【正文】 安裝開孔尺寸 224161mm 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 4 軟件設(shè)計(jì) 全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)采集及控制儀設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)包括下位機(jī)程序和上位機(jī)程序兩部分。下位機(jī)程序主要有主程序、開關(guān)量輸出子程序等幾個(gè)模塊。上位機(jī)程序主要是通過串行接口實(shí)現(xiàn)對(duì)控制儀的控制，并且可以接收下位機(jī)的數(shù)據(jù)并顯示相關(guān)變化曲線。 下位機(jī)程序 圖 41 所示的是系統(tǒng)總流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先系統(tǒng)初始化，然后讀取系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)入主程序后進(jìn)行觸摸屏顯示、閥門開度控制程序、模擬量比較計(jì)算程序、停機(jī)程序和報(bào)警程序等構(gòu)成。 讀 取 系 統(tǒng) 參 數(shù)氣 壓 值 及 狀 態(tài) 顯 示系 統(tǒng) 初 始 化氣 壓 值 是 否 超 過 設(shè) 定 值是比 例 流 量 控 制 閥 的 開 度 是 否 不 變否比 例 流 量 控 制 閥 開 度 不 變是否開 始 圖 41 主程序流程圖 主程序 PLC 上電或復(fù)位時(shí)，首先進(jìn)入主程序。主程序包括對(duì)系統(tǒng)的初始化，調(diào)用A/D 子程序和判斷是否有異常報(bào)警等。初始化程序主要是對(duì) I/O 口、定時(shí)器、串行口以及全局變量的初始化 [18]。經(jīng)過初始化程序之后，系統(tǒng)的各個(gè)部分準(zhǔn)備就曹雪冰：基于 PLC 的密閉設(shè)備氣密性檢測(cè)系統(tǒng) 22 緒，可以進(jìn)入工作狀態(tài)。比例流量控制閥開度改變與否是根據(jù) 傳感器檢測(cè)出的氣壓值與設(shè)定值符合與否而設(shè)定的。 上位機(jī)程序 本設(shè)計(jì)的上位機(jī)程 序也就是 HMI 人機(jī)交互，采用的是上海布科電氣有限公司生產(chǎn)研發(fā)的 MT4400T 型，該 HMI 的界面包括檢測(cè)工位窗口、狀態(tài)監(jiān)視窗口、運(yùn)行控制窗口等，在狀態(tài)監(jiān)視窗口中，提供了壓力設(shè)定、壓力檢測(cè)、流量檢測(cè)、檢測(cè)結(jié)果等界面，顯示直觀明了。 HMI 界面見下圖： 圖 42 HMI機(jī)狀態(tài)監(jiān)視界面圖 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 43 HMI 機(jī)狀態(tài)監(jiān)視界面圖 圖 44 HMI機(jī)參數(shù)設(shè)定界面圖 曹雪冰：基于 PLC 的密閉設(shè)備氣密性檢測(cè)系統(tǒng) 24 圖 45 HMI 機(jī)運(yùn)行模式界面圖 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 5 系統(tǒng)調(diào)試 在完成硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，以測(cè)試整個(gè)信號(hào)采集 系統(tǒng)的性能并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，使其可以進(jìn)行正?？煽康墓ぷ鳌? 圖 51 是全自動(dòng)氣密檢測(cè)系統(tǒng)密封腔體壓力變化（充壓過程）示意圖。從圖51 可知首先將檢漏機(jī)與被檢測(cè)設(shè)備氣路連接，檢查整個(gè)被測(cè)設(shè)備的密閉腔體符合 RFJ202 RFJ042021 的相關(guān)要求 [19]。通電后開始設(shè)定各種狀態(tài)及參數(shù)（操作模式、充壓時(shí)間、穩(wěn)壓時(shí)間、壓力參數(shù)、流量參數(shù)等），然后開機(jī)將有壓氣源（采用空氣壓縮機(jī)供氣）接入至檢漏機(jī)（預(yù)先通過進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)控制一次氣體壓力為 ~ M Pa），氣體經(jīng)氣路進(jìn)入手動(dòng)調(diào)壓器二次調(diào)壓（一般為 M Pa~ M Pa，預(yù)先調(diào)節(jié)，以保持比例流量控制閥正常工作為宜）后進(jìn)入比例流量控制閥，有控制地充入密閉腔體。腔體內(nèi)的壓力隨著氣體的增加由零不斷增高逐漸逼近目標(biāo)值（ RFJ012021 中規(guī)定防護(hù)門為 100Pa，密閉門為 50 Pa），腔體內(nèi)壓力變化曲線如圖 51。壓力監(jiān)測(cè)是從密閉腔體取樣口引出氣體至壓力變送器，測(cè)出腔體內(nèi)的實(shí)時(shí)壓力值，反饋至可編程控制器并反映在監(jiān)控面板上，可編程控制器按預(yù)先編制好的程序邏輯根據(jù)密閉腔體內(nèi)壓力實(shí)時(shí)變化值控制比例流量控制閥的開度不斷變化 [20]，直至腔體內(nèi)的壓力達(dá)到并穩(wěn)定 在預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值。