的控制指令，它包括計(jì)算機(jī)相應(yīng)的接口等。 (3)驅(qū)動(dòng)部分 為了使藥筒完成操作及移動(dòng)功能，藥筒各關(guān)節(jié)可選用氣動(dòng)、液動(dòng)、電氣等方式驅(qū)動(dòng)。 控制系統(tǒng)的性能要求 對(duì)于一般的控制系統(tǒng)有以下控制的要求： (1)穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到短暫的擾動(dòng)后其運(yùn)動(dòng)性能從偏離平衡點(diǎn)恢復(fù)到原平衡點(diǎn)狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性是一般自動(dòng)控制必須滿足的基本要求，對(duì)穩(wěn)定性的研究是自動(dòng)化 控制系統(tǒng)中的一個(gè)基本問(wèn)題。 (2)過(guò)渡過(guò)程性能 描述過(guò)渡過(guò)程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)時(shí)具有較小的超調(diào)和震蕩性；系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時(shí)間表示系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的快速程度。 (3)穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實(shí)際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小，說(shuō)明控制精度越高。因此，穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是在兼顧其他性能指標(biāo)的情況下，使穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小或者小于某個(gè)允許的限制值。 傳感器的選擇 傳感器是將被檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。它主要被用于檢測(cè)系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測(cè)裝置、滑覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器進(jìn)行選用。位置檢測(cè)裝置檢測(cè)藥筒動(dòng)作是否到位，滑覺(jué)傳感器是判別物料是否被穩(wěn)定吸住，視覺(jué)傳感器是為了完成藥筒對(duì)物料的識(shí)別。 控制系統(tǒng) 選型及控制原理 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 一、 型 的選擇 型選擇的基本原則是在滿足功能 要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： (1) 確定 合理的結(jié)構(gòu)型式 要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式 ／ 體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I／ 入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ 維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 考慮此系統(tǒng)控制比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用于小批量的生產(chǎn)線故此選擇整體試 結(jié)構(gòu)形式較為合適 。 (2) 確定合理的 安裝方式 統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／ O 式以及多臺(tái) 網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I／ 統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I／ 統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I／ O 電源；多臺(tái) 網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型 必須要附加通訊模塊。 在工廠小批量生產(chǎn)中降低成本是很重要的，所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式。 （ 3) 滿足 相應(yīng)的 功能 要求 一般小型 ( 低檔 ) 有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／ D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn) 算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 是中、高檔 格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 此系統(tǒng)只需用開(kāi)關(guān)量控制，選用一般小型 可。 (4) 滿足 響 應(yīng)速度 要求 為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次 響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用 者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮 選用具有高速 I／ 選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 。 本系統(tǒng)不需要 跨范圍使用 某些 功能或信號(hào) 也沒(méi)有 特殊的速度要求 ，不需要 選 用具有高速 I／ O 處理功能的 (5) 滿足 系統(tǒng)可靠性要求 對(duì)于一般系統(tǒng) 可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高 的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 本系統(tǒng)選用 一般系統(tǒng) 夠滿足要求，不需要考慮太多此方面的問(wèn)題。 (6) 機(jī)型 盡量 統(tǒng) 一 一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到 以保證 其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理 ； 有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高 ； 其外部設(shè)備 可以 通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng) 類(lèi)及型號(hào)選擇 類(lèi)較多，主要有西門(mén)子、三菱、 芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得 最廣泛的的主要是西門(mén)子、三菱、 據(jù)前面確定的 數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn) 12 點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱 列（包括 ）、西門(mén)子系列、 列中 I/O 點(diǎn)數(shù)為 48點(diǎn)各型號(hào)的 價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。本系統(tǒng)可選擇 號(hào)為： 4001， 合計(jì)總數(shù) 64 點(diǎn) — 32 點(diǎn)輸入， 32 點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（ 220× 87× 90，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他 列是 列 族中最先進(jìn)的系列，它 能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號(hào) 32 個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)， 32 個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 部接線圖 根據(jù)表 配輸入 /輸出信號(hào)與 入 /輸出接口分配情況及 所 選定的到 外部接線 圖 如圖： 圖 部接線圖 畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) ： 指導(dǎo)教師： 2010 年 03 月 20 日 所在系審查意見(jiàn)： 教學(xué)主任： 2010 年 03 月 23 日 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 中文摘要 ....................................................................... I 英文摘要 ...................................................................... 