大型框架式液压机智能监控与维护系统设计

发布时间：2017-04-20 15:02

  本文关键词：大型框架式液压机智能监控与维护系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压机是制造装备中的重要一员,对其运行状态进行实时监控、及时的发现故障、实施高效的维护是保证其安全生产、降低其维护成本的有效措施。本文以YQK27-1000液压机为对象,研发设计了大型框架式液压机智能监控与维护系统。首先,分析了制造装备监控和维护及液压系统故障诊断的研究现状,完成了大型框架式液压机智能监控与维护系统的总体设计。其次,针对大量YQK27-1000液压机数据传输的问题,提出了冗余字符压缩算法,有效降低了数据的冗余度、节约了数据传输的费用、提高了数据传输的效率；同时针对YQK27-1000液压机故障的特点,提出了基于遗传算法优化的BP神经网络的故障诊断方法,采用YQK27-1000液压机的故障数据进行诊断验证,实验证明该算法比普通的BP神经网络具有更高的准确性。接着,以STM32处理器为核心设计了现场智能单元硬件平台,包括最小系统、模拟量采集模块、通信模块、存储模块、人机交互模块等；同时开发了系统现场智能单元和远程维护中心的软件,实现了μC/OS-Ⅱ、μC/GUI在STM32中的应用、冗余字符压缩算法、基于遗传算法优化的BP神经网络算法等功能。最后,对系统的现场智能单元和远程维护中心的主要功能进行了调试,并结合YQK27-1000液压机的实际工况展开了应用研究。研究的智能监控与维护系统已在YQK27-1000液压机中得到初步应用,实现了对YQK27-1000液压机的智能监控与维护的预期目标,提高了YQK27-1000液压机监控和维护的智能化与网络化水平,对液压机乃至制造装备的监控与维护系统研发及实际工程应用都具有一定的参考价值。
【关键词】：液压机 智能监控与维护 嵌入式系统 数据压缩 故障诊断
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 制造装备监控与维护9-10
• 1.2.2 液压系统故障诊断技术10-12
• 1.3 课题来源与主要研究内容12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 2 大型框架式液压机智能监控与维护系统总体设计14-21
• 2.1 大型框架式液压机结构及工作分析14-16
• 2.1.1 大型框架式液压机的基本组成14-15
• 2.1.2 大型框架式液压机的工艺动作及关键参数15-16
• 2.2 需求分析16-18
• 2.2.1 功能需求16-17
• 2.2.2 信息需求17
• 2.2.3 性能需求17-18
• 2.3 系统总体方案设计18-20
• 2.3.1 系统总体结构18
• 2.3.2 现场智能单元设计18-19
• 2.3.3 远程维护中心软件设计19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 大型框架式液压机智能监控与维护系统关键技术研究21-35
• 3.1 大型框架式液压机状态数据压缩研究21-26
• 3.1.1 大型框架式液压机数据流模型研究21-22
• 3.1.2 常用的压缩算法分析22-23
• 3.1.3 液压机冗余字符压缩算法研究23-26
• 3.2 大型框架式液压机智能故障诊断方法研究26-34
• 3.2.1 液压系统故障的特点和状态信号选取26-28
• 3.2.2 基于遗传算法优化的BP神经网络液压系统故障诊断28-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 大型框架式液压机智能监控与维护系统硬件设计35-46
• 4.1 硬件总体设计框架35-36
• 4.2 最小系统设计36-39
• 4.2.1 主控芯片选型36-37
• 4.2.2 电源电路设计37-38
• 4.2.3 时钟电路设计38
• 4.2.4 复位与调试电路设计38-39
• 4.3 模拟量输入模块39-40
• 4.4 通信模块设计40-42
• 4.4.1 RS485通信接口电路设计40
• 4.4.2 RS232通信接口电路设计40-41
• 4.4.3 GPRS DTU无线模块选型41
• 4.4.4 USB设备接口电路设计41-42
• 4.5 存储模块42-43
• 4.5.1 SD卡电路设计42
• 4.5.2 FLASH电路设计42-43
• 4.6 人机交互界面模块设计43-45
• 4.6.1 矩阵键盘电路设计43
• 4.6.2 LCD接口电路设计43-44
• 4.6.3 触摸屏接口电路设计44-45
• 4.7 PCB电路板设计45
• 4.8 本章小结45-46
• 5 大型框架式液压机智能监控与维护系统软件设计46-69
• 5.1 现场智能单元操作系统的选择与移植46-48
• 5.1.1 μC/OS-Ⅱ分析与移植46-48
• 5.1.2 基于μC/OS-Ⅱ的任务划分48
• 5.2 现场智能单元模拟量输入模块程序设计48-50
• 5.3 现场智能单元通信模块程序设计50-54
• 5.3.1 现场智能单元与PLC通信程序设计50-51
• 5.3.2 现场智能单元GPRS通信程序设计51-54
• 5.4 现场智能单元人机交互模块程序设计54-61
• 5.4.1 键盘模块程序设计54
• 5.4.2 液晶屏与触摸屏程序设计54-56
• 5.4.3 μC/GUI的移植56-57
• 5.4.4 基于μC/GUI的用户界面设计57-61
• 5.5 现场智能单元其他模块程序设计61-63
• 5.5.1 SD卡存储模块程序设计61
• 5.5.2 冗余字符压缩算法程序设计61-63
• 5.6 远程维护中心模块程序设计63-68
• 5.6.1 远程维护中心GPRS通信程序设计63
• 5.6.2 远程维护中心压缩算法解压程序设计63-64
• 5.6.3 基于遗传算法优化的BP神经网络故障诊断程序设计64-65
• 5.6.4 远程维护中心界面设计65-68
• 5.7 本章小结68-69
• 6 大型框架式液压机智能监控与维护系统调试与运行69-77
• 6.1 现场智能单元主要功能测试69-72
• 6.1.1 现场智能单元硬件电路测试69
• 6.1.2 现场智能单元模拟电压采集测试69-70
• 6.1.3 现场智能单元与PLC通信测试70-71
• 6.1.4 冗余字符压缩算法测试71-72
• 6.2 远程维护中心主要功能测试72-74
• 6.2.1 远程维护中心GPRS通信测试72-73
• 6.2.2 基于遗传算法优化的BP神经网络故障诊断测试73-74
• 6.3 大型框架式液压机智能监控与维护系统现场运行74-76
• 6.3.1 系统运行前准备工作74
• 6.3.2 系统运行74-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 总结与展望77-79
• 7.1 总结77-78
• 7.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 附录84

【共引文献】

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本文编号：318904