PLC毕业论文斯太尔驱动桥总成综合实验台IPCPLC自动控制系统.docx
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PLC毕业论文斯太尔驱动桥总成综合实验台IPCPLC自动控制系统
毕业设计(论文)
中文题目斯太尔驱动桥总成综合实验台IPC-PLC自动控制系统
英文题目TheShiTaiErBridgeIsTotaltobecomethecomprehensiveOnTrialStandIPC-PLCAutomaticControlSystem
学生姓名任晓静
专业自动化
班级02312216
指导教师罗勇老师
二零零六年六月
斯太尔驱动桥总成综合试验台IPC-PLC自动控制系统
摘要
斯太尔驱动桥总成IPC-PLC综合试验台的研究我们分两部分来完成的,本文论述其中一部分:
研究试验台的控制系统,以及试验台结构设计,工控机与可编程控器的通信,疲劳试验、静扭试验的流程设计,以及部分其它研究。
本文主要详细介绍了斯太尔驱动桥的结构特点、主要部件的参数,提供试验台研究的意义;基于VisualBasic6.0开发的控制系统的功能以及操作说明,以及使用VisualBasic6.0对Access2003数据库操作,实现对试验数据的存取,调用、显示等功能;S7-200PLC与IPC自由口通信的原理及过程。
斯太尔驱动桥总成自动检测系统综合应用了IPC、PLC、角位移传感器等多项高新技术,自动化程度大为提高,能较好地模拟整车实际工况,可对载荷的大小进行控制,采取了较得力的解决干扰问题措施,具有一定的先进性。
论文后还附有控制系统等的相关的操作说明图,最后还附有参考文献,以及程序清单。
关键词
驱动桥总成;自由口通信;IPC;PLC;疲劳试验;静扭试验
Abstract
TheSiTaiErBridgeIsTotaltobecomethecomprehensiveOnTrialStandIPC-PLCAutomaticControlSystem
TheresearchofSTRdrivebridgetotalbecomecomprehensiveontrialstanddividestwobigpartstocomplete.Thistextover-emphasizesthehardwarepart,Elaboratedthecontrolsystemontrailstand,andthestructuredesignoftrialstand,thecorrespondencebetweenIndustrialPersonalComputerandprogrammablelogicalcontroller,theprocessdesignoffatiguetrial,twisttrial,andpartsofotherresearch.ThistextismainintroducedtheSTRdrivebridge'sstructurecharacteristics,theparameterofmainpartsofbridge,providingtheresearchmeaningofthetrialstand;AccordingtothefunctionandoperatinginstructionsofthecontrolsystemoftheVisualBasic6.0development,andtheusageVisualBasic6.0operatestotheAccess2003database,realizationtofunctionoftheaccessofthetrialdata,adjustuse,showetc;thecorrespondenceprincipleandprocessbetweenS7-200andIPC.STRdrivethebridgetotalbecametheautoexaminationsystemtoapplymanyhighnewtechnique,suchasIPC,PLC,knob-speedsensoretc.Thedegreeofautomationisimprovinggreatly.itcancomparetoimitatethewholecargoodlyactualworkcondition,cancontroltowardscarryingthesizeofthelotus,Thesystemadoptedthevalidanti-interferencemeasure,whichcertainlyhavesomeextendforerunner.Thethesisreturnstherelatedoperatinginstructionsdiagramaboutcontrolsystembehind,theendreturnsthereference,andproceduredetailedlist
Keywords
Drivebridgetotalbecome,freeendcorrespondence,IndustrialPersonalComputer,programmablelogicalcontroller,fatiguetrial,twisttrial
目录
中文摘要
英文摘要
绪论…………………………………………………………………………………………1
0.1概述………………………………………………………………………………1
0.1.1驱动桥总成试验的研究的现状…………………………………………1
0.1.2驱动桥总成试验的研究发展趋势………………………………………1
0.2斯太尔驱动桥总成综合试验台IPC-PLC自动控制系统主要组成部分………2
0.2.1机械部分…………………………………………………………………2
0.2.2电气控制部分……………………………………………………………3
0.3论文研究的主要内容……………………………………………………………3
