基于LabVIEW的电子压力机测控系统研究

发布时间：2017-04-26 04:14

  本文关键词：基于LabVIEW的电子压力机测控系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在零部件生产过程中,采用压力机进行装配是常用的手段。传统的机械、液压或气液增力式压装设备不能准确控制压装力和压装位移,已经无法满足汽车零部件、电子、家电等行业对高精度装配的需求。电子压力机在这种前景下应运而生。目前,精密压装企业使用的电子压力机系统,更偏向采用交流伺服电机作为动力源,配合丝杠精密传动,实现产品压装,不但能产生准确的压装位移和压装力,还可以实现压装过程的在线监测与评估,极大提高产品的合格率。本课题通过对电子压力机国内外发展现状的分析,结合工业生产实际需求,提出了一种基于LabVIEW的电子压力机测控系统研究方案,论文的主要研究内容如下:首先,提出了“PC机(开发语言)+数据采集卡+PLC+伺服系统”的闭环实时在线检测的控制系统总体方案。其次,根据机械结构设计的基本要求,对压力机重要零部件进行设计与分析;对滚珠丝杠进行了分析与选择,建立了丝杠传动数学模型;设计带有行星轮结构的带轮进行优化创新;采用Pro/E对压力机压头进行三维实体建模,导入ANSYS中对其进行有限元分析,验证了机械方案的可行性,给出了压头受力数学模型。然后,对压力机电控系统进行了设计与研究,对PLC、伺服驱动器、伺服电机以及数据采集卡等进行了分析对比,确定了使用型号,进行了伺服系统、数据采集卡、PLC的CPU部分和I/O部分的电气原理图设计;给出了硬件系统配置表并进行了抗干扰分析。接下来,以虚拟仪器LabVIEW作为上位机软件平台,提出了基于LabVIEW的控制策略创新,建立了伺服系统数学模型,完成了对系统的仿真研究;进行了测试界面设计、数据通信与采集处理设计、测控系统控制程序设计和下位机部分的程序编写与参数设置。最后,本文对测控系统进行了调试和优化,经过验证,压力机测控系统的压力-位移精度、工作过程、压装动作和报表功能满足设计要求。
【关键词】：压力机 有限元分析 测控系统 PLC LabVIEW 数据采集卡
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG305;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外发展现状12-14
• 1.3 课题来源及意义14
• 1.4 课题主要研究内容14-16
• 第二章 总体方案设计16-21
• 2.1 电子压力机的工作原理16
• 2.2 功能要求分析16-17
• 2.3 控制系统的方案选择17-19
• 2.3.1 位置伺服系统控制方案确定17-18
• 2.3.2 控制器方案对比与确定18-19
• 2.4 系统总体方案设计19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 机械结构设计与研究21-36
• 3.1 机构设计需求分析21
• 3.2 机械方案设计21-22
• 3.3 滚珠丝杠副选择与传动模型建立22-27
• 3.3.1 滚珠丝杠的分析与选择22-26
• 3.3.2 丝杠传动数学模型建立26-27
• 3.4 行星轮系优化设计27-31
• 3.4.1 行星轮系的构建27-28
• 3.4.2 需要满足的条件28-30
• 3.4.3 带有行星轮结构的带轮的确定30-31
• 3.5 压头受力分析与可行性研究31-35
• 3.5.1 压头受力数学模型建立31-32
• 3.5.2 机械静强度仿真与分析32-33
• 3.5.3 机械振型频率仿真与分析33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 电控系统设计与研究36-52
• 4.1 硬件选择与分析36-43
• 4.1.1 PLC的确定36-38
• 4.1.2 伺服系统的分析与确定38-40
• 4.1.3 传感器的确定40-41
• 4.1.4 数据采集卡的比较与确定41-43
• 4.2 电气原理图设计43-50
• 4.2.1 伺服系统电路43-45
• 4.2.2 数据采集卡电路45-47
• 4.2.3 PLC的CPU电路47-48
• 4.2.4 PLC的I/O电路48-50
• 4.3 硬件系统配置与抗干扰分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 上位机软件设计与开发52-76
• 5.1 上位机应用软件开发平台的选择52
• 5.2 基于LABVIEW的控制策略分析与确定52-58
• 5.2.1 位置伺服系统控制策略研究现状52
• 5.2.2 基于LabVIEW的仿真工具函数调用52-53
• 5.2.3 伺服系统数学模型建立53-54
• 5.2.4 LabVIEW中位置速度控制系统仿真研究54-58
• 5.3 测试界面设计58-61
• 5.3.1 测控程序功能和总体结构58
• 5.3.2 测控程序初始化58-59
• 5.3.3 测控程序主要面板59-61
• 5.4 数据通信与采集分析的处理设计61-70
• 5.4.1 PLC与LabVIEW的通信实现61-65
• 5.4.2 数据采集程序65-67
• 5.4.3 数据滤波去噪编程67-68
• 5.4.4 滤波去噪程序仿真实验68-70
• 5.5 测控系统控制程序设计70-74
• 5.5.1 伺服控制模块70-71
• 5.5.2 故障报警71-72
• 5.5.3 报表管理72-74
• 5.6 下位机控制程序设计74-75
• 5.6.1 PLC控制程序74-75
• 5.6.2 伺服系统参数设置75
• 5.7 本章小结75-76
• 第六章 系统调试与优化76-82
• 6.1 设备规格与技术参数76
• 6.2 功能调试76-79
• 6.2.1 原点回归调试76-77
• 6.2.2 系统压力调试77-78
• 6.2.3 压力位移精度测试78-79
• 6.3 过程验证79-81
• 6.3.1 工作过程验证79-80
• 6.3.2 压装动作验证80-81
• 6.3.3 报表功能验证81
• 6.4 本章小结81-82
• 第七章 总结与展望82-84
• 7.1 全文总结82
• 7.2 工作展望82-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-87
• 在校期间发表的学术论文87

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