緒論 ...................................................................... 1 試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ..................................................... 1 課題設(shè)計(jì)背景簡(jiǎn)介 ...................................................... 1 本課題完成的主要工作 .................................................. 2 2 系統(tǒng)方案論證及總體設(shè)計(jì) ................................................ 2 2． 1 系統(tǒng)方案論證 .......................................................... 3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 .................................................... 3 系統(tǒng)方案選 擇 ...................................................... 4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ........................................................... 6 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................ 8 統(tǒng) I/O 分析 ............................................................ 8 硬件系統(tǒng)主要設(shè)備及元器件選擇 ........................................ 9 擴(kuò)展模塊的選用 ................................... 9 電動(dòng)閥的選用 ..................................................... 10 壓力傳感器的選用 ................................................. 11 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................... 12 4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ........................................................... 13 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 ....................................................... 13 系統(tǒng)的框架和工作過(guò)程 ................................................. 13 統(tǒng) I/O 地址分配 .................................................. 15 分關(guān)鍵程序的設(shè)計(jì) .................................................... 20 模擬量值和 A/D 轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 ..................................... 20 模擬量值處理程序 ................................................. 23 5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................. 24 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的的功能 ..................................................... 24 系統(tǒng)的框架和工作過(guò)程 ................................................. 25 6 系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析 ................................................... 27 硬件調(diào)試及結(jié)果分析 ................................................... 28 聯(lián)機(jī)調(diào)試及結(jié)果分析 ................................................... 30 7 結(jié)論 ..................................................................... 32 致謝 ........................................................................... 33 參考文獻(xiàn) ...................................................................... 34 I 摘 要 本 課題 主要 完成的是藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置的整 體 設(shè)計(jì) 。本文首先對(duì)課題的提出和要求進(jìn)行了簡(jiǎn)介，然后對(duì)其控制方案進(jìn)行了論證。隨后從硬件和上、系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖和電氣原理圖 ，并對(duì)主要設(shè)備及元器件進(jìn)行了選擇；軟件設(shè)計(jì)分兩大部分?jǐn)⑹?，在控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)部分，給出了詳細(xì)的軟件結(jié)構(gòu)，并對(duì)典型環(huán)節(jié)的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析討論；在程序部分，對(duì)組態(tài)程序畫(huà)面的程序設(shè)計(jì)即實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了全方位的介紹。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的調(diào)試，對(duì)試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和結(jié)果進(jìn)行了分析討論。結(jié)果證明，本設(shè)計(jì)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本合理，能夠完成對(duì)藥筒幾何誤差氣密性測(cè)試的任務(wù)。 關(guān)鍵詞 ：電動(dòng)閥； 氣密性； 可編邏輯控制器；力控 he is LC on s of on In a of of of to a in C on of to of In is a of of is to of 1 緒論 本課題 藥筒幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是基于當(dāng)今航空航天領(lǐng)域中對(duì)于航天器材的耐壓性和密封性檢測(cè)而提出的，特別是在軍事工業(yè)檢測(cè)控制需求的基礎(chǔ)上提出的。課題起初的提出是為了檢測(cè)戰(zhàn)斗機(jī)導(dǎo)彈發(fā)射的作動(dòng)筒的耐壓性和密封性，但是試驗(yàn)證明對(duì)于其它普通器件檢測(cè)也完全能達(dá)到要求，因此它也具有通用性。為了把壓力元件測(cè)試過(guò)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。 