飞机机轮径侧向压力自动检测系统毕业论文(编辑修改稿)

飞机机轮径侧向压力自动检测系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

互相连接并互相交换信息，协调各方面的工作，共同完成 DCS 的整体功能。 DCS 通过分散系统来分散系统的危险。 这样保证了当某一台设备或某一部分出现故障时不会导致整个系统瘫痪。 当今流行的 DCS 国外的有 Honeywell 公司的 TDC300、横河公司的 CENTUM，国内的有电子部六所的HS20OO 系统。 PLC 是 20 世纪 60 年代末在继电器控制系统的基础上开发出来的。 经过十几年的发展， PLC 己不仅能实现继电器控制所具有的逻辑判断、计时、计数等顺序控制，同时还具有 了执行算术运算，对模拟量进行控制等功能 [14]。 而且 PLC 很好地解决了工业控制领域普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。 与一般的计算机有许多优点，其主要表现在 : 1) 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是 PLC 的最突出特点之一。 PLC 的平均无故障时间可达几十万小时。 PLC 专为在工作环境比较恶劣的条件下应用而设计， PLC 采取了一系列措施，在硬件设计方面，首先选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固、简化安装，使它易于抗振动冲击，对印刷电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施，而且在电路、结 构以及工艺上采取一些独特的方式。 例如在输入输出 (I/O)接口电路都采用光电隔离，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能。 各输入端均采用 RC 滤波器，对于一些高速输入端则采用数字滤波，其滤波时间常数可由指令设定；各模块均采用屏蔽措施，防止辐射干扰；采用优良的开关电源。 所有这些使得 PLC 能置于有很强的电噪声与电磁干扰、机械振动和湿度很大的地方。 2) 编程简单易学，使用方便 用微机实现自动控制，常使用汇编语言以及其他高级语言，要求使用者具有一定水平的计算机软件和软件知识。 而 PLC 采用面向控制过程、面向问题的 “自然语言 ”编程，容易掌握。 大多数 PLC 使用梯形图 LAD、连续功能图 CFS 和语句表。 尽管现代 PLC 也用高级语言编制复杂的程序，但梯形图仍被广泛地使用。 飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 9 3) 接线简单、易于安装 在电信号匹配的情况下， PLC 接线只需要将输入信号的设备 (按钮、开关等 )与PLC 输入端子连接；将接受输出信号执行控制任务的执行元件 (接触器、电磁阀等 )与 PLC 输出端子连接，接线简单、工作量少。 4） 可连接为网络控制系统 PLC 可连接为功能很强的网络系统，通过网络级连可以将不同类型的可编程控制器与计算机组成一个控制范围很大的局部网络。 根据工程实际和客户要求，试验台控制系统必须满足如下要求。 1) 高可靠性、抗干扰能力强 这是一个基本的，也是最重要的要求之一。 设计后的控制系统要求在十年之内没有大的故障。 同时由于该系统中有两台同步电动机在启动和运行过程中很容易对控制信号产生电磁干扰，所以控制系统要具有很强的抗干扰能力。 2) 响应速度快，数据处理、存储能力强 由于整个试验必须实时地传送压力反馈值的大小，所以要求系统有很快的响应速度；并且在试验中要将所有传感器的数据采集下来，在试验结束后再将数据保存到硬盘上，所以要求系统的处理器和存储器的数据 处理、存储能力强。 3) 性价比高 下面对各系统的优缺点进行分析，并根据项目的实际要求选出最适合该项目的系统。 单片机系统一般应用于小型工业控制系统。 它的优点是价格低，但开发周期长，尤其是它的可靠性得不到到保证。 所以不适合本项目。 工业控制机 IPC 配以 PC 总线的 I/0 板卡组成的控制系统，其优点是价格较低，系统软硬件资源丰富，开发周期短；但是经实践证明， IPC 工业控制机长期运行的可靠性难以得到保证，几年之后， IPC 的故障率比较高。 