导弹发射架液压系统改进设计和plc控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

导弹发射架液压系统改进设计和plc控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

页 回 油路：缸 9a 和 9b 无杆腔 阀 5b 下位 油箱 2。 此时，并联同步缸 9a 和 9b 同步上升（活塞杆固定）。 上升到位后，松开 5b 手柄，液压泵经多路换向阀 5b 中位卸载。 水平工作台 D 上升，由多路换向阀 5f 控制，分流集流阀 12b 控制并联同步缸 9a 和 9b 同步上升。 油路状况同水平工作台 C 类似。 水平工作台下降 水平工作台 C 下降由多路换向阀 5b 控制，此时多路换向阀 5b 处于上位。 其油路走向为： 进油路：泵 1 → 阀 4 → 阀 15 → 阀 5b → 缸 9a 和缸 9b 无杆腔； 回油路：缸 9a 和缸 9b 有杆腔 → 分别经阀 10a 和阀 10b → 阀 12a → 阀 5b → 油箱 2。 此时缸9a 和缸 9b 同步下降。 下降到位后，松开手柄，使液压泵经多路换向阀 5b 中位卸载。 水平工作台 D 下降，由多路换向阀 5f 控制，分流集流阀 12b 控制缸 9c 和 9d 同步下降完成。 油路状况同水平工作台 C 类似。 水平工作台调平 水平工作台上升和下降过程中，由于同步液压缸的制造误差、油液泄露、等量分流集流阀等误差的影响，使两个同步缸产生误差。 为消除同步误差，系统中采用了补油回路，以消除同步缸上升到终点后所产生的同步积累误差。 水平工作台 C 补油调平油路的工作状况是： 如 果缸 9b 上升到位，而缸 9a 还没到位时，将多路换向阀 5c 处于上位。 其补油路走向为： 进油路：泵 1 → 阀 4 → 阀 15 → 阀 5c → 阀 13a → 阀 10a → 缸 9a 有杆腔； 回油路：缸 9a 无杆腔 → 阀 5b（阀 5b 依然处于下位） → 油箱 2。 缸 9a 相继上升下位。 如果缸 a 到位，而缸 b 还没有到位时，将阀 5c 手柄前推发信补油。 此时阀 5c 处于下位。 其补油路走向为： 进油路：泵 1 → 阀 4 → 阀 15 → 阀 13b → 阀 10b → 缸 9b 有杆腔； 回油路：缸 9b 无杆腔 阀 5b（下位） → 油箱 2。 缸 9b 相继 到位。 缸 9c 和缸 9d 同步积累误差，由多路换向阀 5e 发信补油消除。 油路状态同缸 9a 和 9b 类似。 水平工作台下降时产生的同步积累误差也必须在上升到位后补油消除。 平台液压系统特点分析： 系统执行元件多，换向操作频繁。 为减少换向元件数量，简化油路连接，方便操作，采用多路换向阀，多路换向阀将滑阀、溢流阀、单向阀复合在一起，油路并联，中位卸载。 陕西理工学院毕业论文 第 10 页 共 41 页 回转平台采用串联同步缸驱动，回油节流调速。 水平工作台用等量分流集流阀控制两个并联同步缸实现双向速度同步。 采用补油调平保证较高的同步精度。 开闭锁液压缸采用并联同步 液压实现位置同步。 由于开锁同步要求不高，故系统中未采用补油措施。 陕西理工学院毕业论文 第 11 页 共 41 页 3 方案 设计与 比较 与选择 液压系统为导弹发射车提供动力源，该系统运行的可靠性在不同程度上影响着导弹发射车的工作性能，因此，在导弹发射设备中 ,液压系统是最主要的系统之一 ,液压系统的状态反映了发射设备的工作状态 ,因此 ,无论是在发射设备工作过程中 ,还是在对其进行故障诊断、状态监测过程中 ,对液压系统状态参数的检测都显得非常重要。 在各种型号的发射设备中 ,在液压系统的关键点上 ,都设置有测量压 力、流量的仪表 ,但由于条件限制 ,这类测量点不可能设得很多 ,因此 ,要靠有限的几个点位的参数来分析整个液压系统的状态 ,是非常困难的。 要对正投入使用的发射设备液压系统的状态进行全面分析 ,必须尽可能多地设置流量、压力、温度等测量点 ,但增设新的接触式测量仪表 ,势必改变原系统的状态。 因此 ,对导弹发射架液压系统的改进及实现 PLC 控制具有非常重要的意义。 表 各种动力形式的比较 动力形式 优点 缺点 炮式 可使导弹获得极大的初速度，对快速捕捉目标与命中目标十分有利 导弹及其上仪器，设备经受极大的冲击过载，只适用于设 备简单的小型反坦克导弹上 液压式 快速性好，功率大，功效高 设备精密、复杂、故障率高，维修困难，不宜野外作业 压缩空气式 利用高压气体作为动力源，能将导弹高速弹出 设备庞大、笨重、大容量的高压气缸工艺制作困难 液压 气压式 其优点是液压式与空气压缩式的叠加 缺点也是液压式与空气压缩式的叠加 燃气式 将火药的化学能转化为推动导弹运动的功能，能量大，但体积并不大，设备也不复杂，燃气发生器本质上是个固体火箭发动机，可燃气温度高（一般在 1500℃以上），不仅对本身热设计造成困难，也对弹上 的设备及发射设施 陕西理工学院毕业论文 第 12 页 共 41 页 液压式动力形式相对于其他动力方式发射形式而言，具有快速性好、功率大、功效高的优点，但其 在设计使用中，设备精密，复杂，故障率高，维修困难，不宜有野外作业等缺点。 由于其操作的复杂性及设备的精密性等，在导弹发射时，对操作人员要求极高，要经过长时间、大量重复训练和相互默契配合才可完成发射前操作，人为因素很大，控制精度低。 为了减少、避免液压系统所带来的不利因素，我们需要在原有系统上进行合理的改进；而为了排除人为因素导致的发射问题，需将原有的手工配合操作发射改用 PLC 控制。 随着 PLC 技术的日臻成熟，它以速度快，性能好，可靠性高的特点在工业控制领域得到了广泛的应用。 由 PLC 为主组成的控制系统代表着当前机电 设备电气控制的先进水平，发展迅速，前景广阔。 PLC 的选择 PLC 的选型方法 在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 PLC 及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用 PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统， PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。 熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程 设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择直接装在发射筒内 构成威胁 燃气 蒸汽式 在燃气式弹射装置的燃气发生器后面加装水冷却器，使燃气气温降低后进入作动筒，因此能量得意充分利用，并且可调，压力变化平稳，内弹道参数较理想 装置较燃气式复杂，体积也增大，成本增加 电磁式 实质上一个特殊的直线电动机，电磁发射是利用电磁能量、无声、无光、五污染，对导轨与设备五侵蚀，弹射后可以获得很大的出轨速度 设备庞大、复杂，技术难度大，强大的电磁场会影响到弹上设备的正常工作 陕西理工学院毕业论文 第 13 页 共 41 页 有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。 （ I/O）点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～ 20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中 用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。 为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10～ 15倍，加上模拟 I/O 点数的 100倍，以此数为内存的总字数（ 16位为一个字），另外再按此数的 25%考虑余量。 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编 程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 (一 )运算功能 简单 PLC 的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通 PLC 的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型 PLC 中还有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能。 随着开放系统的出现，目前在 PLC 中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。 设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。 大多数应用场合，只需要逻辑运算和 计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID 运算等。 要显示数据时需要译码和编码等运算。 (二 )控制功能 控制功能包括 PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。 PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。 例如采用 PID 控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、 ASC 码转换单元等。 (三 )通信功能 大中型 PLC 系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如 TCP/IP），需要时应能与工厂管理网 陕西理工学院毕业论文 第 14 页 共 41 页 （ TCP/IP）相连接。 通信协议应符合 ISO/IEEE 通信标准，应是开放的通信网络。 PLC 系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（ RS2232C/422A/423/485）、 RIO 通信口、工业以太网、常用 DCS 接口等；大中型 PLC 通信总线（含接口设备和电缆）应 1： 1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 PLC 系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于 1Mbps，通信负荷不大 于 60%。 PLC 系统的通信网络主要形式有下列几种形式： 1） 1台 PLC 为主站，多台同型号 PLC 为从站，组成简易 PLC 网络； 2） 1台 PLC 为主站，其他同型号 PLC 为从站，构成主从式 PLC 网络； 3)专用 PLC 网络通过特定网络接口连接到大型 DCS 中作为 DCS 的子网； 4）专用 PLC 网络（各厂商的专用 PLC 通信网络）。 为减轻 CPU 通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。 (四 )编程功能 离线编程方式： PLC 和编程器公用一个 CPU，编程器在编 程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在线编程方式： CPU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 （五）几种标准化编程语言： 顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块 图（ FBD）三种图形化语言和语句表（ IL）、结构文本（ ST）两种文本语言。 选用的编程语言应遵守其标准（ IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如 C， Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。 (五 )诊断功能 PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 通过软件对 PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员 技术能力的要求，并影响平均维修时间。 (六 )处理速度 PLC 采用扫描方式工作。 从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续间小于扫描时间，则 PLC。