在此狀態(tài)下，密閉腔體泄露出的氣體數(shù)量與進(jìn)入腔體的氣體流量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)氣管路中測(cè)得的流量值就等同于該密閉腔體的漏氣量。流量監(jiān)測(cè)由安裝在進(jìn)氣管路上的氣體流量變送器實(shí)時(shí)測(cè)量出流量數(shù)值反饋至可編程控制器并反映在監(jiān)控面板上。圖 51 中垂直軸 P 為腔體內(nèi)壓力數(shù)值，水平軸 T 為與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，t t t t4是由比例流量控制閥開度的運(yùn)動(dòng)速度 K 所決定，黑線為腔體內(nèi)壓力變化曲線（示意）。 P0、 P P P P K K K K K5 均在開機(jī)前設(shè)定輸入。以某次測(cè)定產(chǎn)品 GM1020 為例， 設(shè)定的 P0為 50、 P1 為 P2為 3P3 為 P4 為 45，同時(shí)對(duì)應(yīng)的控制比例流量閥開度的電信號(hào) K K K K4分別設(shè)定為 1/ 1/ 1/30 、 1/60、 1/90。以上過程可以作以下描述，開機(jī)初期，比例流量控制閥以每 4 秒鐘 1 個(gè)信號(hào)的速度快速打開，當(dāng)腔體內(nèi)迅速升至30Pa 后改為 10 秒 1 個(gè)信號(hào)的較快速度開啟，腔體內(nèi)壓力達(dá)到 35Pa 后又改為 30秒 1 個(gè)信號(hào)的較慢速開啟，當(dāng)壓力為 40Pa 時(shí)又再次改為每 60 秒 1 個(gè)電信號(hào)的慢速開啟，當(dāng)壓力為 45Pa 時(shí)最終以每 90 秒 1 個(gè)電信號(hào)的速度很緩慢地進(jìn)入 P0區(qū)域，（ RFJ042021 中規(guī)定 P0 為 50Pa，讀數(shù)有效區(qū)域?yàn)?50+2Pa），若 P 值超過52Pa 后，比例流量控制閥就減小開度，使腔體內(nèi)的壓力繼續(xù)維持在有效區(qū)域內(nèi)曹雪冰：基于 PLC 的密閉設(shè)備氣密性檢測(cè)系統(tǒng) 26 [21]。 P 1P 2P 3P 4k 2k 3k 4 圖 51 全自動(dòng)氣密檢測(cè)系統(tǒng)密封腔體壓力變化（充壓過程）示意圖 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 個(gè)人總結(jié) 本文研制的全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)采集及控制儀是一種采用流量法來檢測(cè)氣體密閉性的儀器。 本文在對(duì)全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)工作原理研究的基礎(chǔ)上做了以下具體工作： (1) 在認(rèn)真對(duì)于課題任務(wù) 設(shè)計(jì)書的分析和全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)工作原理的研究，制定了系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)方案。 (2) 本設(shè)計(jì)對(duì)全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)的信號(hào)采集、輸入模塊的信號(hào)調(diào)理電路的模擬電路的設(shè)計(jì)和信號(hào)輸出模塊的兩路開關(guān)量輸出電路及變送信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)。 (3) 進(jìn)行了 PLC 的程序編寫，使用 PLC 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作運(yùn)行進(jìn)行控制。 (4) 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了串行通信，實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)與其他設(shè)備的連接互動(dòng)。 得到以下結(jié)論： 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生以及社會(huì)對(duì)于電子信息產(chǎn)業(yè)給人們帶來的便利，人們對(duì)于智能化的需求越來越高，微處理器的發(fā)展也隨著發(fā)生巨大的變化。而微處理器作為 PLC 的核心，因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、方便的編程、很高的可靠性在工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展 。 該設(shè)計(jì)中的全自動(dòng)氣密檢測(cè)機(jī)總體概括了 PLC、傳感器以及微處理器的功能還有效的結(jié)合了智能控制與其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和輸送。 