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临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 1 目 录 第一部分 前 言 3 1 机械设计制造及其自动化的发展 3 1.1 机械设计制造及其自动化的含义 . 3 1.2 未来机械设计制造及其自动化的发展趋势 . 3 1.3 机械行业就业分析 5 2 自我分析 . 6 2.1 个人兴趣爱好 6 2.2 我的优点 6 2.3 我的缺点 7 3 克服自身缺点 . 7 4 对职业的分析 . 7 5 强化个人能力的途径 . 8 5.1 在校期间学习计划 8 5.2 校外学习计划 8 6 我的工作规划 . 9 7 总结 . 9 第二部分 前 言 . 12 1 绪论 13 1.1 基于 plc 的多路信息采集系统概述 13 1.1.1 信息采集技术概述 13 1.1.2 液压系统概述 13 1.2 课题背景、提出及相关技术的发展现状 . 15 1.2.1 课题背景 15 1.2.2 课题的提出 17 1.2.3 相关技术的发展现状 18 2 硬件系统简述 22 2.1 硬件设计概述 . 22 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 2 2.2 硬件系统控制单元 . 22 2.2.1 cpm2a 的系统结构和性能介绍 . 22 2.2.2 cpm2a 的 i/o 端子. 25 2.3 信息采集部分 . 27 2.3.1 温度传感器 pt-100 27 2.3.2 3200 系列 oem 型压力传感器 29 2.3.3 a/d7705 模拟量采集处理模块 . 29 2.4 plc 与上位机的连接 32 3 系统软件 35 3.1 vb6.0 人机通讯界面的设计 38 3.2 vb6.0 串行通信控件 mscomm 40 3.2.1 mscomm 通信处理 . 40 3.2.2 mscomm 控件数据通信方式 41 3.3 cx-programmer . 42 参考文献 44 致 谢 44 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 3 第一部分 我的机械工程师规划 前 言 在今天这个人才竞争的时代职业生涯规划开始成为在人争夺战中的另一重要利 器。对企业而言如何体现公司“以人为本”的人才理念关注员工的人才理念关注 员工的持续成长职业生涯规划是一种有效的手段而对每个人而言职业生命是有限 的如果不进行有效的规划势必会造成生命和时间的浪费。作为当代大学生若是带 着一脸茫然踏入这个拥挤的社会怎能满足社会的需要使自己占有一席之地因此 我试着为自己拟定一份职业生涯规划将自己的未来好好的设计一下。有了目标才会 有动力。 1 机械设计制造及其自动化的发展 1.1 机械设计制造及其自动化的含义 机械设计制造及自动化专业是集机械,电子,信息技术为一体的综合性专业。 以机械 工程为主要学科,设有机械电子工程,机械设计及信息处理技术,数控技术及工业过程控 制 3 个专业方向。 主要培养既有机械工程领域知识与技能,数控加工技术与技能,机械电 子技术与技能,又有计算机软件开发知识与技能,适应市场经济发展需要,富有创新精神, 实践能力和国际视野的高级工程专业人才和管理人才。 1.2 未来机械设计制造及其自动化的发展趋势 目前各行业对自身产品结构也积极作出相应调整对生产工艺、装备设备不断进 行技术改造自动化和大型化成套设备的开发为机械行业提供了先进、现代化的产品。 未来相当长的一段时期内对机械装备的需求将稳定增长但需求结构将不断调整和变 化。一般性产品产能过剩的情况将更加严重高精尖产品、技术现代化产品和新领域产 品需求将不断上升。此外道路、交通等运输行业在推进结构调整、促进产业升级中 对机械产品的品种、水平、质量和性能的需求也将有较大提高。同时机械行业自身进 行产业升级和技术改造也需要大量先进加工设备和测试仪器。市场竞争加剧以及企业技 术升级的速度加快企业技术改造投资将保持一定规模同时国家政策也鼓励企业加 大新设备的投资强度国内对高精尖机械设备产品的需求将不断增加。因此在很长时 期内国民经济的结构调整和产业升级都将对机械装备工业形成较大的需求。 随着经济危机的逐渐淡出人们的视野每个行业都在进行着行业的复苏抓住这 个既是危机又是机会的关键时刻充分发挥产业的优势便能够摆脱经济危机所带来的不 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 4 利影响。机械产品市场发展的有利因素有振兴装备制造业的政策已为各界接受将逐 步发生积极影响国家加大节能减排的政策力度将促使相关行业技术改造的深入这 无疑为机械工业提供新的发展机遇增加消费、增加支农力度和加强基础设施建设也 为机械产品提供可观的市场空间机械产品出口将在质的方面继续改善调整出口退税 有利于出口产品结构的调整汽车、高档机电设备等的出口将得到更好的发展形成出 口主打产品。 不利的因素是机械工业仍将面临严峻的生产成本压力和部分原材料短缺的考验 根据有关部门关于鼓励进口先进机械装备进口的政策下半年部分高档机电产品的进口 会增加这将会挤占部分国内市场以大型联合收割机和大中型拖拉机为代表的农机产 品的生产增长乏力。 预计明年机械工业经济运行将延续今年下半年的下行走势 增长速度估计将比今年 回落 10 个百分点左右。即明年全年产销预计增长 15%左右利润预计增长 10%左右 出口创汇预计增长 15%左右。 