試 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 藥筒幾何誤差 測(cè)試是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題，它與測(cè)試系統(tǒng)的精密測(cè)試、人身安全、設(shè)備安全、仿真模擬、通用測(cè)試以及 組態(tài)的綜合利用等技術(shù)問(wèn)題有密切的關(guān)系，也是人們利用力控軟件為實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的一項(xiàng)重要應(yīng)用技術(shù)，具有理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切結(jié)合的特點(diǎn)，因而是力控軟件與 用實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本技術(shù)應(yīng)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(guān)注的課題之一， 藥筒幾何誤差工業(yè)監(jiān)控的設(shè)計(jì)必須與整個(gè)系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較， 必須全面考慮其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著 子技術(shù)的迅速發(fā)展和工控質(zhì)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(yīng)經(jīng)成為十分必要的。 課題設(shè)計(jì)背景 簡(jiǎn)介 本課題的提出是為了解決航天軍工中對(duì)于多個(gè) 藥筒幾何誤差 在同 一 壓力值下同時(shí)測(cè)試和對(duì)同一個(gè)容器進(jìn)行不同壓力值的測(cè)試。具體要求是同時(shí)可以進(jìn)行 5 個(gè)以上的作動(dòng)筒密封性檢測(cè)；同時(shí)可以進(jìn)行 5 個(gè)以上的產(chǎn)品密封性檢測(cè)；試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程具備可靠的安全保護(hù)功能；能夠精確測(cè)試壓力范圍在 35各種產(chǎn)品的密封性試驗(yàn)、耐壓性試驗(yàn)。對(duì)于耐壓性要求氣路系統(tǒng)分別充壓 30壓 10測(cè)無(wú)明顯泄漏。充壓 15壓 24h 檢測(cè)壓力泄漏不大于 1 藥筒幾何誤差 氣密性測(cè)試及監(jiān)控的確定是一個(gè)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(cè)試對(duì)象，考慮的側(cè)重點(diǎn)不同。是針對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)的軍用 藥筒幾何誤差 產(chǎn)品性能測(cè)試要求而設(shè)計(jì)的，它與一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比有幾個(gè)特別之處。其一，高壓氣源從管道一端流進(jìn)，大約 8 秒鐘測(cè)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(chǎn)品眾多，分門(mén)別類(lèi)設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)不太現(xiàn)實(shí)，另行設(shè)計(jì)一個(gè)通用的測(cè)試平臺(tái)；其三，測(cè)試介質(zhì) 壓力極高給設(shè)備選型帶來(lái)一定的困難，特別幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是適合高壓的電控調(diào)節(jié)閥的選型非常困難，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，把高壓手動(dòng)調(diào)節(jié)閥改成了電控調(diào)節(jié)閥。 工作人員把需要測(cè)試的閥安裝到測(cè)試平臺(tái)上，調(diào)節(jié)各個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)置。檢查整個(gè)控制電路。 檢查 置與力控軟件。輸入密碼或者直接使用，可以根據(jù)用戶要求選擇。當(dāng)我們確定無(wú)誤后，可以執(zhí)行以下操作： (1)．打開(kāi)開(kāi)始按鈕，進(jìn)入運(yùn)行程序。 (2)．若無(wú)報(bào)警，調(diào)節(jié)控制閥開(kāi)度，可以直接由鍵盤(pán)輸入。 (3)．按下顯示曲線按鈕，生成曲線。 (4)．觀察曲線，判斷測(cè)試閥是否合格。 整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，我們 把整個(gè)控制系統(tǒng)由 制，電機(jī)的脈沖控制由按鈕產(chǎn)生。電機(jī)所轉(zhuǎn)的脈沖經(jīng)過(guò)編碼器采集，脈沖數(shù)在程序中有高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。調(diào)節(jié)目標(biāo)由鍵盤(pán)人為輸入控制。組態(tài)系統(tǒng)由力控軟件和自己購(gòu)買(mǎi)的元器件打架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合各個(gè)元器件的共同云霞下實(shí)現(xiàn) 藥筒幾何誤差 。本系統(tǒng)硬件部分由工控機(jī)（ 其他電氣元件組成，全部裝配到一個(gè)電氣控制柜中。系統(tǒng)需要采集的信號(hào)包括 8 個(gè)模擬量和多個(gè)數(shù)字量，前后壓力變送器及流量計(jì)信號(hào)全部接入 成調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的自調(diào)節(jié)，并且采集一路 壓力 信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)操 作靈活，方便。 藥筒幾何誤差 裝置的實(shí)用性和方便性已經(jīng)使廣大的消費(fèi)者既超越了現(xiàn)在所面臨的經(jīng)濟(jì)和知識(shí)門(mén)檻，又享受到了全自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的方便和快捷。因此 藥筒幾何誤差 平臺(tái)有著巨大的潛在市場(chǎng)，有待我們進(jìn)一步開(kāi)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(gè)有效的，方便的，可實(shí)施的系統(tǒng)。下面將提供一個(gè)關(guān)于基于 藥筒幾何誤差 工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的可行的設(shè)計(jì)方案。 本課題完成的 主要 工作 本課題主要完成的任務(wù)是：第一， 依照課題的 技術(shù)要求對(duì)系統(tǒng)整體方案進(jìn)行論證，并初步形成一個(gè)總體的設(shè)計(jì)方案。第二，對(duì)方案中的硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì) 、并對(duì) 主要設(shè)備 選型，以求達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。第三，對(duì)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，編制。第四，對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)行 再 開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)整體要求的平臺(tái)。第五，對(duì)已成型的系統(tǒng)進(jìn)行硬件安裝 調(diào)試 ，和聯(lián)機(jī)調(diào)試，以期達(dá)到事先希望得到的穩(wěn)定的控制任務(wù)。 2 系統(tǒng)方案論證及總體設(shè)計(jì) 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定是設(shè)計(jì)工作的開(kāi)始也是整個(gè)系統(tǒng)最重要的一步，將方案建立之后，下一步就應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)總體流程，各部分之間的連接進(jìn)行一個(gè)總的設(shè)計(jì)。為本課題樹(shù)立一個(gè)主干。以后的各部分就可以順其自然的一點(diǎn)一點(diǎn)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行完成系統(tǒng)要求的各項(xiàng)指標(biāo)。 