IPC 作上位管理机是可以的，但在工作环境恶劣、可靠性要求高的场合， IPC 达不到要 求。 所以，本项目没有选择这种控制系统。 DCS 和 PLC 系统在可靠性、抗干扰性、响应速度，数据处理、存储能力等方面各有千秋，均能满足本项目的要求。 但 DCS 和 PLC 在通信网络上的组网不同，导致二者的价格有较高差异。 DCS 网络具有优良的通信子网，但是为了取得网络级的高可靠性， DCS 系统普遍对通信网络采用了 1:1 冗余措施，这包括通信信道、通信接口的 1:1 冗余，还包括当通信系统发生故障时，对故障检测及自动切换到备用子网的装置。 诸如此类，导致尽管 DCS 系统性能优良，但价格也非常昂贵，性能价格比并不高。 PLC 网络则不同 ，一般在网络级它不搞 1:1 网络冗余，仅在关键部位选用冗余结构的 PLC。 这样一种处理方案，在价格上将大大低于 DCS 系统。 同时 PLC 在网飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 10 络上的简化处理并没使其可靠性低于 DCS。 由于 PLC 将三电 (逻辑控制系统的电气控制装置、过程控制系统的电动单元组合仪表、运动控制系统的电气传动控制装置 )集于一体，所以其本身有很强的自治性，它对 PLC 网络的通信速度要求比较低。 需要通过网络交换的数据量相对比较少，这使得 PLC 网络变得比较简单。 而 DCS 系统在网络一级实现三电一体化，它对网络通信速度的要求比较高，需要通过网络交换的数据量 比较大，这使得 DCS 系统的通信网络比较复杂。 简单网络的可靠性总归比复杂网络的可靠性容易保证。 更何况 PLC 本身具有良好的自治性，在关键场合又选用 PLC 冗余结构，这样即使 PLC 网络发生故障，仍可维持系统运行。 所以，PLC 在可靠性等方面可以和 DCS 媲美，但在性价比上要优于 DCS。 综合以上的分析，最终选择了 PLC 和工业控制计算机相结合的控制系统方案。 对于径侧向机轮试验台控制系统的设计采用计算机控制技术。 计算机控制系统具备以下优点 [15][16]: ，硬件电路的标准化程度高，制作成本 低，且不受器 件温度漂移的影响。 ，可以实现不同于一般线性调 节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律，而且易于更改。 ，可靠性高，可以提高控制性能。 、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无 法实现的功能。 径侧向机轮试验台计算机系统的原理框图如图 23所示 ： 控 制 器D / A液 压 执 行 机 构 飞 机 轮 胎压 力 值 反 馈A / D+eTT压 力压 力 设定 值P L C试 验 过 程 图 23 径侧向自动化试验装置控制系统原理框图 在径侧向机轮试验台计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输 出是数字信号，因此需要 A/D转换器和 D/A转换器。 从本质上看，径侧向 机轮试验台计算机控制系统的主要工作原理分为以下三个步骤口 :对来自传感器和放大器的轮胎压力瞬时值进行检测和输 入，并实时显示。 :对采集到的轮胎压力和位移量进行分析和处理，并按给 飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 11 定的控制程序决定需要采取的控制行为。 实时控制输出 :根据上位机发出的控制命令，适时地对液压系统发出控 制信号控制试验的进程。 径侧向机轮试验台计算机控制系统的 硬件实现框图如 24 所示。 图 24径侧向自动化试验装置硬件实现框图 径侧向自动化试验装置控制系统硬件设计 试验台本体和液压系统设计 径侧向机轮试验台控制系统的硬件分成三个部分，第一个部分是 实验台本体，是试验台控制系统的执行机构，其中包括了工作平台、底座，支柱、叉子、主油缸、侧向油缸等。 第二个部分是液压系统。 这个系统为径侧向机轮试验台提供载荷压力。 这个系统由油泵、送油阀、载荷保持器、四通阀、可控单向阀，液控比例阀等组成 .送油阀本身不只是节流阀，而且有溢流阀、安全阀、减压阀的功能 .从而保证系统的安全，HMI 工控机 阀门开度 位移数据 油缸压力 载荷压力 开关控制 限位报警 系统启停 量测信号 模拟量模块 数字量模块 PLC 打印机 用户 飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 12 压力的可调 .