据了解汽车行业增长 10%左右电工行业增长 20%左右农机、工程机械、重矿机 械、石化通用设备、机械基础件增长 20%左右机床行业增长 15%左右内燃机、仪器 仪表、食品包装机械行业增长 10%左右文化办公设备增长 5%左右。 机械设计制造及其自动化专业是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、 运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。机械设计制造及其自动化专业研究的 主要内容包括机械与机器的组成原理、运动分析方法、力学分析方法及电气控制原理 各种机电产品的设计技术、制造技术与控制技术、计算机辅助设计技术、现代机械制造 技术与方法机电一体化技术计算机辅助制造技术特种加工技术自动化制造系统 机器人技术计算机集成制造技术计算机原理及应用等。 随着微电子技术、信息技术、计算机技术、材料技术和新能源技术等高新技术与机 械设计制造技术的相互交叉、渗透、融合使传统意义上的机械设计制造技术在原有基 础上得到了质的飞跃形成了当代的先进设计制造技术与传统的机械设计制造技术相 比既有继承又有很大发展。如今先进的设计制造技术正成为经济发展和人民生活需 要的主要技术支撑成为加速高技术发展和国防现代化的主要支撑成为企业在激烈市 场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键技术。计算机技术引入机械领域使机 械设计制造及其自动化技术产生了深刻变化。利用计算机辅助设计与优化设计技术使 设计过程实现了自动化和最优化微电子技术与机械技术的结合实现了机电产品的一 体化出现了数控机床和加工中心、机器人、微型机电系统等利用计算机控制技术使 机械制造过程实现了自动化和智能化传感技术、计算机技术和机械设计制造的结合 机器的设计与运行过程的紧密结合 可以对机电产品的设计过程、 制造过程、 销售过程、 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 5 安装与运行过程实现综合的自动化控制。 机械设计制造及其自动化学科在国民经济中处于极其重要的地位 它对其他技术领 域起着支撑性作用成为国民经济各行业的基础。机械工业的发展也必将带动其他技术 及行业的发展。各种自动化机械设备大大提高了劳动生产率降低了工人的劳动强度 各种大型成套设备的开发成功使得各种重点工程的建设成为可能机械设备的精密化带 动了微电子工业和计算机工业 实现了集成电路的高度集成制造并使存储器的容量成倍 提高航空航天及各种武器装备的研制与生产、科学技术和教育事业的发展均需依赖于 机械设计与制造技术的进步。 1.3 机械行业就业分析 在中国工业设计就业前景现在正值上升的时期因为在这个行业里面过去我们 是以加工为主现在随着我们国家经济的高速增长在这种情况下我们现在的加工业 务和外加工订单越来越少了所以现在这些加工企业都开始要树立自己的品牌所以目 前工业设计是处在一个高速增长的环境.但是作为工业设计来讲第一点就是要技术上 的创新工业设计绝对不是一个外观造型所以要做出一个好产品来第一点就是技术 的更新 所以这对人才的要求就相对来讲比较高。 对于一个要做工业设计的设计师来说 要具备整合技术的能力 在学校里面应该多学一些跟科学技术相关的知识不是说要 他当一个科学家也不是说让他去发明什么技术但是他要了解技术新材料现在发展 到什么水平了等等这是设计师对新材料发展的了解他才能知道把这些东西引进来。 作为工业设计师一方面是要大量地学习这些新知识要有对知识的整合能力另一方 面是文化的积淀这种文化的积淀也不是我们读几本好书把古代的某个物品搬出来 把它翻翻新这就叫创新了而是怎么去结合中国文化元素提取当中的文化底蕴的东 西这又是一个需要修炼的内功第三点是作为工业设计师对手段的能力要强从做 工业设计的角度上来讲你所掌握的计算机软件要远远多于做平面和装璜的。工业设计 除了有 caid 等辅助工业设计的软件以外还有许多的渲染、结构的软件像 cad、proe 等各种加工的软件直至和加工设备的接口的编程这都需要工业设计师掌握和了解。 所以工业设计师在世界上之所以能够成为高端的人才 他应该是从整体的设计业务当中 成长起来的最高端的一批人。 机械行业是为各行各业制造并提供机械设备和电器装置的部门被誉为“国民经济 的装备部” 。它也是提供就业岗位的“大户” 。这一行业中国有大中型企业居多由于 过去没有按市场经济组织生产致使生产与市场脱节同时这些老企业历史包袱沉重。 冗员过多经济效益普遍不好。所以近几年机械行业在人们心目中的地位大打折扣。尽 管如此由于机械行业的重要性和庞大规模机械类大部分专业毕业生在人才市场上仍 属“热销”人才原机械类历个专业调整后合并为“机械设计制造及其自动化” 。 “材料 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 6 成型及控制工程” 、 “工业设计” 、 “过程装备与控制工程”四个专业 。人们预测机械 类人才今后仍会有较大需求。高层次技术人才将成为各企业争夺的对象。机械行业毕业 生总体需求较大而且相当一部分的工程技术人员缺口较大。最为缺的是数控机床专业 技术工程师人员。机械行业的很多企业均已进行现代生产技术 cims 系统方面的技术更 新与改造数控机床、加工中心等先进设备逐步替代原有的生产设备企业生产一线的 原有技术工人已不能满足数字化设备操作与维护的要求 急需数控技术应用方面的高级 技术人才。