飛機機輪徑側向壓力自動檢測系統畢業論文-資料下載頁

【導讀】機機輪進行靜態力學性能測試。以驗證機輪在最大靜載荷和最大限制載荷下的承受。目前國內現有的兩臺徑側向機輪試驗臺都研制于二十世紀七十年代，絕大部。本文就該試驗臺的電氣控制部分的系統設計、硬件選型、硬件電路實現、軟件設計做出了詳細介紹。最后進行了系統的實驗室調試，將系統。在實際應用中，系統的可靠性和穩定性得到了很好的驗證，采用PID控制算。法通過現場調試取得了較好的控制效果。

　　

【正文】 兩個放大器 ERITE 的工作電源。 QC1 是轉換開關，切換手動控制與自動控制模式。在手動控制時采用電位器模擬給定， RP RP2 是兩個模擬給定電位器，位于控制臺上，可以由操作員手工控制。在自動控制時采用 PLC 的模擬量輸出信號給定。 3KA、 4KA 為通道開關，為保證徑側向電機空載啟動，所以只有在電機啟動 5s 后這兩個開關才閉合，從而確保系統的安全。 FU 是熔斷器，作為電路短路保護。 QC1 是一旋轉開關，當其旋到左側時 5 和 6， 7 和 8， 13 和 14， 15 和 16 連接，試驗臺處于手動控制模式下。當 QC1 旋轉至右側時 1 和 2， 3 和 4， 1 和 10， 11 和 12 連接其他觸點斷開，試驗臺處于自動控制模式下。當 QC1 旋轉在中間時，試驗臺無法控制載荷壓下。 圖 34 比例溢流閥電氣圖 4 9 12 14 16 1 3 6 8 11 10 13 15 2 5 7 飛機機輪徑 側向自動化試驗 第三章 徑側向試驗臺計算機控制系統硬件設計 23 保護電路與電磁兼容性 保護電路設計 本文設計中主要做了如下電路保護設計： 在圖 34 電機控制主電路圖中，開關 QF1， QF2， QF3， QF4 是自動空氣開關，空氣開關本身具備了短路電流跳閘和欠壓跳閘 [21]功能，可以實現短路電流和欠壓保護。其中 QF4 是單相自動空氣開關，用于控制電路的短路保護，其余為三相自動空氣開關，用于主電路保護。還有在其他的電源進線中設置了熔斷器 FU，進一步加強了系統的安全性。 對于電機還設計了缺相保護，其作用是當三相交流電動機缺相運行時，或者三相電源嚴重不對稱時，發出動作信號，通過 數據采集卡 跳閘，切斷電源，以保護電機。 A、 B、 C 為三相電源， N 為零線。該電路根據三相交流電不平衡負載時 [22]中心點偏移，從而產生一個偏移電壓，該偏移電壓通過橋式二極管整流電路將該不平衡電壓信號轉換為直流信號。再通過電阻分壓、電容濾波、穩壓二極管穩壓，在電路中得到一個較穩定的直流電壓信號。再通過光電隔離器將該信號輸入到 數據采集卡的開關量輸入 中。 COM 端口為公共端， Input 端口接 數據采集卡 的輸入口。電路如圖 35 所示。 A B CC 1 C 2 C 3ND 1D 2D 3D 4R 2R 1C 4VW VC o mI n p u t 數字量輸出模塊是直接驅動 24V 的直流繼電器。繼電器線圈是電 感性負載，在關斷過程中會產生很高的 di/dt，即產生瞬時高壓，容易將 PLC 數字量 輸出口擊穿而損壞，為此在繼電器旁路上并聯一個續流二極管，構成關斷電流回路，保護 SM322圖 35 電機缺相保護電路圖 飛機機輪徑 側向自動化試驗 第三章 徑側向試驗臺計算機控制系統硬件設計 24 的輸出口。續流二極管選擇 IN4007。 KA 是直流繼電器， HL是指示燈。其電路原理圖如圖 36 所示。 H LK A續 流 二 極 管 圖 36 數字量輸出模塊輸出口保護電路 電磁兼容性 電磁兼容性（ EMC） 是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾能力。因此， EMC 包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指系統對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。 本系統電磁干擾主要體現在如下幾個方面： ； ； ； 其中包括四種不同的耦合機理的干擾源：電耦合、電容耦合、電感耦合及射頻耦合等。 為了確保 機輪徑側向自動化試驗裝置 計算機控制系統的電磁兼容性，本文采取了以下的幾項措施 。 ，確保控制系統大面積和低阻抗與大地接觸； ，將電源線、信號電纜、數據電纜分類別放在不同的電纜槽中，避免相互干擾； ，以盡可能接近接地表面附近； ，并將屏蔽線兩端連接在機柜外殼的屏蔽地上，以衰減磁、電以及電磁干擾對電纜的影響； /保護接地母線和機柜外殼之間為低阻抗連接。 通過以上設計措施，有效地減少了電磁對系統的干擾，經系統實際運行表明，電磁兼容性設計已把電磁干擾 對系統的影響控制在了有效范圍。 飛機 機輪 徑 側向自動化試驗裝置 第四章 系統軟件設計 25 第四章 系統軟件設計 徑側向自動化控制系統中，人機界面的設計是十分重要的環節， 它不僅關系到控制系統的完整性和穩定性，而且關系到只能控制系統可用性和適用程度 。 上位機 軟件設計 組態軟件設計 上位機組態軟件的設計也是本系統設計中十分重要的環節，設計好壞直接關系到智能控制系統的可實用性和可操作性，并且對系統設計中應滿足的各種不同功能的實現，主要從系統響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面加以考慮，另人機界面的友好程度也關系到操作人員對系統的理解 程度和掌握熟練度。 基于本文設計的智能控制系統，組態軟件應實現如下功能和要求： ； [20]； ； ； [21]； ，用通用組態軟件開發的應用程序，當現場 (包括硬件設備或系統結構 )或用戶需求發生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級； ，通用組態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，用戶不需掌握太多的編程語言技術 [22]，就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能； (8) 通用性，根據工程實際情況，利用通用組態軟件提供的底層設備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I／ O Driver、開放式的數據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程。 從本文設計出發， 上位機應用軟件的開發最終選用了開物 2020(Controx 2020)組態軟件。 ControX2020 是一種國內主流的工控組態軟件，是運行于 Windows20WindowsNT、 WindowsXP 操作系統的工業監控系統支撐軟件。作為 HMI/SCADA工具軟件，其采用真正的 Client/Sever 體系結構，支持實時數據共享和分布式歷史數據庫；接口完全符合 OPC 國際標準，提供方便、高性能的 I/O 驅動；在軟件提供的平臺上，輕松地實現復雜的控制畫面和控制策略的構造，并得到及時準確的報表。飛機 機輪 徑 側向自動化試驗裝置 第四章 系統軟件設計 26 降低設計成本的同時，提高了執行的可靠性和靈活性，所提供的功能均滿足本文系統的設計要求。 Controx2020 提供了工業組態軟件所需要的各種功能。如：現場圖、設備和標簽、動畫連接、趨勢圖、報警和事件、歷史記錄 、系統安全等。甚至還包括了總貌圖、系統圖、菜單系統、數據分析表、配方管理、 ODBC 接口、軟邏輯接口、 Web Server等部分。重要的是 ControX2020 還提供了基于 Pascal 的腳本函數。腳本函數包括了數學函數 、 類型轉換函數 、 日期時間函數 、 圖頁函數 、 多媒體函數 、 文件操 作函數 、系統函數 、 報表函數 、 趨勢函數 、 用戶管理函數 、 ODBC 函數 、 配方函數 、 報 警函數 十三個大類的所有函數。所以對于各種邏輯控制，數據處理能夠較方便的用編程實現。 在與外部通信方面， ControX2020 不僅提供了與國內外廣大 PLC 常用品牌的通訊驅動程序，還提供了與各種品牌板卡、變頻器、智能儀表以及智能模塊的數據通訊連接。同時開物 2020 系統的節點通過多種硬件連接方式還可以與包括標準串口(用于提供 RS232 或 RS485/422 連接方式的硬件設備 )、調制解調器 Modem、以太網口（用于提供 TCP/IP 通訊方式的硬件設備）在內的多種標準通信接口的通信。 基于所選用的開物 2020 上 位機組態軟件，本系統設計的上位機應用軟件采用模塊化設計思想對人機界面軟件做出設計。