【正文】 ............. 22 保護(hù)電路與電磁兼容性 .......................................... 23 保護(hù)電路設(shè)計 .............................................. 23 電磁兼容性 ................................................ 24 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................... 25 上位機(jī)軟件設(shè)計 ................................................ 25 組態(tài)軟件設(shè)計 .............................................. 25 上位機(jī)軟件各功能模塊設(shè)計 .................................. 27 下位機(jī) PLC 控制程序 ............................................ 29 PLC 輸入輸出地址分配 ....................................... 29 液壓系統(tǒng)徑側(cè)向動作控制程序 ................................ 31 誤差處理及軟件濾波 ........................................ 33 PID 控制程序 ............................................... 37 工控機(jī)與 PLC 的通訊軟件設(shè)計 .................................... 39 第五章 現(xiàn)場調(diào)試 ................................................... 42 調(diào)試內(nèi)容與步驟 ............................................... 42 調(diào)試結(jié)果 ..................................................... 43 第六章 結(jié)束語 ..................................................... 46 II 致謝 .............................................. 錯誤 !未定義書簽。各輪胎大公司為了提高自身的市場競爭力，對輪胎試驗機(jī)的研發(fā)也日益投入大量的研究費用。 2020 年日本神戶鋼制所開發(fā)了新型的輪胎均勻性試驗機(jī)，可以精確地測試最高速度 達(dá) 200kph 時輪胎的失衡力 [5]。 如 2020 年廣州市橡膠工業(yè)制品研究所研制的雙二位輪胎耐久高速試驗機(jī)， 2020年天津賽象科技股份有限公司研制的輪胎高速 /耐久試驗機(jī)， 2020 年國家輪胎質(zhì)檢中心及廣東汕頭橡塑機(jī)械所聯(lián)合研制的輪胎強(qiáng)度脫圈靜負(fù)荷試驗機(jī)等。 現(xiàn)代控制理論在電液控制系統(tǒng)方便也得到了較好的應(yīng)用。此外，電位器的頻繁調(diào)節(jié)對電位器產(chǎn)生磨損，出現(xiàn)故障非專業(yè)人員難以排查。 第三章 是 飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向自動化試驗裝置 的 硬件電路設(shè)計， 介紹了硬件電路如何實現(xiàn)手動控制和自動控制， 介 紹了 PLC 的輸入輸出模塊電路 ，同時在考慮基于提高系統(tǒng)安全性、可靠性 的方面 完成了硬件系統(tǒng)的電磁性 兼容性的 設(shè)計。飛機(jī)重力產(chǎn)生的停機(jī)載荷通過軸承的滾棒傳遞給輪轂；在地面滑行時，主要也承受垂直徑向載荷，由于地面的不絕對平整，飛機(jī)的上下震動的幅度將使垂直徑向載荷大于飛機(jī)的重力。 同時試驗臺還需完成不同型號機(jī)輪的破壞性試驗，根據(jù)不同型號機(jī)輪所對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的極限破壞條件，試驗臺在加壓控制上通過對徑向單獨的加載，實際所加載壓力必須超過極限破壞試驗的設(shè)定值，同時為了保護(hù)機(jī)輪不因過大的超調(diào)而超過一定的余量使機(jī)輪損壞，比例溢流閥根據(jù)控制指令立即釋放壓力，徑向電機(jī)帶動加壓機(jī)構(gòu)迅 速回程，以結(jié)束破壞性試驗。 IPC(Industrial Personal Computer，以下簡稱工控機(jī) ) PC 總線工業(yè)控制機(jī)主要用于工業(yè)過程測量、控制和數(shù)據(jù)采集等工作。 DCS 通過分散系統(tǒng)來分散系統(tǒng)的危險。PLC 專為在工作環(huán)境比較惡劣的條件下應(yīng)用而設(shè)計， PLC 采取了一系列措施，在硬件設(shè)計方面，首先選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固、簡化安裝，使它易于抗振動沖擊，對印刷電路板的設(shè)計、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié) 構(gòu)以及工藝上采取一些獨特的方式。 飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向壓力自動檢測系統(tǒng) 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 9 3) 接線簡單、易于安裝 在電信號匹配的情況下， PLC 接線只需要將輸入信號的設(shè)備 (按鈕、開關(guān)等 )與PLC 輸入端子連接；將接受輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件 (接觸器、電磁閥等 )與 PLC 輸出端子連接，接線簡單、工作量少。 