从国外引进先进的数控机床却没多少人会操作。而国内高校的机械类专业 都还在讲授“齿轮传动” 这也说明了机械专业一些课程内容陈旧跟不上时代要求 亟待更新。目前全国只有南京机械专科学校和华北航天工业学院设有数控机床专科本 科层次数控机床人员几乎没有。具有开发能力的数控人才成为各企业争夺的目标。机械 设计制造与加工专业人才近年供需比也很高。铸造、热加工专业现并入调整后的“材 料成型及控制工程”专业由于条件相对艰苦一直是学生报考和择业的冷门。很多企 业的一些车、钳、铣、电等岗位技术工人得不到补充艰苦岗位不得已聘用了不少农民 合同工。飞速发展的中国需要机械工程师。 机械专业刚毕业的本科生现在一般行情在 800-1500 元/月。其中有很多行业外 人看起来不够体面但当你做到专家的水准时待遇确实很诱人。比如设备维护、数控 维修、环保设备的设计等这些方面的工程师收入非常高比如有些工程师年薪超过 30 万。还有一些行业需要多方面的知识涉及到学科交叉待遇也惊人。而且中国加 入 wto 后机械方面的人才需求复苏是早晚的事情。 2 自我分析 2.1 个人兴趣爱好 我喜欢读书阅报与写作。它成了我业余生活的主要内容。“书中自有黄金屋书中 自有颜如玉”。这虽然折射出明显的阶级铬印但也明示着书籍对于我们人类的巨 大 作用。我在书中找到了现实生活中的答案我在书中看到了人间欢乐与苦难我在书中 窥测到人的崇高与卑劣我也在书中映照出自己的暗弱与瑕疵。我爱书正 是因为它 早已成为我的知已。写作是一种很好的缎练思维的方式也是一种提升思想的过程。 课余时间我喜欢打篮球经常运动既能强身健体又能增强抵抗力。 2.2 我的优点 做事仔细认真、踏实友善待人做事锲而不舍勤于思考考虑问题全面。善良 的、乐于助人的、有洞察力、重视社交和友谊、支配的、好发表自己的意见和见解、善 于质疑、想象力丰富. 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 7 2.3 我的缺点 性格偏内向交际能力较差过于执着偏固执胆小思想上属保守派缺乏自信 心和冒险精神积极主动性不够做事爱拖拉机惰性较大。 3 克服自身缺点 1加强思想修养。人的自制力在一定程度上取决于他们的思想素质。一般来说 具有崇高理想抱负的人决不会为区区小事而感情冲动产生不良行为。因此要提高自制 力最根本的方法是树立正确的人生观、世界观保持乐观向上的健康情绪。 (2)提高文化素养。一般来说一个人的文化素养同其承受能力和自控能力成正比。 文化素质比较高的人往往能够比较全面正确认识事物认识自我和他人的关系自觉地 进行自我控制、自我完善。 (3)稳定情绪。用合理发泄、注意力转移、迁移环境等方法把将要引发冲动的情 绪宣泄和释放出来保持情绪稳定避免冲动。 (4)要强化自我意识。遇事要沉着冷静自己开动脑筋排除外界干扰或暗示学 会自主决断。要彻底摆脱那种依赖别人的心理克服自卑培养自信心和独立性。 (5)要强化实践锻炼。一方面要加强学习积累知识开阔视野用知识来武装 和充实自己提高自己分析问题和解决问题的水平并通过学习别人经验来扩展自己决 断事情的能力另一方面要积极投身到部队生活实践中去刻苦锻炼不断丰富经验 提高自己的适应能力。 (6)要强化意志力量。要培养自己性格中意志独立性的良好品质。对自己奋斗的 目标要有高度的自觉。只要你经过自己的实践认准的事就应义无反顾地走下去想方 设法达到预期目的。不必追求任何事情都做得十全十美不必苛求自己没有一点失败 不必过多地注意别人怎样议论你。 (7)调整好需要结构。当需要不能同时兼顾时抑制一些不可能实现的需要。如 古人所云“鱼我所欲也熊掌亦我所欲也两者不能兼得舍鱼而取熊掌也。“ (8)要强化积极思维。俗话说“凡事预则立不预则废。“平时注意经常思考问 题增强预见性关键时刻才能及时、果断、准确地做出选择。 4 对职业的分析 机械工业是我国调正经济结构的重头戏。机械工业关系到经济的造血能力扩大内 需能力科技的蓄积能力和开发创新能力也是提升生产效率最重要的手段。很长一段 时间我们依靠进口外国先进机械改善我们的轻重工业体系竟造就了一个世界最大的 机械产品市场。如我们的先进纺织机械大部份是进口的技术被外国控制着虽为 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 8 纺织大国属于自己的技术寥寥无几。这都怪自己设计不出引领世界潮流的纺织机械。 而每年几十亿美元的纺机定单 足以让一门产业有用武之地 让几十万人得到工作岗位。 进而拉动上百亿计的内需。再如造船业本是一个科技含量极高牵涉面极广的体 系 可以带动百业振兴只要尽力做到国产化足以搞活几千家相关企业那将拉动 gdp 上千个亿有关船用的一切工业品生产都是值得我们的企业家专注关心努力 开发的。 最近媒体报道我国数控机床制造取得进展 这是对广大机械工程师的一个鼓舞。 这是因为谁能掌握机床制造的尖端技术就为制造最先进的各种通用专业机械创造 了先决条件。机械工业是各种科技人才的蓄水池生产人员多须具备各种技能机械工 业越壮大科技人才的效率越高拉动全社会的生产力发展越显著。一个欣欣向荣充满 生机的机械工业体系的存在可吸纳大量高素质生产人员是可持续发展的必要条件。 应鼓励国营和私人企业积极投资参与。这就需要更多得机械工程师来完成。具有创造性 的机械工程师才能把自然科学家的理论发明尽可能的转化为真正的生产力。 5 强化个人能力的途径 5.1 在校期间学习计划 1学好专业知识特别是要学好机械设计等有关机械设计制造的专业知识为 初步就业做打算。 