其結構原理框圖如下圖 41 所示 。 人 機 界 面數 據 管 理模 塊控 制 操 作模 塊數 據 處 理模 塊報 表 模 塊報 警 模 塊安 全 功 能模 塊顯 示 模 塊 打 印 模 塊開關量控制參數設定壓力曲線模擬量數值開關量控制實時數據歷史數據過程數據模糊規則初始化參數故障信息曲線圖數據報表事件信息操作級別用戶自定義聲光報警屏顯報警畫面報警歷史數據查詢數據 圖 41 上位機應用軟件結構原理框圖 飛機 機輪 徑 側向自動化試驗裝置 第四章 系統軟件設計 27 上位機軟件各功能模塊設計 利用開物 2020 組態軟件開發的上位機應用軟件主要以模塊化思想進行設計，其中包括控制模塊、顯示模塊、數據管理模塊、數據處理模塊、報警模塊、報表模塊、安全功能模塊及打印模塊，各模塊之間相互聯系，由主程序進行調用，以共同完成某一控制任務實現如下幾個主要功能： 、試驗數據監控； 、顯示系統的試驗參數及相關設備的運行狀態； ，自動生產各種數據報表（實時數據報表、歷史數據報表）； 。當系統異常時，根據各點信息判斷故障來源，并通過界面報警提醒現場操縱者排除故障； ，存入數據庫，形成實時報警事件顯示和歷史報警事件顯示。 其中主操作界面如圖 42 所示。 控制操作模塊主要完成對全系統設備進行在線實時 控制，如對電機的啟停、加壓全自動控制等。其中系統全部開關量由控制操作模塊向下位機發出指令，也包括 圖 42 徑側向試驗臺 控制系統主界面 飛機 機輪 徑 側向自動化試驗裝置 第四章 系統軟件設計 28 系統由于故障而需要執行的系統整體停止的操作指令。另對 PLC 程序參數設定值也有此模塊來完成，包括下位機運行初始值的設定、加載停留時間設定、回程保持時間、過壓保護設定值、加壓啟動判斷值等。 徑側向試驗臺報表及 報警 區，顯示著最近的一次加壓時間，最近一次實驗停止時間 ，供操作者對數據進行查詢時參考，在報表中可以查詢各種重要的歷史數據，比如說： 采樣時間、徑向壓力、側向壓力、徑向位移、側向位移等，下方的 報警區，實時監測著徑側向 輪胎試驗臺的狀態，一旦發生任何事故都會及時準確的提供故障報警信號，為整個試驗臺載荷試驗的順利進行提供了保障，為方便的查詢以前的試驗記錄，在徑側向試驗臺報表及報警區有各一個“查詢以前時間” 按鈕，連接著外部的 access 數據庫，在這個數據庫中保存著以前每次試驗的時間，操作人員，以及一些備注文字，供操作者查詢數據時參考。 在外部數據庫中，可以方便的對每條記錄進行修改操作，也可以根據需要對數據庫中的每條記錄進行刪除或增加新的記錄。這些設置都大大方便了操作者對數據庫的使用。 數據處理模塊利用實時數據和歷史數據，計算主要 性能指標，試驗成敗結果和一些數據結果處理值用于報表生成模塊之用。系統設計中主要考察聯合加載時徑側向壓力值的比值大小，是否符合系統設計時模擬飛機機輪實際著陸時所產生的滑動摩擦系數；破壞性實驗中最后系統回程保持階段所施加的最大壓力值是否超過機輪破壞性試驗設定值，如果試驗數據判斷未達到或超過此設定值，則判定此次試驗失敗，并記錄下來。 報警模塊當某一模擬量，如壓力、位移等，測量值超過系統給定的范圍或當次試驗設定范圍，或某一開關量，如電機啟停標志、閥門開閉、通訊網絡故障等發生變位時，可根據不同的需要發出不同等級的報警 信息。如輸入到報警表、屏幕顯示報警信息、聲光報警等，并依據報警信息推出相應的動態報警畫面。 報表模塊提供自動生成本次試驗結果報表，同時對歷史數據也可以按報表模式生成，并詳細記錄每次試驗的名稱，試驗時間和試驗人員等等，同時記錄著所查詢的當次載荷試驗的壓力曲線圖。在報表自動生成中，主要提供試驗加載中每一級的中間數據，然后對每級數據自動生成徑側向載荷比，作為是否滿足實驗要求做判斷。對于每一中間級的數據，采取最大采樣值為標準，以方便操作員對每級加壓是否超過限定精度標準做出判斷。最后在第 10 級結束段，如果試驗最大實際 加壓值未超過設定值，則提示本次破壞性試驗失敗，從而提示開始新一次的試驗。 打印模塊可以實現報表和曲線圖型打印以及各種事件和報警記錄的實時打印。試驗數據被保存到外部數據庫中，通過調用打印模塊從而現實各歷史數據的打印或條件查詢結果的打印，其中提供功能強大的多條件查詢，以方便用戶需求。 通過以上模塊化的設計，使應用軟件的編程顯得