0.3.1实验对象说明……………………………………………………………4
0.3.2监控系统的软件设计……………………………………………………4
0.3.3IPC-PLC自由口通信的实现……………………………………………4
0.3.4部分试验流程……………………………………………………………4
1.斯太尔驱动桥的介绍…………………………………………………………………5
1.1驱动桥概述………………………………………………………………………5
1.2驱动桥总成各组成部分的功能…………………………………………………5
1.2.1非断开式驱动桥…………………………………………………………5
1.2.2断开式驱动桥……………………………………………………………5
1.3驱动桥各组成部分的功能………………………………………………………6
1.3.1主减速器…………………………………………………………………6
1.3.2差速器……………………………………………………………………7
1.3.3半轴………………………………………………………………………7
1.2.4桥壳………………………………………………………………………8
1.3斯太尔驱动桥总成常见故障分析………………………………………………9
1.5驱动桥总成及其主要、零部件的实验…………………………………………10
1.5.1斯太尔驱动桥总成的磨合试验……………………………………………10
1.5.2斯太尔驱动桥总成的综合性试验…………………………………………10
1.5.3斯太尔驱动桥的疲劳寿命试验……………………………………………11
1.5.4斯太尔驱动桥总成的整体静扭试验………………………………………11
1.6本章小结………………………………………………………………………11
2.监视控制系统的开发与应运…………………………………………………………12
2.1概述………………………………………………………………………………12
2.2VB6.0开发监视控制系统软件的优点…………………………………………12
2.3VB开发控制系统的过程………………………………………………………14
2.3.1创建应运的主要步骤…………………………………………………14
2.3.2创建于户界面…………………………………………………………14
2.4VB操纵数据库的实现过程……………………………………………………16
2.4.1数据库需求分析………………………………………………………16
2.4.2数据的概念设计………………………………………………………17
2.4.3数据库逻辑结构设计…………………………………………………18
2.4.4数据库的实现…………………………………………………………22
2.5控制系统窗体布局及所实现的功能…………………………………………22
2.5.1屏幕展示模块…………………………………………………………23
2.5.2登录窗体模块…………………………………………………………23
2.5.3控制面板模块…………………………………………………………25
2.5.4添加用户窗体模块……………………………………………………26
2.5.5运行状态模块…………………………………………………………26
2.5.6运行状态分析模块……………………………………………………27
2.5.7历史纪录模块…………………………………………………………27
2.5.8电机运转示意图模块与信号模拟窗体模块…………………………27
2.5.9数据统计报表模块……………………………………………………27
2.6本章小结………………………………………………………………………28
3.试验系统的工控机与可编程序控制器通讯的原理与过程…………………………29
3.1工控机与S7-200PLC通信原理………………………………………………29
3.1.1IPC与PLC实现通信的方法……………………………………………29
3.1.2S7-200PLC与工控机的通信方式……………………………………30
3.1.3S7-200CPU224PLC通信接口…………………………………………30
3.1.4IPC通信接口……………………………………………………………31
3.2S7-200PLC与IPC通信过程……………………………………………………32
3.2.1IPC与S7-200CPU224PLC互联的结构形式…………………………32
3.2.2IPC与S7-200系列PLC通信连接……………………………………33
3.2.3S7-200PLC自由通信口初始化及通信指令…………………………33
3.2.4IPC上位机通信软件系统的设计………………………………………34
3.2.5PLC下位机通信软件系统………………………………………………38
3.2.6PLC程序执行过程………………………………………………………39
3.2.7PLC寄存器地址分配……………………………………………………40
3.3本章小结………………………………………………………………………43
4.驱动桥总成试验的过程………………………………………………………………44
4.1试验台整体结构特点与用途…………………………………………………44
4.1.1开式试验台……………………………………………………………44
4.1.2封闭式试验台…………………………………………………………44
4.2试验工作原理与流程…………………………………………………………45
4.2.1总成疲劳寿命试验……………………………………………………46
4.2.2总成静扭试验的试验…………………………………………………46
结论………………………………………………………………………………………50
致谢………………………………………………………………………………………51
参考文献…………………………………………………………………………………52