2课外充电好好利用学院的图书馆和电子阅览室等学习资源在闲余时刻 多看一些与模具方面有关的书籍、论文、资料等提高自己的专业知识同时提高自己 的综合素质和竞争力为将来有更好的发展打下基础。 3多与人接触建立良好的人际关系为将来的发展做准备 4多参加学校组织的活动 5利用好网络多搜集与自己就业相关的新闻信息 6制定一个长远的个人奋斗目标计划按计划一步一个脚印的执行。 5.2 校外学习计划 及时的联系实习单位为自己踏上工作岗位大好基础。 (1)实习期间要努力工作增加技能使自己的动手能力得到提高从实习中获 得在课本上永远学不到的实践经验和知识并且在实习期间要多运用自己的理论知识 去解决实际问题是自己在学校所学的知识得到充分的运用。 (2)要学习怎样与同事、领导相处使自己的社交能力得到提高。 (3)在实习期间还要学习企业的管理方法并且注意这个企业的企业文化为将 来更好的发展积累一点经验。 (4)学习各类机床的使用操作方法为自己扩大就业的机会。 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 9 (5)多参加企业组织的活动特别是经验交流会等。 6 我的工作规划 1毕业后 3 年内希望找一家能给自己一些适当的发展空间的公司或者企业打 工积累经验见习于社会并且好好利用这里的人际关系和社会关系去寻求更适合自 己发展的台阶。 23 年后通过自己的实践经验为成为机械工程师做好充分的准备。 3612 年内成为真正的机械工程师。 415 年后在所在岗位上作出出色的成绩。 520 年后继续学习知识知识是无穷尽的努力让自己的层次再提高一个台阶。 7 总结 计划固然好但更重要的在于其具体实践并取得成效。任何目标只说不做到头 来都会是一场空。然而现实是未知多变的定出的目标计划随时都可能遭遇问题要 求有清醒的头脑。其实每个人心中都有一座山峰雕刻着理想、信念、追求、抱负 每个人心中都有一片森林承载着收获、芬芳、失意、磨砺。一个人若要获得成功 必须拿出勇气付出努力、拼搏、奋斗。成功不相信眼泪成功不相信颓废成功 不相信幻影未来要靠自己去打拼 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 10 第二部分 基于 plc 的多路信息采集系统 摘 要 本设计主要介绍了可编程控制器的发展多路信息采集技术的发展历程。通过对液 压油进行分析利用各种压力、油温传感器对液压系统的主要动态参数温度、压力 信号进行在线实时检测。 实时准确的获得各项参数的真实信号 经过 plc 的采集分析后 能够与 pc 机进行通讯并能够对检测的参数在线显示、存储、打印等。 关键字可编程控制器液压系统动态参数人机界面信息采集技术。 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 11 abstract the design focuses on the development of programmable controllers, multi-path information collection technology development process. through the hydraulic oil analysis, using a variety of pressure, oil temperature sensor on the hydraulic system of the main dynamic parameters (temperature, pressure) signal-line real-time detection. real-time and accurate access to the parameters of the real signal, through the plcs acquisition analysis, be able to communicate with the pc, and can detect the parameters of the online display, storage, printing, etc key words: programmable controller; hydraulic system dynamic parameters; man-machine interface; information collection technology. 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 12 前 言 信号采集技术属于信息科学是信息科学的一个重要分支是由传感器、信号测量 与处理、计算机等综合形成的一门技术它广泛应用于各个领域。信号采集系统是信号 与信息处理中不可缺少的重要组成部分。在液压设备的状态监测与故障诊断中,数据采 集系统提供设备的运行状态数据,其采集技术水平直接影响诊断结果。研制高性能的液 压数据采集系统将有利于设备维护的信息化、智能化,进一步提高设备利用率,减少因设 备故障带来的经济损失甚至人员伤亡。 多路信息采集是从多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展 和普及多路信息采集技术已成为日益重要的检测技术被广泛应用于工农业等需要同 时监控温度、湿度和压力的场合。多路信息采集是工业控制等系统中的重要环节通常 通过一些功能相对独立的单片机或 plc 系统来实现作为测控系统不可缺少的部分多 路信息采集的性能特点会直接影响到整个系统。 