水泵轴向力测量装置现场静态标定系统设计

发布时间：2017-10-05 00:09

  本文关键词：水泵轴向力测量装置现场静态标定系统设计

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【摘要】：水泵是一种特殊的通用机械,种类繁多、使用面广,广泛应用于国民经济的各个部门。水泵泵轴轴向力是水泵的一个重要性能指标,轴向力的精确测量是保证水泵正常运行的前提,保证水泵测量装置的准确度尤为重要。为了能够精确地测量水泵轴向力,需要对相应的测力元件进行标定,研究简单、可靠、精度高的测力元件标定系统。对此,本课题的主要研究内容是设计一种可以对水泵泵轴轴向力测力环进行现场静态标定的测量装置。本文通过对国内外现有力传感器静态标定测量装置技术的对比与分析,汲取各个技术的优点,设计并绘制了系统电气原理图和机械结构图,完成硬件集成,系统采用西门子Smart 200系列PLC作为控制器,设计了由S梁传感器、伺服电动缸定位、PLC控制器和触摸屏等组成的系统,标定系统的控制器依据设定力参数,S梁传感器反馈力值,调节器输出PWM脉冲,控制伺服电动缸推力丝杠的伸缩带动机械弹簧压缩以改变系统施加力的大小,实现作用于水泵轴向测力环的静态标定力。系统采用触摸屏监控状态,达到工程的要求。系统采用闭环反馈控制方式对系统力值进行实时调整。本文所设计的水泵轴向力测量装置现场静态标定系统,对现场环境要求不高,可以在环境恶劣的情况下实现闭环控制。此系统已经被应用在沈阳鼓风集团有限公司水泵设计、生产和制造过程,本文结合静态标定系统在测量中的应用,对系统进行了分析。通过现场的运行数据表明,本文所设计的水泵轴向力现场静态标定系统在现场应用时,能够实现对水泵泵轴测量元件施加0-12000的拉力。实现目标力值±10N的精度。
【关键词】：轴向力 静态标定 闭环反馈控制 可编程逻辑控制器
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 水泵轴向力产生原因10-11
• 1.1.3 课题研究意义11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.3 本论文主要研究内容13-15
• 第2章 系统控制原理及分析15-23
• 2.1 控制系统概述15-18
• 2.1.1 控制系统控制方式15-17
• 2.1.2 控制系统构成17-18
• 2.1.3 控制系统性能要求18
• 2.2 静态标定系统原理18-20
• 2.3 轴向测力环静态标定20-22
• 2.3.1 传感器静态特性20-21
• 2.3.2 测量元件静态标定21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 现场静态标定系统及系统机械结构设计23-28
• 3.1 静态标定系统硬件设计23-25
• 3.1.1 静态标定系统硬件组成23-24
• 3.1.2 电动缸简介24-25
• 3.2 静态标定系统机械结构设计25-27
• 3.2.1 机械结构总体设计25-26
• 3.2.2 传感器机械连接26-27
• 3.2.3 弹簧机械特性27
• 3.3 本章小结27-28
• 第4章 标定系统电气设计28-50
• 4.1 静态标定系统电气控制单元设计28-29
• 4.2 标定系统电气设计29-32
• 4.2.1 电气主回路29
• 4.2.2 电气控制回路29-30
• 4.2.3 电气控制柜和操作面板设计30-32
• 4.3 系统抗干扰措施32-33
• 4.4 控制系统电气硬件特性33-35
• 4.4.1 西门子Smart 200系列PLC电气特性33-34
• 4.4.2 松下A5伺服驱动电气特性34-35
• 4.5 力值、距离值采集概述35-40
• 4.5.1 S梁传感器介绍36-37
• 4.5.2 S梁传感器与PLC通信37-38
• 4.5.3 力值信号的反馈控制38-39
• 4.5.4 拉绳传感器距离采集39-40
• 4.6 静态标定系统软件设计40-44
• 4.6.1 静态标定系统软件流程40-42
• 4.6.2 控制器的软件设计42-44
• 4.7 上位机监控系统44-49
• 4.7.1 人机界面触摸屏44-48
• 4.7.2 SIMATIC WinCC上位机监控系统48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第5章 标定系统性能及现场静态标定50-60
• 5.1 测量装置现场调试50
• 5.1.1 现场装配50
• 5.1.2 硬件调试50
• 5.1.3 软件调试50
• 5.2 数据采集系统50-53
• 5.2.1 数据采集卡51
• 5.2.2 LabVIEW程序设计51-53
• 5.3 测量装置技术参数53-56
• 5.3.1 力参数设置53-55
• 5.3.2 控制脉冲设置55-56
• 5.4 测量元件静态标定56-59
• 5.4.1 拉力机静态标定56-59
• 5.4.2 测量装置静态标定59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 结论60-61
• 参考文献61-63
• 附录 轴向测力环标定数据63-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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