2． 1 系統(tǒng)方案論證 設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)完整、經(jīng)濟(jì)高效、性能穩(wěn)定就會(huì)為設(shè)計(jì)的順利完成打下了牢固的基礎(chǔ)，相反如果選擇了不夠完善的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)漏洞百出，甚至導(dǎo)致課題的玩法完成。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 （ 1）年生產(chǎn)任務(wù) 6 萬(wàn)件 （ 2）年有效工作天數(shù)為 250 天 （ 3）每班有效工作小時(shí)為 6小時(shí) 設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)節(jié)拍為：每班產(chǎn)品量＝ 60000/250＝ 240 件，每小時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品為 240/6=40 件，則每個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間＝ 3600/40＝ 90 秒 為此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的檢測(cè)速度為： 90 秒 /件。設(shè)每件產(chǎn)品的輔助檢測(cè)時(shí)間為： 30秒，直焊縫 最大長(zhǎng)度為： 600每秒檢測(cè)速度為 20。 被檢工件： 圖 2氣路系統(tǒng)原理圖 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)必須滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在本系統(tǒng)中要求如下：入口連接 35入口安裝手動(dòng)截止閥，控制整個(gè)氣路系統(tǒng)的總氣源，便于在斷電、檢修等情況下使用；在手動(dòng)截止閥之后設(shè)置過(guò)濾器，以防止氣源中多余物流入系統(tǒng)從而導(dǎo)致閥門(mén)及其它零、部件損壞的現(xiàn)象。該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置充放氣時(shí)間及保壓時(shí)間，同時(shí)通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)還可以設(shè)置和檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)的充放氣次數(shù)，該系統(tǒng)氣路支路分四路：高壓一路（最上側(cè)一路）采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制，由 于該路出口壓力為 27～ 35前還沒(méi)有出口壓力高于 27減壓器，所以該支路壓力由氣源直接提供。當(dāng)測(cè)試壓力為 10～ 27則采用第四支路，即圖 2下側(cè)支路，該支路采用電磁減壓器控制，可以很穩(wěn)定的給被測(cè)試產(chǎn)品提供相應(yīng)的壓力。當(dāng)測(cè)試壓力為 1～ 10則采用第三支路，該支路采用電磁減壓器兩級(jí)減壓控制，可以很穩(wěn)定的給被測(cè)試產(chǎn)品提供相應(yīng)的壓力。當(dāng)測(cè)試壓力為 1則采用第二支路，該支路采用電磁減壓器兩級(jí)減壓控制，可以很穩(wěn)定的給被測(cè)試產(chǎn)品提供相應(yīng)的壓力?？紤]到若停電無(wú)法操作的問(wèn)題我們?cè)谙到y(tǒng) 出口均安裝了手動(dòng)截止閥（圖 2 保證了即使在停電的情況下也可將被測(cè)試件泄壓，既保證了設(shè)備和人身安全。各單向閥的使用則有效防止了高壓氣體的回流而導(dǎo)致的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的損壞現(xiàn)象。 系統(tǒng)方案選擇 針對(duì)這些設(shè)計(jì)要求 和當(dāng)今比較通用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案， 我們無(wú)非有兩種選擇：一種是借助功能強(qiáng)大的 司推出的 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) 平臺(tái)虛擬儀器 者就是利用我們熟悉的 制系統(tǒng)。 虛擬儀器 臺(tái)實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趫D形化編程和數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)是虛擬儀器 速數(shù)據(jù)采集軟件這兩個(gè)特點(diǎn)，程語(yǔ)言學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)容易些，可減少開(kāi)發(fā)時(shí)間。但客觀地講，習(xí)慣了文本式編程語(yǔ)言的程序員使用圖形表達(dá)程序，還需要一段思維轉(zhuǎn)變和適應(yīng)過(guò)程。 件平臺(tái) 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件?？沙浞职l(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 而且，對(duì)于那些數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算過(guò)程較復(fù)雜的程序，圖形語(yǔ)言就不如文本語(yǔ)言更容易表達(dá)，此類(lèi)情況，用戶可以選擇使用 者 開(kāi)發(fā)工具將數(shù)學(xué) 分析和處理過(guò)程編寫(xiě)為專(zhuān)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，供了專(zhuān)門(mén)的接口函數(shù)可以調(diào)用之。這樣，可以結(jié)合圖形語(yǔ)言和文本語(yǔ)言幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 各自的優(yōu)點(diǎn)，更為靈活、高效、易用。缺點(diǎn)是虛擬儀器 是一個(gè)投入較為昂貴的平臺(tái)。 制系統(tǒng)是依托于 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的要求。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件應(yīng)根據(jù)具體需要進(jìn)行選配，軟件則根據(jù)實(shí)際的 控制要求或生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。具有編程簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)、可靠性高、體積小、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用得十分廣泛。目前已從小規(guī)模的單機(jī)順序控制發(fā)展到過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制等諸多領(lǐng)域。而且它可靠性高，能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。具有進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算、 節(jié)、過(guò)程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信、遠(yuǎn)程 I/O 和高速數(shù)據(jù)處理能力， 了具有 存儲(chǔ)器以外，還有豐富的 I/O 接口模塊。對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的不同信號(hào)， 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比無(wú)論從軟件方面還是從實(shí)際 投入的硬件設(shè)備講，投入都較少， 質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高。因此， 無(wú)論是老設(shè)備的技術(shù)改造還是新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都傾向于采用它來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 運(yùn)用兩個(gè)方案均能實(shí)現(xiàn)我們的硬件要求和數(shù)據(jù)采集的需求，雖然虛擬儀器 發(fā)平臺(tái)靈活，高效，且功能強(qiáng)大，但是 統(tǒng)投入明顯較少經(jīng)濟(jì)高效性價(jià)比較好，同時(shí)運(yùn)用 統(tǒng)對(duì)于開(kāi)發(fā)和調(diào)試也較為方便。