要检测的液压系统在大型施工设备中液压油既是传递功率的介质又对液压元 件起着润滑、密封和冷却作用因此液压油的状况对于液压系统的工作状况和工作性 能十分重要。液压油是液压系统不可缺少的组成部分。液压系统的故障大约有 70%是由 污染引起的因而必须掌握有关油液状态的信号。 机械设备在正常工作情况下 液压系统中油液的工作温度一般都希望控制在 35 80范围内这一温度范围对机械的工作状况及液压油的寿命是最为理想的。如果液压 油温度超过这个范围将会对液压系统产生不良影响。 同时工作压力是液压系统最基本的 参数之一工作压力对液压系统有着至关重要的作用。工作压力的正常与否在很大程度 上会影响液压系统的工作性能。 液压系统的工作压力失常经常表现为对压力进行调解时 出现调压阀失效、系统压力建立不起来、完全无压力、持续保持高压、压力上升后又掉 下来及压力不稳定等情况。一旦出现压力失常液压系统的执行元件将难以执行正常的 工作循环可能出现始终处于原始位置不工作动作速度显著降低动作时相关控制阀 组常发出刺耳的噪声等导致机器处于非正常状态影响整机的使用性能。 由于液压系统中温度、压力的重要性此次设计要求用可编程控制器 plc对液压 系统中液压油温度、有杆腔压力、无杆腔压力进行采集并能够实现实时显示存储 打印功能。本文设计的多路信息采集系统采用 cpm2a 系列 plc 作为核心控制元件。该系 统采用 pt-100 作为温度传感器采用 3200 系列 oem 型压力传感器通过 a/d7705 模拟 量采集模块将模拟信号转变为数字信号并进行放大滤波等处理使系统具有硬件电路简 单功耗低的特点。同时 plc 与上位 pc 机实现通讯是借助了 vb 的强大功能将采集的 数据显示、 打印等。 使得该设计人机界面良好 对于其它相关设计具有很好的借鉴价值。 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 13 1 绪论 1.1 基于 plc 的多路信息采集系统概述 1.1.1 信息采集技术概述 信号采集技术属于信息科学是信息科学的一个重要分支是由传感器、信号测 量与处理、计算机等综合形成的一门技术。信号采集技术与传感器信号处理和计算机技 术是构成现代检测技术的基础通过对信号进行一系列的检测、处理、控制等实现相应 的需求。 一个完整的信号数据采集系统由传感器、接口、采集硬件、软件等几部分组成 如图 1 示 图 1 信号采集系统 信号采集技术的研究具有很强的实用性如在液压油箱温度、压力的检测中信 号采集系统有着重要的地位。随着大规模集成电路技术与计算机技术的发展信号采集 技术许多领域得到越来越多的应用同时人们对信号采集系统的要求越来越高特别是 系统的速度、分辨率等成为使用者和设计者共同关心的问题故进一步提高信号采集 系统的采集速度、 精度成为信号采集领域的首要目标。 信息采集系统的任务 具体地说 就是传感器从被测对象获取有用信息并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信 号然后送入计算机进行相应的处理得出所需的数据。 1.1.2 液压系统概述 1液压系统的组成 一个完整的液压系统由五个部分组成即动力元件、执行元件、控制元件、 辅助元件附件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能指液压系统中的 油泵它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和 柱塞泵。 传感器 信号调理 传感器 信号调理 传感器 信号调理 p l c 硬 件 总 线 接 口 计 算 机 分 析 处 理 软 件 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 14 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能驱 动负载作直线往复运动或回转运动。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、 胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质有各种矿物油、乳化液和合成型 液压油等几大类。 2工程机械液压系统质量优劣可以按下面的指标进行比较 系统的构成 在满足机器工作要求和使用条件的基础下系统构成优势主要表现在系统简单、紧 凑、自重轻元件选择合理三化标准化、系列化、通用化程度高便于安装、调 试、使用和维护工作安全可靠应急能力强等方面。要达到这些要求不仅要有良好 的元件还必须对系统进行合理的设计。 经济性 经济性指标包括系统的造价和使用费、系统传动效率和功率利用等。这几项指标不 是相互独立的需要进行综合设计。 技术性能 技术性能包括微动性能调速范围传动平稳性限速性启动、制动及换向动作 灵敏性缓冲、锁紧、限压、缸荷、补油等完善功能及振动、噪声和外泄大小等 。 3液压油箱的作用 储放系统工作用油 散发系统工作中产生的热量 分离油液中混入空气 沉淀污物 一般油箱中油温在 3050c 范围内比较合适最高不超过 65c。固定装置油温应 在 4055c。移动装置如车辆、工程机械等最高温度允许达到 65c。特殊情况下允 许达到 85c。高压系统为避免漏油推荐油温不超过 50c。 4液压系统的液压油控制污染 液压系统故障多数起因于液压油的污染。 为了保证系统正常工作 提高工作可靠性 延长寿命要采取有效措施对液压油进行控制。 为了以简单的结构实现在任意方向上的各种不同形式的运动现代机械除了设备 必备的机械传动机构和电气设备之外普遍采用液压传动。