载荷保持器的作用是在较长时间内保持压力的稳定，以保证电测工作的顺利进行。 液压比例阀是用于试验过程中控制载荷的稳定及按比例加载。 本试验台液压系统按手动和自动控制两种操作方式来设计 的，故在管路中增加了一些旁路。 液压系统结构如图 25 所示。 1液体液温计； 2不锈钢油箱； 3电接点温度计； 4液位控制器； 5空气滤清器； 6电动机（ ）； 7定级变量油泵； 8压力过滤器； 09回油过滤器； 10比例溢流阀； 11电子放大器（最大功率 50W，输入信号 010V）； 12常闭二通电磁阀； 13液压接 头； 14微型软管； 15耐震压力表； 16电磁换向阀（ 1DT、 2DT、 3DT、 4DT）； 17 单向节流阀； 18压力传感器（输出信号 010V）； 19行程开关； 20侧载油缸 ； 21载荷保持器；22球阀； 23橡胶接头； 24冷却器（ 7DT）； 图 25 液压系统原理图 其工作原理是： ， 4DT 得电，侧载油缸伸出直至被接触被测件，压力升至 比例溢流阀调定压力。 :根据工况要求编制的程序控制，实现径载油缸和侧载油缸多 飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 13 级 ( 10t/5t,20t/10t,30t/5t,50t/25t,100t/50t)压力反馈信号，自动响应，改变溢流阀调定压力，满足工况要求。 、侧载油缸回程 :ZDT、 3DT 分别得电，可使径、侧载油缸快 速回程，回程速度可 调。 ，两个行程开关分别发出信号，控制各自系统电磁 换向阀失电或者停泵，系统处于起始状况。 、侧载油缸无杆腔的准确油缸压力。 控制系统 硬件选型 系统设计 可分为 为五大部分： 位监控系统： 实现系统数据存储、画面监控、参数输入、系统协调。 ： 实现液压系统动作程序的控制，载荷给定的控制。 ： 上位机与下位机的数据交换。 ： 用传感器采集系统，通过放大器放大并且 A/D 转换为数字信号，提 供给计算机系统。 ： 该部分为计算机控制载荷值输出，通过放大电路放大驱动电磁溢流阀控制液压系统压力；手动控制的实现，在系统中手动控制实质为载荷的手动调节，即用电位器实现载荷的控制，在手动控制中系统为开环控制。 工业控制计算机全称工业个人计算机 (Industrial Personal Computer，以下简称工控机 )，简称工控机，是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。 由于工业现场环境的需要，自从美国 AD 公司推出首款IPCMAC150 工控机以来。 工业个人计算机就以其性能可靠、软件丰富、价格低廉而广受欢迎而且得到了很大的发展。 研华公司从事工业电脑制作有 20 年之久，在工业机制作和售后服务方面积 累了丰富的经验，所以在本次径侧向机轮试验台控制中选用台湾研华公司生产的 AWS8248VTPT 型工控机，该工控机具有以下特点 : 具有电阻式触摸屏 TFTLCD,分辨率 1024*768 观大方，方便操作。 型工控机采用符合“ ELA 准的全钢化工业机箱，增 强了抗电磁干扰能力，铝质面板符合 NEMA4/IP65 标准。 飞机机轮径 侧向压力自动检测系统 第二章 系统总体设计 14。 CPU 及各功能模块皆使用插板式结构， 并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。 ，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。 ，并有过压、过流保护。 ，可防止非法开、关和非法键盘输入。 根据需要留有 1/0 模板的接口。 “看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。 ，便于多任务的调度和运行。 (底板 )，方便系统升级。 AWS8248VTPT 是一款 14 槽， TFTLCD 的工作站，是研华原有主打产品 AWS一 8248 的升级。 相比而言， AWS8248VTPT 具有更强的扩展性能，更大的 LCD，及更具有竞争力的价格。 除此之外，其三个模块化的抽屉式设计使 S8248VTPT 较以前机型具有更好的可维护性，开放性好，兼。