因此我選擇了利用 系統(tǒng)選擇好后，我們就要選擇 品牌，因?yàn)槲业脑O(shè)計(jì)是基于航天和軍工產(chǎn)品測(cè)試的，所以系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求異常的高。綜合多方面因素考 慮，這里我選用了價(jià)格不是很高但穩(wěn)定性最好的西門(mén)子公司生產(chǎn)的 列及擴(kuò)展模塊。 為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和組態(tài)， 接下來(lái)便 需要去進(jìn)行組態(tài)軟件的 選擇。選擇一個(gè)功能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)高效的 組態(tài) 軟件平臺(tái)可以給整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行打上良好的基礎(chǔ)。對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的組態(tài)監(jiān)控都能滿足系統(tǒng)的要求，但是各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。 目前的組態(tài)軟件均是通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，它的主要特點(diǎn)： (1)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí) ； 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2)封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； (3)通用性。每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ 能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O 放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 三維力控方便、靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境 ，提供各種工程、畫(huà)面模板、大大降低了組態(tài)開(kāi)發(fā)的工作量；高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，快速訪問(wèn)接口在數(shù)據(jù)庫(kù) 4 萬(wàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)負(fù)荷時(shí)，訪問(wèn)吞吐量可達(dá)到 20000 次 /秒；強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功能；支持操作圖元對(duì)象的多個(gè)圖層，通過(guò)腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；強(qiáng)大的 件對(duì)象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過(guò)腳本對(duì)容器對(duì)象的直接操作功能，通過(guò)腳本可調(diào)用對(duì)象的方法、屬性；力控軟件內(nèi)嵌分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)具備良好的開(kāi)放性和互連功能，可以與 信息化系統(tǒng)進(jìn)行基于 B 等接口方式進(jìn)行互連，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送到以上系統(tǒng)內(nèi)。且它是國(guó)產(chǎn)軟件中的佼佼者，在相同的系統(tǒng)水平上，它的性價(jià)筆比是很高的，因此它很受一些不是特別大的系統(tǒng)的青睞。 西門(mén)子公司 推出 的 態(tài)軟件它通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語(yǔ)言支持，全球通用 ；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于 續(xù)延展，采用開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便；集成的 統(tǒng)作為 商務(wù)集成的平臺(tái)；可 用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展 ； “全集成自動(dòng)化 ” 的組成部分，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。特別是當(dāng)它用于大型系統(tǒng)時(shí)，它的系統(tǒng)穩(wěn)定性是出類(lèi)拔萃的，但是 控軟件還無(wú)法做到 “貧民化 ”，價(jià)格較為昂貴。在小系統(tǒng)中人們一般會(huì)采用國(guó)內(nèi)較好的軟件，在大型系統(tǒng)中 較高的市場(chǎng)占有率。 因此，經(jīng)過(guò)對(duì)比我們不難發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)的需求來(lái)講使用國(guó)產(chǎn)的力控作為設(shè)計(jì)平臺(tái)是較為經(jīng)濟(jì)高效的，也完全能滿足系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 氣密性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)由電源供給系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng) I/O 系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、控制幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 4 個(gè)子系統(tǒng)組成 ，四個(gè)系統(tǒng)各自實(shí)現(xiàn)各自的功能，且彼此之間相互協(xié)調(diào)，共同完成課題的各項(xiàng)指標(biāo)。 圖 2系統(tǒng)原理示意圖 現(xiàn)場(chǎng) I/O 系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)壓力信號(hào)的采集及處理，各個(gè)閥體的控制動(dòng)作；電源供給系統(tǒng)負(fù)責(zé)給系統(tǒng)中各儀表、傳感器、開(kāi)關(guān)電源（ 24電磁閥供電、 制器和工控機(jī) 220電電源。監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的信息監(jiān)控主要完成 藥筒幾何誤差 性能測(cè)試的數(shù)據(jù)處理、信息查詢、故障報(bào)警等功能；控制系統(tǒng) 制子系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品性能測(cè)試需要，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)控任務(wù)。 其中開(kāi)發(fā)環(huán)境選用三維力控組態(tài)軟件，根據(jù)系統(tǒng)要求，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)檢測(cè)畫(huà)面，確定檢測(cè)的條件，完成權(quán)限登陸、參數(shù)設(shè)定、檢測(cè)狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、系統(tǒng)報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)表打印、數(shù)據(jù)查詢及回放等功能。 控制系統(tǒng) 用德國(guó)西門(mén)子公司的 配備相應(yīng)擴(kuò)展模塊。利用 譯環(huán)境編寫(xiě) 用程序，實(shí)現(xiàn)課題提出的自動(dòng)測(cè)試任務(wù)。 壓力傳感器 電動(dòng)減壓閥 其它設(shè)備 西門(mén)子 制系統(tǒng) 三維力控 電動(dòng)閥 電氣控制系統(tǒng) 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一個(gè)系統(tǒng)順利、穩(wěn)定、高效的按照我們?cè)谲浖芯幹频姆桨竿瓿杉榷ǖ娜蝿?wù)是我們每個(gè)設(shè)計(jì)人員最強(qiáng)烈的希望，但是，要達(dá)成這 個(gè)希望首先便需要良好的硬件系統(tǒng)的支持，一個(gè)良好的硬件系統(tǒng)的選擇給以后的調(diào)試工作會(huì)帶來(lái)很多方便。 