液压系统的工作载荷往往是 多变并伴有振动工作速度经常处于瞬态转换兼有惯性冲击因此对液压系统性能提出 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 15 了挑战。而液压油的温度液压系统的压力是检验液压系统性能的两大重要标准所以 对压力温度的检测成为当前的主要任务。 1.2 课题背景、提出及相关技术的发展现状 1.2.1 课题背景 为了以简单的结构实现在任意方向上的各种不同形式的运动现代机械除了设备 必备的机械传动机构和电气设备之外普遍采用液压传动。液压系统的工作载荷往往是 多变并伴有振动工作速度经常处于瞬态转换兼有惯性冲击因此对液压系统性能提出 了挑战。而液压油的温度液压系统的压力是检验液压系统性能的两大重要标准所以 对压力温度的检测成为当前的主要任务。 机械设备在正常工作情况下 液压系统中油液的工作温度一般都希望控制在 35 80范围内这一温度范围对机械的工作状况及液压油的寿命是最为理想的。如果液压 油温度超过这个范围将会对液压系统产生不良影响。同时工作压力是液压系统最基本的 参数工作压力的正常与否在很大程度上会影响液压系统的工作性能所以对压力、温 度的检测是至关重要的。 液压系统故障多数起因于液压油的污染。 为了保证系统正常工作 提高工作可靠性 延长寿命要采取有效措施对液压油进行控制。 液压油是液压系统不可缺少的组成部分。它既是传递功率的介质又对液压元件起 着润滑、密封和冷却作用因此液压油的状况对液压系统的工作状况和工作性能十分 重要。以下是有关液压油油温及压力不正常而产生的常见故障 1液压油油温过高的原因 1油品选择不当 油的品牌、质量和黏度等级不符合要求或不同牌号的液压油混用造成液压油黏 度指数过低或过高。若油液黏度过高则功率损失增加油温上升如果黏度过低则 泄漏量增加油温升高。 2污染严重 施工现场环境恶劣随着机器工作时间的增加油中易混入杂质和污物受污染的 液压油进入泵、马达和阀的配合间隙中会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度使泄 漏增加、油温升高。 3液压油箱内油位过低 若液压油箱内油量太少将使液压系统没有足够的流量带走其产生的热量导致油 温升高。 4液压系统中混入空气 混入液压油中的空气 在低压区时会从油中逸出并形成气泡 当其运动到高压区时 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 16 这些气泡将被高压油击碎受到急剧压缩而放出大量的热量引起油温升高。 5滤油器堵塞 磨粒、杂质和灰尘等通过滤油器时会被吸附在滤油器的滤芯上造成吸油阻力和 能耗均增加引起油温升高。 6液压油冷却循环系统工作不良。 通常采用水冷式或风冷式油冷却器对液压系统的油温进行强制性降温。水冷式冷 却器会因散热片太脏或水循环不畅而使其散热系数降低风冷式冷却器会因油污过 多而将冷却器的散热片缝隙堵塞风扇难以对其散热结果导致油温升高。 7零部件磨损严重 齿轮泵的齿轮与泵体和侧板柱塞泵和马达的缸体与配流盘、缸体孔与柱塞换向 阀的阀杆与阀体等都是靠间隙密封的这些元件的磨损将会引起其内泄漏的增加和油温 的升高。 8环境温度过高 环境温度过高并且高负荷使用的时间又长都会使油温太高。 2液压油油温过高的危害 1液压油黏度、容积效率和液压系统工作效率均下降泄漏增加甚至使机械 设备无法正常工作。 2液压系统的零件因过热而膨胀破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙 导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死同时使润滑油膜变薄、机械磨损增加结果造 成泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。 3加速橡胶密封件老化变质寿命缩短甚至丧失其密封性能使液压系统严 重泄漏。 4油液汽化、水分蒸发容易使液压元件产生穴蚀油液氧化形成胶状沉积物 易堵塞滤油器和液压阀内的小孔使液压系统不能正常工作。 3液压系统压力失常的原因 1液压泵、马达方面的原因 液压泵、马达使用时间过长内部磨损严重泄漏较大容积效率低导致液压泵输 出流量不够系统压力偏低。 发动机转速过低功率不足导致系统流量不足液压系统偏低。 液压泵定向控制装置位置错误或装配不对泵不工作系统无压力。 2液压控制阀的原因 工作过程中若发现压力上不去或降不下来的情况很可能是换向阀失灵导致系 统持续卸荷或持续高压。 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 17 溢流阀的阻尼孔堵塞、主阀芯上有毛刺、阀芯与阀孔和间隙内有污物等都有可能使 主阀芯卡死在全开位置液压泵输出的液压油通过溢流阀直接回油箱即压力油路与回 油路短接造成系统无压力若上述毛刺或污物将主阀芯卡死在关闭位置上则可能出 现系统压力持续很高降不下来的现象当溢流阀或换向阀的阀芯出现卡滞时阀芯动作 不灵活执行部件容易出现时有动作、时无动作的现象检测系统压力时则表现为压力 不稳定。 有单向阀的系统若单向阀的方向装反也可能导致压力上不去。 系统内外泄漏例如阀芯与阀体孔之间泄漏严重也会导致系统压力上不去。 3其他方面的原因 液压油箱油位过低、吸油管太细、吸油过滤器被杂质污物堵塞会导致液压泵吸油阻 力过大液压泵吸空时常伴有刺耳的噪声 导致系统流量不足压力偏低。 