單片機(jī)系統(tǒng)一般應(yīng)用于小型工業(yè)控制系統(tǒng)。 DCS 網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的通信子網(wǎng)，但是為了取得網(wǎng)絡(luò)級的高可靠性， DCS 系統(tǒng)普遍對通信網(wǎng)絡(luò)采用了 1:1 冗余措施，這包括通信信道、通信接口的 1:1 冗余，還包括當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障時，對故障檢測及自動切換到備用子網(wǎng)的裝置。簡單網(wǎng)絡(luò)的可靠性總歸比復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的可靠性容易保證。 、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等模擬控制系統(tǒng)無 法實現(xiàn)的功能。這個系統(tǒng)為徑側(cè)向機(jī)輪試驗臺提供載荷壓力。 ，兩個行程開關(guān)分別發(fā)出信號，控制各自系統(tǒng)電磁 換向閥失電或者停泵，系統(tǒng)處于起始狀況 。由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的需要，自從美國 AD 公司推出首款I(lǐng)PCMAC150 工控機(jī)以來。 ，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤輸入 。除此之外，其三個模塊化的抽屜式設(shè)計使 S8248VTPT 較以前機(jī)型具有更好的可維護(hù)性，開放性好，兼容性好。 根據(jù)系統(tǒng)實際需要，本文對主要部件做了以下選擇。首先是數(shù)字量模塊，數(shù)字量輸入的控制點數(shù)為 26個，數(shù)字量輸入模塊選擇了有 32個輸入點的 SM321。 飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向壓力自動檢測系統(tǒng) 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 16 在自動加壓程序的情形下，徑側(cè)向自動加壓分成兩種加壓方式，一種是徑向獨立加壓，另一種是徑側(cè)向聯(lián)合加壓。 系統(tǒng)中被控量是徑側(cè)向的載荷，試驗中的載荷通過載荷傳感器、 PID 控制器以及模擬量輸出模塊構(gòu)成一 個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向壓力自動檢測系統(tǒng) 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 19 開 始小 段 加 壓每 小 段 加 壓 結(jié) 束 ?初 始 值 清 零讀 取 位 置 量小 段 值 + 1滿 足 回 程 條 件 ?上 傳1 0 段 位 移 量結(jié) 束YNYN 圖 28位移測量子程序 框圖 對于每小段的加壓值，采取系統(tǒng)采樣時間為基準(zhǔn)，每段的上升時間除以基準(zhǔn)時間得到每小部分設(shè)定加壓值的增量，從而保證與采樣時間同步，能更好的滿足實時性要求。 KH1， KH2 為熱繼電器，熱繼電器通過利用電流的熱效應(yīng)而動作，用來保護(hù)電動機(jī)的過載。 其數(shù)字量及模擬量模塊的電氣圖分別如圖 32 和 33 所示。由 于電磁溢流閥必須是電流輸入，所以還必須將電壓信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動電磁溢流閥的標(biāo)準(zhǔn)電流。 FU 是熔斷器，作為電路短路保護(hù)。 A、 B、 C 為三相電源， N 為零線。續(xù)流二極管選擇 IN4007。 通過以上設(shè)計措施，有效地減少了電磁對系統(tǒng)的干擾，經(jīng)系統(tǒng)實際運行表明，電磁兼容性設(shè)計已把電磁干擾 對系統(tǒng)的影響控制在了有效范圍。 Controx2020 提供了工業(yè)組態(tài)軟件所需要的各種功能。 基于所選用的開物 2020 上 位機(jī)組態(tài)軟件，本系統(tǒng)設(shè)計的上位機(jī)應(yīng)用軟件采用模塊化設(shè)計思想對人機(jī)界面軟件做出設(shè)計。 徑側(cè)向試驗臺報表及 報警 區(qū)，顯示著最近的一次加壓時間，最近一次實驗停止時間 ，供操作者對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時參考，在報表中可以查詢各種重要的歷史數(shù)據(jù)，比如說： 采樣時間、徑向壓力、側(cè)向壓力、徑向位移、側(cè)向位移等，下方的 報警區(qū)，實時監(jiān)測著徑側(cè)向 輪胎試驗臺的狀態(tài)，一旦發(fā)生任何事故都會及時準(zhǔn)確的提供故障報警信號，為整個試驗臺載荷試驗的順利進(jìn)行提供了保障，為方便的查詢以前的試驗記錄，在徑側(cè)向試驗臺報表及報警區(qū)有各一個“查詢以前時間” 按鈕，連接著外部的 access 數(shù)據(jù)庫，在這個數(shù)據(jù)庫中保存著以前每次試驗的時間，操作人員，以及一些備注文字，供操作者查詢數(shù)據(jù)時參考。在報表自動生成中，主要提供試驗加載中每一級的中間數(shù)據(jù)，然后對每級數(shù)據(jù)自動生成徑側(cè)向載荷比，作為是否滿足實驗要求做判斷。最后在第 10 級結(jié)束段，如果試驗最大實際 加壓值未超過設(shè)定值，則提示本次破壞性試驗失敗，從而提示開始新一次的試驗。這些設(shè)置都大大方便了操作者對數(shù)據(jù)庫的使用。 