0.绪论
斯太尔系列驱动桥总成技术是我国在上世纪八十年代在国内没有重型汽车的背景下,引进奥地利斯太尔公司车桥产品生产制造和技术设计而开发的,在上世纪九十年代正式装车下线投入使用,其技术性能当时在国内是比较领先的。
其与其它车桥相比具有节能、耐磨损、故障率小等的特点。
在课题调研期间笔者针对斯太尔车桥的用户作了调查,普遍反映其故障率很低,性能良好。
这主要取决于其生产设备的先进性以及试验设备的先进性。
本课题主要针对安凯福田曙光车桥有限公司技术质量部《斯太尔前、中、后桥总成综合试验台技术要求》,完成对斯太尔驱动桥总成综合试验台电气部分的软、硬件研究和设计。
0.1概述
驱动桥总成是汽车的关键部件之一,其制动性能直接关系到汽车行驶安全,对整车质量影响很大。
在汽车行驶过程中,驱动桥承受着繁重而复杂的载荷,它的传动件(齿轮及半轴等)要传递传动系中的最大转矩;它的承载件(桥壳)支承着汽车满载荷重,承受着作用于路面与车架或车厢之间的垂向、纵向和横向静、动(冲击)载荷,以及反作用力矩和制动力矩等。
在这些载荷的作用下,驱动桥必须保持有足够的强度、刚度,足够的寿命,以及满意的其他性能(例如无噪音等)。
为此,驱动桥总成及其主要零、部件必须经过严格的试验方能装车。
在安全性越来越成为汽车工业关注的焦点的今天,对制动性能的检测要求也越来越高。
驱动桥总成试验系统则是在汽车生产过程中对驱动桥总成性能进行检测试验,检测试验合格的车桥才用于装车。
这不仅有利于提高汽车总装下线后的整车质量,减少返修和调整工作量,而且可利用检测结果分析和改进驱动桥总成在设计或加工装配中存在的问题。
0.1.1驱动桥总成试验的研究的现状
我国国产车辆生产随着国民经济的不断提高,有了突飞猛进的发展,在生产技术上有了很大的进步,随之相应的检测、监测试验设备的发展很快,在车辆整车和车辆零部件生产厂家均有自己的试验检验的设备。
有整车试验场,包括整车道路试验场,整车台架试验台,以及总成、零部件台架试验台。
可满足国内一些车辆的新产品开发试验、产品质量鉴定等的的需要。
但就目前全国的研究情况来看,道路试验和台架试验两种检测方法基本上都是针对整车进行的。
国内还没有具体针对某一式车桥总成而设计的试验设备,故其试验精度很难达到要求,试验效果不太理想,况且国内许多诸如驱动桥总成试验的研究发展自动化程度不高,严重成为我国汽车工业发展的瓶颈。
0.1.2驱动桥总成试验的研究发展趋势
就目前国内的研究情况来看,汽车总成和零部件的台架试验将会成为今后发展的主题,伴随着自动化技术和网络技术的进步,汽车总成和零部件的台架试验的研究自动化程度、试验效率、试验精度会不断提高。
我们就斯太尔驱动桥总成试验展开专门的研究,在系统运行的自动化程度、数据采集精度、系统运行监控措施、抗干扰技术、试验范围都作了较深入的研究。
本次设计不仅巩固了我们已经学过得的专业知识,像自动控制系统、PLC、监测与转换技术、电机学又学习了许多像工控机技术、VB设计技术、数据库技术等新的专业知识,拓宽了我们的视野,提高了独立分析问题解决问题的能力,为以后工作打下坚实的基础。
0.2斯太尔驱动桥总成综合试验台IPC-PLC自动控制系统组成部分
斯太尔驱动桥总成综合试验台IPC-PLC自动控制系统由三大部分构成,其系统配置如图0-1所示。
图0-1系统配制图
0.2.1驱动桥总成试验机械自动控制系统
驱动桥总成试验机械自动控制系统根据不同的试验采用不同的结构形式,如图0-2机械控制图,其属于开式系统适用于驱动桥总成综合试验、总成磨合试验;图0-3是驱动桥总成静扭试验机械控制系统,若进行疲劳寿命试验则需将试验台布置成闭式内循环装置,减小能量的损失。
图0-4是驱动桥总成疲劳寿命试验机械控制系统。
图0-2驱动桥总成综合、磨合机械控制图(主视图)
图0-3驱动桥总成静扭机械控制图(俯视图)
图0-4驱动桥总成疲劳寿命机械控制图(俯视图)
0.2.2驱动桥总成试验电气自动控制系统
在进行斯太尔驱动桥总成综合试验时,试验条件及试验配置完备后,首先由系统的上位机——工控机发出试验启动指令给下位机——S7-200PLC,PLC再对试验台的电机或泵作出控制。
试验台上的试验设备的主要部位都装有检测的传感器,传感器实时采集数据反馈给上位机工控机,工控机根据传感器的数据进行处理判断,在作出对PLC下一步的控制。
就这样形成一个闭环,从而实现了完整的驱动桥总成的试验。
其系统框图如下图0-5所示。
0.2.3驱动桥总成试验监视和控制软件系统
监视和控制软件系统能够操作控制试验过程,并对试验数据显示、处理、判断,并且在试验出现时异常发出报警信号(光信号和声信号),试验结束对试验数据打印。
0.3论文研究的主要内容
根据设计分工,我主要对监控系统的设计开发与实现过程、上位机工控机与下位机PLC自由口通信的原理与应用和部分实验流程过程作了研究,本文将对这些部分的原理或设计过程等进行详细的阐述,并对实验对象——斯太尔驱动桥,作了一定的介绍,对静扭试验和疲劳寿命试验控制过程流程也作了简单描述。
图0-5电气控制系统框图
0.3.1试验对象
不论是软件的编制还是硬件结构的设计都是以驱动桥总成的结构特点,工作原理和各组成部分的功能为中心。
不同的试验所针对的部件或考验的参数是不相同的。
0.3.2监控系统的软件设计
我们采用具有可视化编程特点的Visualbasic语言进行软件设计,作为上位机工控机的监控软件。
本文详细介绍Visualbasic6.0的编程特点,开发监控软件的过程,以及如何对Access2003操作实现数据的存取。
0.3.3IPC-PLC自由口通信的实现
要对斯太尔驱动桥总成试验进行自动控制,必须采用工控机直接控制可编程序控制器,从而控制试验台。
实现这一控制过程的基础便是实现工控机上位机与可编程序控制器进行通信。
我们选择SIMATICS7-200可编程控器,采用自用端口模式与工控机通信。
IPC方的通信程序可以采用VB、VC等语言,也可直接采用西门子专用组态软件WinCC。