另外回油管在液面上回油对油箱内油液冲击时产生泡沫导致油箱油液大量混 入空气 吸油管密封不好漏气等易造成液压系统中混入空气导致系统压力不稳定。 4液压系统压力失常的危害 1压力过低 执行机构不足以克服外界载荷系统建立不起压力执行机构无动作需要同时联 动的机构不能联动。执行机构这种推不动、举不起、拉不走的现象严重影响工程机械 的工作效率。 2压力过高 运动件的相对运动副管道连接液压元件固定连接处漏油和渗漏造成油液对环 境的污染油液的浪费机械效率降低严重时还将引起系统工作的不稳定和系统的破 坏。 液压系统噪声强烈甚至产生嚎叫引起系统剧烈振动不仅污染环境而且可能 使系统工作丧失稳定性。 我们在使用液压设备的时候除了避免外界原因引起的油温、压力异常之外还应 该有一套完善的检测设备以尽早发现问题提出对策。本文就是运用计算机、温度传感 器、压力传感器和 plc 等组成的信号采集系统对油箱内液压油的温度、有杆腔压力和无 杆腔压力进行检测的。 1.2.2 课题的提出 现代机械液压系统向着高性能、高精度和复杂的方向发展液压系统的可靠性成了 一个十分重要的问题除了对液压系统进行可靠性设计外液压系统故障检测和诊断技 术越来越受到重视成为液压技术发展的一个重要方向。由于液压系统工作元件及工作 介质的封闭性给系统的在线检测及不解体在线故障诊断带来困难目前主要还停留 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 18 在人工巡回检测和定期检修的水平上。近年来由于计算机技术、检测技术、信息技术 和智能技术的发展大大促进了液压系统故障检测与诊断技术的发展。 现在的检测技术主要是以工况监视为特点对机械设备的特征信号进行检测、分析 处理利用特征信号进行故障诊断。本设计主要是利用各种传感器对液压系统的主要 动态参数温度、压力信号进行在线实时检测。这是整个故障检测与诊断系统的重要 环节要求实时准确的获得各参数的真实信号经过 plc 的采集分析后能够与 pc 机 进行通讯并能够对检测的参数在线显示、存储、打印等。 1.2.3 相关技术的发展现状 随着计算机技术的飞速发展和普及多路信息采集系统在多个领域有着广泛的应 用。在医药、化工、食品、机械等领域的生产过程中往往需要随时检测各生产环节的 温度、湿度、流量及压力等参数多路信息采集势必将会得到越来越多的应用为适应 这一趋势作这方面的研究就显得十分重要。总之不论在哪个应用领域中多路信息 采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外可编程控制器 plc 的发展对信息采集起了巨大的推动作用。计算机和信息采 集系统的紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统对社会发展产生了深远的影响。 一plc 技术的发展 可编程控制器简称 plc是一种专用于工业环境下的数字式电子装置。它使用可 编程的存储器存储程序指令完成逻辑运算、计数、定时和算术运算等功能以便控制 各种机械和生产过程。plc 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能 力强、编程简单等特点在现代工业中应用十分广泛。 上世纪 80 年代至 90 年代中期 是 plc 发展最快的时期 年增长率一直保持为 30% 40%。在这时期plc 处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大 幅度提高。进入 21 世纪可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头并不断扩大其应用 领域如为用户配置柔性制造系统fms和计算机集成制造系统cims。目前可编 程序控制器主要向两个方向扩展一是综合化控制系统它已经突破了原有的可编程序 控制器的概念将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来甚至向上为 mes 和 erp 系统准备了技术基础这种发展趋势会使得举步为艰的 erp 系统有了坚实的技术基 础从而会带来工业控制的一场变革实现真正意义上的电子信息化工厂二是微型可 编程序控制器异军突起 体积如手掌大小 功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能 并具备联网功能这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各 个角落。因而现代制造业更加注重采用 plc 控制。 长期以来plc 以其可靠性高、通用性强和使用简便等优点始终处于工业控制自动 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 19 化领域的主战场。它不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需求而且将通信技术 和信息处理技术融为一体使其功能更加完备为各种各样的自动化控制设备提供非常 可靠的控制方案广泛应用于各种工业场合。 在制造业领域plc 作为自动控制的三大技术支柱plc、机器人、cad/cam之一 成为大多数自动化系统的设备基础。 