在本部分內(nèi)容中主要介紹了我在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的過(guò)程。首先我對(duì)系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)進(jìn)行了分析和統(tǒng)計(jì)，然后針對(duì)這一統(tǒng)計(jì)數(shù)字對(duì)電動(dòng)閥、 型號(hào)、 擴(kuò)展模塊的型號(hào)以及壓力傳感器型號(hào)進(jìn)行了選擇。對(duì)于其他諸如電源、導(dǎo)線、繼電器、工控機(jī)等設(shè)備由于文章篇幅所致，沒(méi)有一一進(jìn)行說(shuō)明。系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖 3示。 圖 3系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖 統(tǒng) I/O 分析 在本課題硬件設(shè)計(jì)中我們首先要解決的問(wèn)題就是，計(jì)算好整個(gè)系 統(tǒng)中對(duì)各類(lèi) I/為 I/O 在 線端子上的地址分配是進(jìn)行 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及 圍接線來(lái)說(shuō)，只有 I/O 地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，才可以根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。 再者只有明確了 I/O 分配，才能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高效，合理，性價(jià)比較高。因此對(duì)系統(tǒng)的 I/O 分配分析見(jiàn)表 3 表 3系統(tǒng)的 I/O 分配分析 序號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 信號(hào)類(lèi)型 1 電動(dòng)閥 5 15×（ 2 2 壓力傳感 器 8 電動(dòng)減壓器 3×（ 2 4 按鈕 1 1 蜂鳴器 1 1力傳感器 8 路 5 路 擴(kuò)展模塊 繼電器 工控機(jī) 電動(dòng)閥 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 I/O 點(diǎn)總計(jì) 7 5 從表格可以看出，每個(gè)電動(dòng)閥和減壓器都有上限和下限兩個(gè)數(shù)字量輸入，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車(chē)三個(gè)數(shù)字量輸出，每個(gè)傳感器有一個(gè)模擬量輸入。這樣計(jì)算下來(lái)系統(tǒng)需要數(shù)字量輸入 37 點(diǎn)，數(shù)字量輸出 55 點(diǎn)，模擬量輸入 8 點(diǎn)。因此我們需要選擇合適的模塊來(lái)包容這些輸入 /輸出點(diǎn)。因?yàn)槲疫x用的是西門(mén)子的 統(tǒng)，而且為了能達(dá) 到在可靠夠用的前提下盡量實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效，我選用了 塊（ 322、 8 塊（ 4 圖 3模塊排列圖 在這些模塊最大使用程度下，所有 I/O 點(diǎn)加起來(lái)為 46， 58， 8。因此完全可以滿足系統(tǒng)需求的 I/O 點(diǎn)數(shù)，略有一點(diǎn)冗余。 硬件系統(tǒng)主要 設(shè)備及 元器件 選擇 硬件主要器件的選擇是整個(gè)系統(tǒng)成功穩(wěn)定運(yùn)行的重要一步，這部分主要介紹了 擴(kuò)展模塊的選擇， 電動(dòng)閥的選擇以及壓力傳感器的選擇。對(duì)于其他部分的硬件選擇，本文由于篇幅所限沒(méi)有進(jìn)行深入的研究。 擴(kuò)展模塊的選用 （ 1） 選用 列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性極豐富的指令集易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時(shí)特性強(qiáng)勁的通訊能力豐富的擴(kuò)展模塊。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域。 列 提供 4個(gè)不同的基本型號(hào)的 8種 其中 24集成 14 輸入 /10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 6 個(gè)獨(dú)立的C/ 繼（ 2） 繼（ 4） 223） 何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 302 路獨(dú)立的 20有 制器。 1 個(gè) 編程口，具有 訊協(xié)議、 訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 （ 2）． 數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊的選用 數(shù)字量輸入需要 37 點(diǎn)，輸出需要 55 點(diǎn)，而西門(mén)子 200 系列 大的輸入 /輸出模塊是 322加上 帶的 140以還需要兩個(gè) 塊，這樣才能滿足系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)的需要。為了節(jié)約成本我們選用了 點(diǎn)輸出模塊。 模擬量輸出模塊 24道模擬量輸入模塊，其功耗為 2W，消耗電流20 L+為 60圈電壓范圍 指示差分輸入。輸入類(lèi)型電源狀態(tài)為亮表示電源正常為滅表示電源故障。電壓輸入 (單極性 )0～ 10V 和 0～ 5V，電流輸入為 0～ 20 據(jù)字格式單極性全量程 0～ 32000，雙極性，全量程 2000，模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于 300μs，模擬量輸入響應(yīng)時(shí)間 共模抑制 40DC 0模電壓信號(hào)電壓 +共模電壓 (必須小于等于 12V)，輸入阻抗不小于 10大輸入電壓 30V， 換器分辨率 12 位，最大輸入電流 30此，對(duì)于八個(gè)壓力傳感器的八個(gè)模擬量信號(hào)，采用兩個(gè) 擬量輸入模塊便可以完全滿足。 電動(dòng)閥的選用 電動(dòng)閥通常由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 閥門(mén) 連接起來(lái)，經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試后成為電動(dòng)閥。電動(dòng)閥使用電能作為動(dòng)力來(lái)接通電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)動(dòng)作。從而達(dá)到對(duì)管道介質(zhì)的開(kāi)關(guān)或是調(diào)節(jié)目的。電動(dòng)閥用于氣體和風(fēng)系統(tǒng)管道介質(zhì)流量的模擬量調(diào)節(jié)，是 制。在大型閥門(mén)和風(fēng)系統(tǒng)的控制中也可以用電動(dòng)閥做兩位開(kāi)關(guān)控制。電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，開(kāi)或關(guān)動(dòng)作完成需要一定的時(shí)間模擬量的，可以做調(diào)節(jié)。 電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，比較耐電壓沖擊。電磁閥是快開(kāi)和快關(guān)的，一般用在小流量和小壓力，要求開(kāi)關(guān)頻率大的地 方電動(dòng)閥反之。電動(dòng)閥閥的開(kāi)度可以控制，狀態(tài)有開(kāi)、關(guān)、半開(kāi)半關(guān)，可以控制管道中介質(zhì)的流量而電磁閥達(dá)不到這個(gè)要求。 電動(dòng)減壓閥是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在壓力控制領(lǐng)域的典型應(yīng)用。電動(dòng)減壓閥通過(guò)調(diào)節(jié)一次側(cè)流體的動(dòng)壓頭，達(dá)到控制減壓閥后壓力的目的。本類(lèi)閥門(mén)在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。電動(dòng)減壓閥是減壓設(shè)備、壓力調(diào)節(jié)設(shè)備的一種典型應(yīng)用。電動(dòng)減壓閥廣泛應(yīng)用于換熱站熱源及生產(chǎn)工藝設(shè)備前蒸汽壓力調(diào)節(jié)。