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圆管带式输送机多功能实验台控制系统的开发

2020-12-11阅读(225)

圆管带式输送机多功能实验台控制系统的开发

论文摘要

圆管带式输送机具有空间转弯半径小,输送线路布置灵活、机架宽度小、输送倾角大等优点,在工业生产与散料输送领域扮演着重要的角色。由于圆管带式输送机的应用较晚,目前,对圆管带式输送机的研究较少,因此圆管带式输送机实验台的研究就显得尤为重要。东北大学与某企业共同设计制造了一台圆管带式输送机多功能实验台,本文将对圆管带式输送机多功能实验台的控制系统进行研究。根据圆管带式输送机多功能实验台控制系统设计需求,完成了对实验台控制系统的硬件选型。包括对输送机驱动装置的选型,保护装置的选型,张力检测装置的选型,驱动滚筒轴转矩转速检测装置的选型,PLC及相关硬件设备的选型。研究分析了模糊PID自整定控制系统在圆管带式输送机实验台驱动装置上的应用。通过MATLAB模糊工具箱和SIMULINK对所建立的模糊PID自整定控制系统进行了仿真和性能研究,并分析了仿真结果。在圆管带式输送机多功能实验台控制系统软件方面,建立了圆管带式输送机多功能实验台软起动、圆管带式输送机实验台综合保护、圆管带式输送机实验台驱动装置变频调速模糊自整定PID控制程序流程。选用组态软件组态王8.5为上位机监控软件平台,进行上位机监控系统的设计,编写了圆管带式输送机多功能实验台的上位机监控界面。通过对圆管带式输送机运行时托辊所受运行阻力的分析,为圆管带式输送机实验台设计了运行阻力测试系统。以USB4716多功能数据采集卡为测试系统核心,采集6个托辊上所受的垂直方向上的法向力和水平方向上的切向力,实现托辊受力的多路数据采集。上位机以美国国家仪器(NI)公司开发的LabVIEW8.5软件为平台开发了测试软件系统,该测试软件系统可同时测试圆管带式输送机运行时各托辊所受的切向力和法向力,共12路信号。测试软件系统具有数据采集、波形显示、数据存储、数据统计分析等功能。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.1.1 课题背景
  • 1.1.2 研究意义
  • 1.2 圆管带式输送机的国内外研究状况
  • 1.2.1 圆管带式输送机的国内研究状况
  • 1.2.2 圆管带式输送机的国外研究状况
  • 1.3 主要研究内容与方法
  • 第2章 实验台控制系统的总体设计
  • 2.1 圆管带式输送机多功能实验台设备概述
  • 2.1.1 圆管带式输送机原理
  • 2.1.2 圆管带式输送机多功能实验台原理
  • 2.2 圆管带式输送机多功能实验台机械装置技术规格
  • 2.3 实验台控制系统的设计目标
  • 2.4 实验台控制系统总体方案
  • 第3章 实验台控制系统硬件设计
  • 3.1 圆管带式输送机实验台驱动装置
  • 3.1.1 圆管带式输送机实验台驱动装置简介
  • 3.1.2 圆管带式输送机实验台变频调速驱动装置组成
  • 3.1.3 圆管带式输送机的加速度控制曲线的选取
  • 3.1.4 圆管带式输送机实验台变频调速控制方案
  • 3.1.5 输送机调速模糊自整定PID控制算法的设计
  • 3.1.6 输送机实验台驱动装置模糊PID的控制的仿真
  • 3.2 圆管带式输送机的保护装置选型
  • 3.3 圆管带式输送机输送带张力的测定
  • 3.3.1 圆管带式输送机输送带张力的测定原理
  • 3.3.2 张力测定中传感器的选择
  • 3.4 圆管带式输送机驱动滚筒轴转矩、转速的测定
  • 3.4.1 转矩转速传感器的选择
  • 3.4.2 JC型转矩转速传感器的基本原理
  • 3.4.3 转矩转速传感器的安装
  • 3.5 PLC控制系统硬件设计
  • 3.5.1 PLC选型
  • 3.5.2 端口分配
  • 3.5.3 PLC接线
  • 3.5.4 PROFIBUS-DP现场总线通信概述
  • 3.5.5 实验台通信网络的建立
  • 第4章 实验台控制系统软件设计
  • 4.1 PLC控制系统程序设计
  • 4.1.1 输送机实验台起动控制PLC程序设计
  • 4.1.2 输送机综合保护系统程序设计
  • 4.1.3 模糊PID自整定控制程序设计
  • 4.2 上位机监控软件设计
  • 4.2.1 上位机监控软件的选取
  • 4.2.2 监控界面的设计
  • 第5章 圆管带式输送机运行阻力的测试
  • 5.1 圆管带式输送机主要阻力分析
  • 5.2 运行阻力测试系统的工作原理
  • 5.2.1 运行阻力测试系统组成
  • 5.2.2 运行阻力测试系统原理
  • 5.2.3 测力托辊结构
  • 5.2.4 托辊受力分析
  • 5.3 测试系统硬件组成
  • 5.3.1 数据采集模块
  • 5.3.2 信号调理模块
  • 5.4 传感器标定
  • 5.4.1 最小二乘法标定原理
  • 5.4.2 传感器最小二乘法标定
  • 5.5 测试软件设计
  • 5.5.1 虚拟仪器技术与LabVIEW简介
  • 5.5.2 圆管带式输送机实验台运行阻力测试软件的设计
  • 第6章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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