總體來說分為兩點(diǎn)：一是對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集時(shí)通過運(yùn)用傳感器來實(shí)現(xiàn)，然后經(jīng)放大調(diào)理后輸送給 PLC 進(jìn)行信號(hào)的處理分析，這時(shí)在選擇放大電路時(shí)需小心謹(jǐn)慎，要保證能安全穩(wěn)定的工作。二是精密度問題，它是傳感器的最為重要的性能指標(biāo)，所以精密度越高越好，因此在對(duì)傳感器進(jìn)行選型時(shí)本設(shè)計(jì)采用的是空壓機(jī)專用的傳感器 [22]。 盡管本文設(shè)計(jì)基本滿足系統(tǒng)的要求，但還有許多需要改進(jìn)的地方，例如空壓機(jī)及密閉超壓檢測(cè)腔選用等。由于時(shí)間、費(fèi)用等原因沒有制作成樣機(jī)。 曹雪冰：基于 PLC 的密閉設(shè)備氣密性檢測(cè)系統(tǒng) 28 謝 辭 四年的大學(xué)生涯隨著畢業(yè)論文的結(jié)束即將進(jìn)入尾聲，在這四年的大學(xué)生活中，累過，笑過，苦惱過，迷茫過，任性過，反省過，尤其是在這一年深感前途的迷茫，一直都在尋找著前進(jìn)的方向，在同學(xué)的幫助和老師耐心的教會(huì)之中，我漸漸的走出了盲區(qū)，找到了奮斗的目標(biāo)和動(dòng)力，在這四年的生活中，我也得到了鍛煉，在各種磨練之中得到了成長(zhǎng)，在此，我想對(duì)在這四年大學(xué)里陪伴、幫助和指導(dǎo)過我的人 說一聲發(fā)自內(nèi)心的感謝。 首先，我要感謝老師們對(duì)我的悉心指導(dǎo)和 諄諄教誨，在這我尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師喬愛明老師，本課題是在喬愛明老師的耐心指導(dǎo)下順利完成的，從論文的選題，資料的查詢，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)到論文的最后完成，都是傾注了喬老師的精力和心血。他是個(gè)知識(shí)淵博，工作一絲不茍，品德高尚，是個(gè)很有責(zé)任心的老師，他的授課非常的生動(dòng)，在他的課上我都能聚精會(huì)神的聽講，他教會(huì)了我很多，讓我懂得了如何去面對(duì)自己的不足，并且及時(shí)的去糾正，告訴我以后在人生的路上如何去面對(duì)生活的得與失，在這我要表示深深的感謝。 同時(shí)我還要感謝我的 大學(xué)室友和同學(xué)以及在社團(tuán)認(rèn)識(shí)的朋友，是他們豐富了我的大學(xué)生活，讓我體會(huì)到了作為一個(gè)大學(xué)生該有的快樂和關(guān)懷，可能他們不是最帥最優(yōu)秀的，但是在我眼里他們是最可愛的，只要跟他們?cè)谝黄鹞視?huì)有家一般的感覺，寢室是我在外地城市上學(xué)感覺最溫暖的一個(gè)地方。感謝我的大學(xué)室友。他們教會(huì)了我包容和理解，因?yàn)橛心銈兾业拇髮W(xué)生活才不至于這么枯燥。 其次我還要感謝我的家人，感謝你們給了我這個(gè)求學(xué)的機(jī)會(huì)，感謝你們這二十多年來對(duì)我精神上的支持和鼓舞，我堅(jiān)信在你們不斷地鼓勵(lì)和關(guān)愛之中，在以后的生活中我會(huì)克服重重困難，勇敢的迎接社會(huì)給與的種種 挑戰(zhàn)，因?yàn)橛心銈兊膼?，我的未來?huì)越來越美好。 最后，再次對(duì)所有關(guān)心和幫助過我的老師，同學(xué)，朋友，家人表是我最真摯的感謝 ! 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 參 考 文 獻(xiàn) [1] 梁景凱 .機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021(1):1219 [2] 張建民 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京 :北京理工大學(xué)出版社 ,2021(4):2432 [3] 趙承利 .Protel DXP 電路設(shè)計(jì) [M].北京 :中國(guó)鐵道出版社 ,2021(5):715 [4] [日 ]森榮二 .LC 濾波器設(shè)計(jì)與制作 .[M].薛培鼎 ,譯 .北京 :科學(xué)出版社 ，2021(2):2329 [5] Jim LowPass Filter Design[R].TI Application Report,2021 [6] Donald A Current Analysis and Design [M].2nd Edition,2021 [7] 楊將新 ,楊世錫 .機(jī)械工程測(cè)試技術(shù) [M].北京 :高等教育出版社 ,2021 [8] 徐發(fā)強(qiáng) ,胡建生 ,陳軍 ,湯凱 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) ,2021(2):13 [9] 蔡錦福 .運(yùn)算放大器原理與應(yīng)用 [M].北京 :科學(xué)出版社 ,2021(8):5667 [10] 秦曾煌 .電工技術(shù) .[M](第六版 ).北京 :高等教育出版社 ,2021(3):3542 [11] 秦曾煌 ,姜三勇 .電子技術(shù) .[M](第七版 ).北京 :高等教育出版社 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