人 機(jī) 界 面數(shù) 據(jù) 管 理模 塊控 制 操 作模 塊數(shù) 據(jù) 處 理模 塊報 表 模 塊報 警 模 塊安 全 功 能模 塊顯 示 模 塊 打 印 模 塊開關(guān)量控制參數(shù)設(shè)定壓力曲線模擬量數(shù)值開關(guān)量控制實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)模糊規(guī)則初始化參數(shù)故障信息曲線圖數(shù)據(jù)報表事件信息操作級別用戶自定義聲光報警屏顯報警畫面報警歷史數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù) 圖 41 上位機(jī)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)原理框圖 飛機(jī) 機(jī)輪 徑 側(cè)向自動化試驗裝置 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 上位機(jī)軟件各功能模塊設(shè)計 利用開物 2020 組態(tài)軟件開發(fā)的上位機(jī)應(yīng)用軟件主要以模塊化思想進(jìn)行設(shè)計，其中包括控制模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、報警模塊、報表模塊、安全功能模塊及打印模塊，各模塊之間相互聯(lián)系，由主程序進(jìn)行調(diào)用，以共同完成某一控制任務(wù)實現(xiàn)如下幾個主要功能： 、試驗數(shù)據(jù)監(jiān)控； 、顯示系統(tǒng)的試驗參數(shù)及相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)； ，自動生產(chǎn)各種數(shù)據(jù)報表（實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表）； 。甚至還包括了總貌圖、系統(tǒng)圖、菜單系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析表、配方管理、 ODBC 接口、軟邏輯接口、 Web Server等部分。 上位機(jī) 軟件設(shè)計 組態(tài)軟件設(shè)計 上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)計也是本系統(tǒng)設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，設(shè)計好壞直接關(guān)系到智能控制系統(tǒng)的可實用性和可操作性，并且對系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)滿足的各種不同功能的實現(xiàn)，主要從系統(tǒng)響應(yīng)時間、用戶求助機(jī)制、錯誤信息處理和命令方式四個方面加以考慮，另人機(jī)界面的友好程度也關(guān)系到操作人員對系統(tǒng)的理解 程度和掌握熟練度。其電路原理圖如圖 36 所示。再通過電阻分壓、電容濾波、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，在電路中得到一個較穩(wěn)定的直流電壓信號。當(dāng) QC1 旋轉(zhuǎn)至右側(cè)時 1 和 2， 3 和 4， 1 和 10， 11 和 12 連接其他觸點斷開，試驗臺處于自動控制模式下。其中 VC2 是穩(wěn)壓電源，輸出電壓 177。 飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向自動化試驗 第三章 徑側(cè)向試驗臺計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 22 系統(tǒng)的開關(guān)量輸出如下： 液壓系統(tǒng)的驅(qū)動是通過各種電磁閥和繼電器驅(qū)動， 兩油泵電機(jī)由 1KA， 2KA 控制； 3KA， 4KA 控制電磁溢流閥通道的開通與閉合； 5KA為故障保護(hù)與報警控制； 1HL15HL 為系統(tǒng)狀態(tài)指示燈。若發(fā)現(xiàn)不及時，時間稍長便會燒毀電機(jī)，造成設(shè)備損壞，為了保護(hù)電機(jī)在電機(jī)控制主電路中加入了缺相保護(hù)電路。徑側(cè)向加壓子程序分別對應(yīng)各自的模塊，只是在調(diào)用時引用，這也方面實現(xiàn)單獨加壓時只需單獨讀取徑向加壓子程序。另外，由于徑側(cè)向聯(lián)合加壓會相互影響 ，徑側(cè)向壓力值不是一次加壓就可完成，所以每次加壓都必須分別監(jiān)測徑側(cè)向壓力值，只有徑側(cè)向壓力都滿足本級壓力目標(biāo)時本級加壓才算完成。聯(lián)合加壓也必須先加徑向，徑向先加 5S 后再加側(cè)向，以保證輪胎承受一定的徑向壓力后才開始承受側(cè)向壓力，避免了輪胎單獨承受側(cè)向壓力或側(cè)向壓力大于徑向壓力的情況。數(shù)字量輸出 7個點，其中液壓系統(tǒng) 5個，油泵電機(jī)的控制 2個。 電壓 24VDC，可以直接驅(qū)動繼電器，可用作負(fù)載電源，具有防短路和開路保護(hù)，可連接單相交流系統(tǒng) (輸入電壓飛機(jī)機(jī)輪徑 側(cè)向壓力自動檢測系統(tǒng) 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 15 120/230 VAC， 50/60 Hz)，具有可靠的隔離特性，符合 EN 60 950。 目前三家著名的 PLC廠家 SIEMENS、 GE和 OMRON公司的產(chǎn)品現(xiàn)在在國內(nèi)的應(yīng)用得比較多，遍及國民 經(jīng)濟(jì) 的各個行業(yè)。根據(jù)需要留有 1/0 模板的接口 。 研華公司從事工業(yè)電腦制作有 20 年之久，在工業(yè)機(jī)制作和售后服務(wù)方面積 累了豐富的經(jīng)驗，所以在本次徑側(cè)向機(jī)輪試驗臺控制中選用臺灣研華公司生產(chǎn)的 AWS8248VTPT 型工控機(jī)，該工控機(jī)具有以下特點 :