基于工控机和PLC的电液比例泵控马达实验台测控系统研究

论文摘要

泵控马达系统以其效率高,发热小,寿命长,转动惯量小,响应速度快的优点,适用于高速、大功率应用,在军用和民用领域均有应用。测控系统在工业生产中起着把关者和指导者的作用,它从生产现场获取各种参数,运用科学规律和系统工程的做法,综合有效的利用各种先进技术,通过自控手段和装备,使每个生产环节得到优化,进而保证生产规范化,提高产品质量,降低成本,满足需要,保证安全生产。随着计算机技术的迅速发展,将微型计算机技术引入测控系统中,不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题,而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性,显著增强测控系统的自动化、智能化程度。本文主要任务是对长安大学机电一体化实验室的现有的电液比例压力流量控制系统实验台的二次开发,使其完成泵控马达系统实验。本文首先介绍了测控的对象泵控马达实验台的液压部分及其原理,然后根据实验要求基于研华工控机和三菱公司Q61-A1型号的PLC设计搭建了实验的测控系统,并分析研究了工控机、PLC、各类传感器和各类比例放大器的工作情况及链接关系。数据的采集和控制信号的加载是测控系统实现的最主要任务,本文根据数据采集卡PCI-1713的控制操作及工作原理,确定了数据采集卡各通道与二次仪表的链接关系,基于对模拟量输出卡PCL-726及各比例放大器工作原理分析,设计搭建了泵控马达系统实验控制电信号加载的硬件部分。最后基于LabVIEW虚拟仪器提出了测控软件的设计方案,泵控马达实验平台测控部分能实现多功能多控制的实验要求,每种控制方式实验采用模块化的软件设计方法,包括三大模块：控制模块,采集模块以及数据的存储模块,合理的软件设计使搭建的泵控马达实验平台测控系统的硬件更加完整。本文设计搭建了完整的泵控马达系统实验平台测控系统的硬件部分,并提出了测控软件的设计方案,对今后的泵控马达系统实验的后续研究提供了一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 测控系统的分类与组成
• 1.1.1 测控系统的分类
• 1.1.2 测控系统的组成
• 1.1.3 测控技术的意义
• 1.2 论文的内容及背景意义
• 1.2.1 内容
• 1.2.2 背景及意义
• 第二章 电液比例泵控马达系统实验台测控需求分析
• 2.1 压力流量实验台系统
• 2.1.1 压力流量实验台的液压系统
• 2.1.2 压力流量实验台电气系统
• 2.2 电液比例泵控马达系统实验台介绍
• 2.2.1 电液比例控制技术
• 2.2.2 电液比例泵控马达组成
• 2.2.3 泵控马达系统原理
• 2.3 泵控马达系统实验台测控要求
• 第三章 电液比例泵控马达实验平台测控系统硬件设计
• 3.1 硬件设计的任务和功能
• 3.2 泵控马达实验平台测控系统硬件流程图
• 3.3 需采集的实验参数及其传感器选择
• 3.3.1 需采集的实验参数
• 3.3.2 传感器的选择
• 3.3.3 信号调理
• 3.4 PLC
• 3.4.1 三菱PLC特点
• 3.4.2 PLC硬件构成
• 3.5 数据采集卡和信号输出卡的选择
• 3.6 工控机的选择
• 3.7 工控机和PLC的硬件连接
• 3.8 比例放大器
• 3.9 测控系统硬件总体设计方案
• 3.9.1 测控系统硬件总体设计框图
• 3.9.2 测控系统总体连接关系
• 第四章 测控系统数据的采集
• 4.1 数据采集的相关概念
• 4.1.1 采样定理
• 4.1.2 同步多路采集系统
• 4.1.3 异步多路采集系统
• 4.1.4 多点巡回数据采集系统
• 4.2 数据采集卡的选择
• 4.3 数据采集卡的操作与控制
• 4.3.1 基址的选择和分布
• 4.3.2 读取A/D转换结果
• 4.3.3 A/D转换输入量程控制
• 4.3.4 A/D通道选择控制
• 4.3.5 模拟量输入方式选择
• 4.3.6 FIFO打开关闭选择
• 4.4 信号连接
• 4.4.1 单端模拟量输入连接
• 4.4.2 差分式模拟量输入连接
• 4.4.3 采集卡的链接关系
• 第五章 测控系统控制信号的加载与放大
• 5.1 模拟输出卡的选取
• 5.2 信号输出卡的操作与控制
• 5.2.1 基址的选择和分布
• 5.2.2 等待状态的设置
• 5.2.3 基准电压源和输出电压模式的选择
• 5.2.4 管脚图
• 5.2.5 电压输出信号连接
• 5.2.6 数字信号连接
• 5.3 模拟信号连接
• 5.4 数字信号连接
• 5.4.1 数字接线端子板
• 5.4.2 数字信号连接
• 5.5 放大器
• 5.5.1 比例泵放大器
• 5.5.2 比例压力阀放大器
• 5.5.3 比例节流阀放大器
• 5.5.4 比例马达放大器
• 5.5.5 DS1放大器
• 第六章 电液比例泵控马达实验平台测控系统软件设计
• 6.1 LabVIEW的介绍
• 6.2 递进式模块编程设计
• 6.3 人机界面
• 6.4 数据采集
• 6.5 控制界面
• 6.6 数据存储
• 6.6.1 LabSQL介绍
• 6.6.2 LabSQL的配置
• 6.6.3 数据库的操作
• 6.7 工控机与PLC的通讯
• 6.7.1 MELSEC通信协议
• 6.7.2 LabVIEW实现通信
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