暖通空調(diào)、給排水系統(tǒng)或設(shè)備水力壓力調(diào)節(jié)。藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 液位控制。電動(dòng)減壓閥特點(diǎn)是：電動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，二次壓力穩(wěn)定，控制精度高。操作簡(jiǎn)便，只需通過(guò)控制器修改二次 壓力設(shè)定。運(yùn)行平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)。 列電動(dòng)式減壓閥是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在壓力控制領(lǐng)域的典型應(yīng)用。通過(guò)調(diào)節(jié)一次側(cè)流體的動(dòng)壓頭，達(dá)到控制減壓閥后壓力的目的。 在本課題選擇電動(dòng)閥時(shí)，我為了滿足軍事工業(yè)的需要選擇了軍工產(chǎn)品 壓力傳感器的選用 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可 以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器 。如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。 因?yàn)槲覀儽鞠到y(tǒng)是基于航天軍工產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的，所以對(duì)設(shè)備的精度，穩(wěn)定要求較高。最終我們選用了軍工產(chǎn)品 701 所生產(chǎn)的 應(yīng)變式 壓力傳感器。 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 硬件系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 底層 硬件系統(tǒng)是由西門(mén)子的 電器、電動(dòng)閥等組成，系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖。 圖 3系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖 在本系統(tǒng)中，我利用 氣控制作為整個(gè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì) 控制實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力傳感器模擬信號(hào)的處理 ，通過(guò) 動(dòng)來(lái)控制繼電器的輸出，同時(shí)來(lái)控制電動(dòng)閥、電動(dòng)解壓閥的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。 壓力傳感器 電動(dòng)減壓閥 動(dòng)閥 電氣控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng) I/O 系統(tǒng) 筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)既定控制任務(wù)的主要部分，設(shè)計(jì)一個(gè)完整，穩(wěn)定的 制系統(tǒng)需要將系統(tǒng)各方面要求綜合考慮，對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)和工藝要求一條一條的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行整體考慮形成最終的系統(tǒng)總體初型。 在這部分中我首先對(duì)系統(tǒng)各方面的要求進(jìn)行了逐條審核，對(duì)它要求實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了一一過(guò)濾，然后針對(duì)這些要求進(jìn)行了逐個(gè)的程序編制，最后將所有得單獨(dú)程序通篇考慮進(jìn)行了編制融合，加入主程序中，最后形成了整體的控制程 序。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 控制程序需要實(shí)現(xiàn)的主要功能有： (1)同時(shí)可以進(jìn)行 5 個(gè)產(chǎn)品的密封性 ，耐壓性 檢測(cè)； (2)實(shí)現(xiàn)模擬量的顯示； (3)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的斷線檢測(cè)； (4)實(shí)現(xiàn)模擬量的過(guò)大過(guò)小的處理 (5)能夠精確測(cè)試壓力范圍在 35壓性試驗(yàn)。 系統(tǒng)可以進(jìn)行對(duì) 5 個(gè)以下產(chǎn)品的檢測(cè)，但是必須是同一壓力之下。在檢測(cè)時(shí)需要將 8 個(gè)壓力模擬量轉(zhuǎn)化以后顯示出來(lái)。同時(shí)系統(tǒng)還得實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力傳感器是否斷線進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)模擬量過(guò)大或過(guò)小時(shí)，將其進(jìn)行處理，超過(guò) 20 20算。 系統(tǒng)的框架和工作過(guò)程 系統(tǒng)入口連接 35源，在入口安裝手動(dòng)截止閥，控制整個(gè)氣路系統(tǒng)的總氣源，便于在斷電、檢修等情況下使用；在手動(dòng)截止閥之后設(shè)置過(guò)濾器，以防止氣源中多余物流入系統(tǒng)從而導(dǎo)致閥門(mén)及其它零、部件損壞的現(xiàn)象。 整個(gè)氣路系統(tǒng)由三大部分組成，第一部分是氣源進(jìn)氣部分，用于為后續(xù)部分提供測(cè)試壓力。第二部分是 4 路壓力選擇支路： 當(dāng)測(cè)試壓力為 10～ 27采用 級(jí)減壓 ； 當(dāng)測(cè)試壓力為 1～ 101則采用二級(jí)減壓 ， 通過(guò) 減壓器分別將壓力調(diào)節(jié)到 1～ 101第三部分是 5條測(cè)試支路，屬于比較復(fù)雜的并發(fā)事件，也是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)要求五路功能相同，均用于測(cè)試被測(cè)件的氣密性能。它們可以同時(shí)工作，也可以單獨(dú)工作。 5條測(cè)試支路壓力的調(diào)節(jié)，是通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 打開(kāi)和關(guān)閉以及限流孔板共同完成的。壓力變送器8 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各路壓力的變化，完成穩(wěn)壓及保壓的要求。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 保壓結(jié)束以及系統(tǒng)漏氣情況下，進(jìn)行放氣。調(diào)節(jié)閥，回到初始狀態(tài)。 總 開(kāi) 始打 開(kāi) D K 1打 開(kāi) D K 2第2路第3路第4路第 1 路4 條 選 擇 支 路第 1 路 開(kāi) 始打 開(kāi) D K 4 ， P 4 到 設(shè) 定 值關(guān) 閉 D K 4第 1 路 穩(wěn) 壓第 1 路 保 壓打 開(kāi) D K 9 進(jìn) 行 放 氣放 氣 完 畢 ， 關(guān) 閉 D K 9第 一 路 結(jié) 束 嗎 ？等 待 D K 1 ， 進(jìn) 行 排 氣 ， 然 后 關(guān) 閉 其 他 電 機(jī)總 結(jié) 束測(cè)試第2路測(cè)試第3路測(cè)試第4路測(cè)試第5路5 條 測(cè) 試 支 路測(cè) 試 第 1 路圖 4程序流程圖 測(cè)試開(kāi)始前，首先必須選擇被測(cè)件的壓力等級(jí)，即確定 4 路選擇支路哪一路有效。這里假定選擇的是 27~35路，即第 1 支路。按下總開(kāi)始按鈕，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)，然后 開(kāi)。 開(kāi)后程序處于選擇等待狀態(tài)。當(dāng)按下第一路開(kāi)始按鈕后，第一路氣密性檢測(cè)開(kāi)始。打開(kāi) ，氣體通過(guò)限流孔緩慢到達(dá) ，當(dāng)達(dá)到第一路設(shè)定的壓力值時(shí)，關(guān)閉 達(dá)下限位，開(kāi)始第一路穩(wěn)壓，穩(wěn)壓完畢自動(dòng)開(kāi)始保壓，保壓時(shí)間到，打開(kāi) 行放氣；當(dāng) 壓力下降到關(guān)閉值（ ，關(guān)閉 一路一次氣密性檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，重新設(shè)定參數(shù)后，可以開(kāi)始第二次測(cè)試。