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基于PLC技术的空压机排气压力性能试验自动检测与控制系统的研究

2020-12-11阅读(969)

基于PLC技术的空压机排气压力性能试验自动检测与控制系统的研究

论文摘要

空压机是一种应用广泛的通用型机械设备，其性能直接影响到它的应用。国内外科研院校和企业在空压机性能检测与控制方法领域进行了大量的研究，但目前其自动化水平和控制方式比较落后；本文依据江苏大学流体试验室提出的空压机性能试验装置的技术要求，对其测控系统和控制策略进行了设计与研究，实际运行测试表明该试验装置能完成压缩机的自动化检测，减小人工强度，为江苏大学流体机械试验室的本科生、硕士生、博士生针对空压机性能试验自动化检测的研究提供了基础实验平台，也可以作为科研、企业和委托检测的专业试验设备。文中针对空压机性能试验台运转平稳可靠和无异常振动、转速和排气压力调整方便稳定的要求，对其性能试验台进行了总体设计；根据江苏大学对该试验装置提出的技术要求和空气压缩的特性，对空压机性能试验台的关键部件进行了选型和研究；在电机转速控制上采用变频恒转矩控制方式，实现了电机低速稳定运转；系统测控采用S7-200PLC模块作为数据采集和控制模块以及提出了基于LabVIEW的虚拟仪器软件设计；为了保证数据的真实性和稳定性，针对本项目中出现的各种电磁干扰现象，给出了正确的理论分析，提出了有效的解决方案；试验表明该方案具有稳定、快速、高效计算的特点。根据空压机性能检测过程中需要对排气压力进行精确控制的要求，提出了PID控制方案，文中采用阶跃响应法得到排气压力的数学模型，在该数学模型的基础上利用MATLAB仿真软件对该排气压力系统进行了PID控制研究，通过PID参数整定，得到了满意的控制效果，将整定后得到的PID参数应用到实际的控制方案中，实际运行表明，该控制方案能完成排气压力的精确控制。经过理论和实际数据分析，该试验装置达到国内先进水平。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 插图清单
  • 附表清单
  • 主要符号表
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究的目的和意义
  • 1.2 国内外的研究现状
  • 1.2.1 国外同行业研究概况
  • 1.2.2 国内同行业研究概况
  • 1.3 课题来源及实际意义
  • 1.4 本课题主要研究的内容
  • 第二章 空压机性能试验装置的总体设计
  • 2.1 空压机性能试验的要求和技术指标
  • 2.1.1 V-0.67/7 型空压机简介
  • 2.1.2 一般容积式空压机性能试验方法
  • 2.2 空压机性能试验装置的组成
  • 2.2.1 试验装置的总体设计
  • 2.2.2 稳压电源的设计
  • 2.2.3 测控系统的设计与工作原理
  • 2.3 关键部件的选型
  • 2.3.1 拖动系统
  • 2.3.2 传感器
  • 2.3.3 数显控制器与调节阀
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 空压机性能测控系统的软件设计及抗干扰措施
  • 3.1 概述
  • 3.2 PLC 软件
  • 3.2.1 PLC 机型的选择
  • 3.2.2 PLC 输入/输出端子的定义
  • 3.2.3 PLC 的程序设计
  • 3.3 LabVIEW 软件
  • 3.4 试验台的抗干扰措施
  • 3.4.1 PLC 的干扰源分析
  • 3.4.2 PLC 抗干扰措施
  • 3.5 变频器的抗干扰措施
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 空压机排气压力控制系统的设计及建模
  • 4.1 概述
  • 4.2 PID 控制概述
  • 4.2.1 PID 控制器工作原理
  • 4.3 排气压力控制系统的分析
  • 4.3.1 时域分析法
  • 4.4 排气压力控制调节系统的设计
  • 4.5 排气压力控制调节系统数学模型的建立
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 空压机排气压力的特性测量
  • 5.1 排气压力控制调节数学模型参数的确定
  • 5.2 排气压力控制调节系统 PID 参数的整定
  • 5.3 排气压力控制调节系统的性能分析
  • 5.4 排气压力控制系统的性能改进
  • 5.5 实际控制结果
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 工作总结及展望
  • 6.1 工作总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表论文
  • 作者简历

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