我们采用VBMSComm控件编写工控机的通信软件。
0.3.4部分试验流程
这里限于时间和篇幅只将斯太尔驱动桥总成静扭试验和疲劳寿命试验作了简单介绍。
在今后我们将会结合国内外行进技术,对驱动桥总成试验不断研究,不断深入。
1.驱动桥的介绍
1.1驱动桥概述
汽车的驱动桥位于传动系的末端,其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来得到转矩,将转矩分配给左、右驱动车轮,并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能;同时,驱动桥还要承受作用于路面和车驾或承载式车身之间的铅垂力、纵向力和横向力及其力矩。
1.2驱动桥的结构型式
1.2.1非断开式驱动桥
非断开式驱动桥也称整体式驱动桥,如图1-1所示,起半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体粱,因而两侧的半轴和驱动轮相关的摆动,通过弹性元件与车架相连。
1.驱动桥壳2、3、4差速器5.半轴
图1-1非断开(整体)式驱动桥的结构
1.2.2断开式驱动桥
驱动桥采用独立悬架,即主减速器壳固定在悬架上两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。
如图1-2所示。
1.主减速器2.半轴3.弹性原件4减振器5.车轮
6.摆臂7.摆臂轴
图1-2断开式驱动桥的结构
具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易,广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分小轿车上。
但整个驱动桥均属于簧下质量,对汽车平顺性和降低动载荷不利。
断开式驱动桥结构较复杂,成本较高,但它大大地增加了离地间隙;减小了簧下质量,从而改善了行驶平顺性,提高了汽车的平均车速;减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷,提高了零部件的使用寿命;由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好,大大增强了车轮的抗侧滑能力;与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理,可增加汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性。
这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。
1.3驱动桥各组成部分的功能
在一般的汽车结构中,驱动桥包括主减速器(又称主传动器)、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩传给驱动车轮,实现降速以增大转矩。
对于各种不同类型和用途的汽车,正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体——驱动桥,是驱动桥能够良好运行的先决条件。
1.3.1主减速器
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。
在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器,可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小,也可变速箱的尺寸质量减小,操纵省力。
汽车在行驶过程中所遇到的道路情况是千变万化的。
此外,汽车本身在空、满载时,尤其是单车空载与汽车满载之间的载荷变化是非常大的。
为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围,除了常见的具有唯一固定主减速比的单速主减速器外,在某些重型汽车上有时将主减速器做成双速的。
双速主减速器具有两个固定主减速比,并可根据汽车行驶条件来选择挡位。
它既可得到大的主减速比,同时与变速器配合又可得到所谓多挡变速,以便提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。
随着大型汽车向着长途运输方向的发展,采用双速主减速器的车车将愈来愈多。
现代汽车的主减速器,广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。
双曲面齿轮工作时,齿面间的压力和滑动较大,齿面油膜易被破坏,必须采用双曲面齿轮油润滑,绝不允许用普通齿轮油代替,否则将使齿面迅速擦伤和磨损,大大降低使用寿命。
1.3.2差速器
如图1-3所示,驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接,则两轮只能以相同的角速度旋转。
这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。
即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。
车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。
为使车轮尽可能不发生
1.轴承2.左外壳3.垫片4.半轴齿轮5.垫圈6.行星齿轮7.从动齿轮8.右外壳9.十字轴10.螺栓
图1-3差速器的结构组成
滑动,在结构上必须保证各车辆能以不同的角速度转动。
通常从动车轮用轴承支承在心轴上,使之能以任何角速度旋转,而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接,在两根半轴之间装有差速器。
这种差
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