點(diǎn)擊第一路結(jié)束按鈕，第一路在進(jìn)行完這次試驗(yàn)后自動(dòng)處于等待狀態(tài)。其他幾路工作過(guò)程同第一路，它們可以和第 1 路同時(shí)工作，互不影響。當(dāng)五路都結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)排氣，排氣完畢，關(guān)閉所有電動(dòng)閥。 程序梯形圖見(jiàn)附錄 2. 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 統(tǒng) I/O 地址分配 對(duì) 統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要想讓其依據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的方式來(lái)處理現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，就必須合理安排 I/O 地址，把其分配到 端口，這樣就確保了 輸入輸出與我們想實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。 表 3數(shù)字量輸入 口 地址 輸入點(diǎn)含義 1 ) 14 3 4 5 6 7 8 9 停按鈕信號(hào)輸入 10 1M 輸入信號(hào)公共端（ 004） 11 限（全關(guān)） 12 限（全開(kāi)） 13 限（全關(guān)） 14 限（全開(kāi)） 15 限（全關(guān)） 16 限（全開(kāi)） 17 2M 外部電源 0V（ 008） 18 ) 329 限（全關(guān)） 20 限（全開(kāi)） 21 限（全關(guān)） 22 限（全開(kāi)） 23 限（全關(guān)） 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 24 限（全開(kāi)） 25 限（全關(guān)） 26 限（全開(kāi)） 27 限（全關(guān)） 28 限（全開(kāi)） 29 限（全關(guān)） 30 限（全開(kāi)） 31 限（全關(guān)） 32 限（全開(kāi)） 33 限（全關(guān)） 34 限（全開(kāi)） 35 限（全關(guān)） 36 限（全開(kāi)） 37 限（全關(guān)） 38 限（全開(kāi)） 39 限（全關(guān)） 40 限（全開(kāi)） 41 限（全關(guān)） 42 限（全開(kāi)） 43 限（全關(guān)） 44 限（全開(kāi)） 45 限（全關(guān)） 46 限（全開(kāi)） 47 限（全關(guān)） 48 限（全開(kāi)） 49 0 1M， 2M 外部電源 0V（ 008） 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 表 3數(shù)字量輸出 口 地址 輸出點(diǎn) 1 ) 10 2 1L 4 點(diǎn)輸出端公共端 3 轉(zhuǎn) 4 轉(zhuǎn) 5 車(chē) 6 轉(zhuǎn) 7 2L 3 輸出端公共端 8 轉(zhuǎn) 9 車(chē) 10 轉(zhuǎn) 11 3L 3 輸出端公共端 12 轉(zhuǎn) 13 車(chē) 14 轉(zhuǎn) 15 ) 8 16 1L 4 輸出端公共端 17 0 轉(zhuǎn) 18 1 車(chē) 19 2 轉(zhuǎn) 20 3 轉(zhuǎn) 21 2L 4 輸出端公共端 22 4 車(chē) 23 5 轉(zhuǎn) 24 6 轉(zhuǎn) 25 7 車(chē) 26 ) 322 27 1L 11 輸出端公共端 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 28 轉(zhuǎn) 29 轉(zhuǎn) 31 車(chē) 32 轉(zhuǎn) 33 轉(zhuǎn) 34 車(chē) 35 轉(zhuǎn) 36 轉(zhuǎn) 37 1.. 車(chē) 38 轉(zhuǎn) 39 轉(zhuǎn) 40 2L 11 輸出端公共端 41 車(chē) 42 轉(zhuǎn) 43 轉(zhuǎn) 44 車(chē) 45 轉(zhuǎn) 46 轉(zhuǎn) 47 車(chē) 48 轉(zhuǎn) 49 轉(zhuǎn) 50 車(chē) 51 轉(zhuǎn) 52 3L 10 輸出端公共端 53 轉(zhuǎn) 54 車(chē) 55 轉(zhuǎn) 56 轉(zhuǎn) 57 車(chē) 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 58 轉(zhuǎn) } 59 轉(zhuǎn) } 60 車(chē) } 61 62 15 ) 8 16 1L 4 輸出端公共端 17 0 轉(zhuǎn) } 18 1 轉(zhuǎn) } 19 2 車(chē) } 20 3 轉(zhuǎn) } 21 2L 4 輸出端公共端 22 4 轉(zhuǎn) } 23 5 車(chē) } 24 6 鳴器 25 7 表 3模擬量輸入 號(hào) 模塊端口 地址 備 注 ) 1 1 力變送器 1 2 2 力變送器 2 3 3 力變送器 3 4 4 力變送器 4 ) 5 1 力變送器 5 6 2 力變送器 6 7 3 力變送器 7 8 4 力變送器 8 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 分關(guān)鍵程序的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序是一個(gè)較為龐大的系統(tǒng)，某些程序段是本設(shè)計(jì)中特有的且某些程序段在本程序整體設(shè)計(jì)中占有很重要的地位，甚至起到至關(guān)重要的作用，通過(guò)把這些子程序有機(jī)的組還在一 起從而形成了整個(gè) 統(tǒng)的程序部分。 模擬量值和 A/D 轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換 在本氣密性臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，有對(duì)多個(gè)壓力值的控制。這些壓力值都是模擬量值，無(wú)法用控制數(shù)字量的方法來(lái)對(duì)它們進(jìn)行控制。這就需要我們把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，即用 A/D 轉(zhuǎn)換來(lái)解決這一問(wèn)題。 在這里假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 m（如： 4—20 A/D 轉(zhuǎn)換后數(shù)值為 m（如： 6400—32000），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 A， A/D 轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為 D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系 A＝ f（ D）可以表示為數(shù)學(xué)方程： A＝（ D－ ×（ （ （ 4 根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù) D 值計(jì)算出 A 值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系 D＝ f（ A）可以表示為數(shù)學(xué)方程： D＝（ A－ ×（ （ （ 4 在 藥筒幾何誤差 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，測(cè)試用的壓力變送器，當(dāng)壓力達(dá)到滿量程60，壓力變送器的輸出電流是 20數(shù)值是 32000?？梢?jiàn)，每毫安對(duì)應(yīng)的 A/D 值為 32000/20，測(cè)得當(dāng)壓力為 0，壓力變送器的電流應(yīng)為 4（ 32000/20） ×4 ＝ 6400。由此得出， 數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值（單位為 計(jì)算公式為： 藥筒 幾何誤差自動(dòng)檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 試裝置 圖 4模擬量顯示 值＝ (值－ 6400)(60－ 0)/(32000－ 6400)＋ 0 （ 4 即： 值＝ 60* (值－ 6400) /25600 （ 4 壓力傳感器斷線檢測(cè)程序 在系統(tǒng)測(cè)試中很大部分依賴(lài)于壓力傳感器的準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量，因此對(duì)壓力傳感器的正常工作與否顯得至關(guān)重要。