由于综合了计算机和自动化技术 其发展日新月异 大大超过出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字 运算、数据处理等功能而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟 量的联系从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信 息、网络时代的到来扩展了 plc 的功能使它具有很强的联网通讯能力从而更广泛 地应用于众多行业。 随着科学技术和微处理技术的迅猛发展plc 技术和产品日趋完善。plc 的发展与 制造业的发展相辅相成plc 的发展推动了制造业的发展而制造业的发展又对 plc 的 发展提出了更高的要求目前为适应大中小型企业的不同需要进一步扩大 plc 在工 业自动化领域的应用范围plc 的发展趋势主要表现在 1多品种方向发展 a结构、规模的发展整体结构向小型模块化方向发展使配置更加方便灵活 b开发更丰富的 i/o 模块(包括智能模块)在增强 plc 的 cpu 功能的同时不断推 出新的 i/o 模块如数控模块、高速计数模块、远程 i/o 模块、通讯和人机接口模块等 另外在模块上逐渐向智能化方向发展 11。 2发展容错技术进一步提高系统的可靠性。 3高性能组态编程随着工厂自动化和计算机集成制造系统的发展功能强 大的 plc 需求日益增加。其高功能主要体现在函数运算及符点运算数据处理和方案 处理队列和矩阵运算pid 运算以及超前、滞后补偿多段斜坡曲线配方和批处理 菜单组合的多窗口技术控制与管理综合组态编程简便等。 4分散型、智能型和现场总线型 i/o 子系统。 5增强通信网络功能plc 的通信联网功能增强就可以使 plc 与 plc 之间plc 与计算机之间能够通信、交换信息形成一个分布式控制系统。 6实现软、硬件标准化。 总之plc 正朝着体积缩小、功能增强、速度加快、价格低廉、大容量、高可靠性、 高速度、多功能、网络化的方向发展微型化、网络化、pc 化和开放性是 plc 未来发展 的主要方向。 plc 本身就是一台适合工业现场使用的专用计算机其硬件组成有下面 7 个部分 如图 2 所示。 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 20 图 2 硬件组成 plc 的工作方式有周期扫描方式、定时中断方式、输入中断方式和通信方式等最 主要的方式是周期扫描方式。周期扫描方式大致可以分为 7 个过程如图 3 所示 启 动 处 理 共 同 处 理 通 讯 服 务 外 设 服 务 输 入 刷 新 程 序 执 行 输 出 刷 新 图 3 plc 的工作过程 二 多路信息采集技术的发展 随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展数字技术渗透到各个技术领域。但 是自然界中大多数物理信号却是模拟信号因此将模拟信号转化成数字信号是进行信 号处理和分析的首要前提。 此次多路信息采集系统的设计就是完成对采集到的多路模拟 信号转换成计算机能识别的数字信号并进行控制操作的任务。 随着计算机和 plc 技术的飞速发展越来越多的企业以计算机和 plc 为平台实现 生产控制根据统计资料表明在 plc 控制系统的故障中cpu 占 5%i/o 接口占 15% 扫描周期 临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计 21 输入设备占 45%输出设备占 30%线路占 5%。前二项共 20%故障属于 plc 的内部故障 它可通过 plc 本身的软、硬件实现检测、处理而其余 80%的故障属于 plc 的外部故障。 因此plc 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块进一步提 高系统的可靠性。在 plc 系统结构不断发展的同时plc 的编程语言也越来越丰富功 能也不断提高。除了大多数 plc 使用的梯形图语言外为了适应各种控制要求出现了 面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言 等。多种编程语言的并存、互补与发展是 plc 进步的一种趋势这一系统比一般系统具有 更低的成本更灵活的配置更短的开发周期。 多路信息采集系统一般由数据输入通道数据存储与管理数据处理数据输出及 显示这五个部分组成。 输入通道作用是实现对被测对象的检测 采样和信号转换等工作。 数据存储与管理是要用存储器把采集到的数据存储起来建立相应的数据库并进行管 理和调用。数据处理则是从采集到的原始数据中滤除有关干扰噪声无关信息和必要 的信息并提取出反映被测对象特征的重要信息。另外就是对数据进行统计分析以 便于检索或者把数据恢复成原来物理量的形式以可输出的形态在输出设备上输出。 最后数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示 15。 近年来多路信息采集与处理的新技术、新方法直接或间接地引发其革新和 变化实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数据、 可编程控制器 plc、现场总线处理、流程控制、自动故障诊断与报表输出等)把多 路信息采集与处理技术提高到一个崭新的水平。同时计算机技术的发展和普及更加 提升了多路信息采集系统的技术水平。在生产过程中可应用这一系统对生产现场的工 艺参数进行采集、监视、和记录为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学 研究中通过应用多路信息采集系统可以获得大量的动态信息是研究瞬间物理过程的 有力工具。不论在哪个应