金属管件气密性检测装置的控制系统设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6264】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)
编号：982120
类型：共享资源
大小：12.68MB
格式：RAR
上传时间：2017-01-11
上传人：木***
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
30
积分
- 关 键 词：
-
金属管
气密性
检测
装置
控制系统
设计
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6264
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，38页，18800字左右。
开题报告一份。
毕业答辩一份。
中期检查一份。
外文文献一份。
- 内容简介：
-
西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表 题 目 金属管件气密性检测装置的控制系统设计 学生姓名 杜迎宾 学 号 08102080212 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 韦炜 检查时间 2012 级 08 机械 2 班 毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过 对 水检法检测管 件气密性的 相关资料 学习， 以及 对整个设计的 了解，现基本完成以下设计工作： 检法检测管件气密性 装置 的气动回路设计。 检法检测管 件气密性 装置的 控制 系统 的 设计 方案 。 确 定用可编程控制器（ 为实验设计方案。 检法检测管 件气密性装置的控制 系统 的硬件设计。 此部分 包括硬件的选择 、 部接线图以及 I/O 接口。 下一步将进行 水检法检测装置的 控制系统 的 程序设计，并在实验室 进行调试，完成实验方案的设计 ,以及撰写论文。 指 导 教 师 意 见 综上所述，同意按照设计进度进行后续工作。 签字 ： 年 月 日 教研室意见 签字 ： 年 月 日 or is a of as of on or in LC is to to to in or A is an of a be in to a 1. LC in to of by of or of as to 968 a an 84 it a to of on is to be of 977 EG of 84 is on s It M, of 4 at of 84 is of 2. to a of to a of on a be in a of to . a to on of of so as a of in As it to be is to is as as A is in a to of be in up to or LC on to of on is to LC of LC by of to or LC In of is a to LC a a as 3. he of LC to of to , a to in of it is to in on is to of to as In to of do to to in or in as is in as in is In by in a (a in a is in a by by of to of 12 4 up is 3 a CD a of at a , by a 4to on a to a to a so of to CD or be of a of 4. he is as I/O) LC to as of On or or be a or LC , if (a , of A , to of or A to as as a on a LC a in F1 is as of be in of a to as a a or in (of a to to MI as LC in a on a by a or a to is in LC in AM or a LC be to of 1131-3 be A is on a as of 1131-3 (to to of LC to , LC of a be 5. to a of in of is to of to be is on of so of a LC is to of a On in of to of be of a or of or a be by an a in A be or of be so of be to an of of as of be as in of or in to be LC so a be to a A be to of a a or of a be CS LC or As to in on 1131-3 to 6. or as an on or 1 , of a or a is as on as a 4 V , 2 V DC , a of as by of on of to 632,768 32,767. by or a to of an - 10 V mA be an - 32767. 可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器 （ 或可编程序控制器是 用于机电过程自动化的数字计算机 ， 例如控制机械厂生产线 、 游乐设施或照明装置 。可编程控制器在许多工业和机器中使用。与通用的计算机不同的是， 专为多 个 输入和输出 管理 ，扩展温度范围 、 不受电磁噪音 影响、 抗震动和冲击 所设计 。 控 制 器的 操作程 序通常存储在电池 供电 或非易失性 的 内存中。 实时 的 系统，因为 系统产生的输出结果必须在有限的时间内回馈到输入 ，否则会导致 错误 操作。 明是针对于 美国汽车制造行业的需 要 。 可编程逻辑控制器最初通过 了在软件版本更换硬连线的控制板生产模式更改时的汽车工业 。 在 前，控制 、 程序化和安全联锁逻辑制造汽车是使用上百或上千的继电器 、凸轮计时器 、鼓定序仪 和专用的闭环控制器来完成的。 在每年更新模型等设施转变过程是非常耗时并且 成本高昂 的 ， 这是因为 电工需要单独地再接电线给 每个中转 。 在 1968年 自动输电分局 ） 发布通用汽车公司的提议，电子替代布线中继系统 。获奖的提案来自贝得福得，马萨诸塞的贝得福得同事。第一个 定 084，因为它是贝得福得同事的第八十四 个 项目。贝得福得同事建立了一家新的公司致力 开发 、生产、销售，和服务这一新产品： 表模块化 数字控制器。迪克 莫利，被认为是 父， 他是 从事该项目的人之一。1977年古尔德电子 公司 当前所有者 收购 法国施耐德电气公司 同 德国公司 售予 该品牌为 084模型之一 首次被 设在北部安多 弗 的 部 马萨诸塞州。 这是专门为通用汽车服务的 ， 并且 经过 了 近二十多年的不间断服务。直至 984出现，用 的 84名字 才 在其产品范围 中 结束 。 汽车工业仍是 最大用户之一。 早期的可编程控制器 是设计来 取代继电器逻辑系统。这些可编程控制器 的“ 阶梯逻辑 ” 是 与继电器逻辑 示意图 非常 类似 的 。选择此程序表示法的目的是为了减少对现有技术人员的培训需求。其他早期的可编程控制器使用指令列表编程， 基于一个堆栈编程逻辑求解器进行求解 。 现代可编程控制器在各种各样的方式可以被编程， 从 梯形逻辑语言 到更加传统的编程语言例如 C 语言 。另一个方法是状态逻辑，被设计的一种非常 高级编程语言根据状态转换图的可编程控制器编程 。 很多早期可编程控制器没有 可编程终端的逻辑图形表示法 ， 逻辑反而是被描 绘成一系列在一些版本的布尔格式的逻辑表达式 ， 类似于布尔代数 。随着编程码发展， 由于 上述原因它变 成 更常见的 梯形逻辑语言 。 更 新的格式如国家逻辑和功能块（这是类似的逻辑描述使用数字逻辑集成电路时的方式）的存在，但它们仍没有梯形逻辑语言流行 。一个主要原因是 可编程控制器 解决 问题用 一个可预测和重复的序列的逻辑，并且 梯形逻辑语言可以用 其他格式 让 程序员 （ 写逻辑 ） 的人看 到 逻辑的时间 ， 所有问题更加容易地程序化 。 程 早期的 80年代中期，都是用专有的编程版或专用编程终端，往往有专门的功能键，代表各种 序逻辑元件。 程序存储在盒式磁带盒上。由于缺少的内存容量很少用于打印 设备 。 最 古老的可编程控制器使用的 是 非易失性磁核心内存。 最 期 个人计算机上使用应用软件编程。计算机连接到 过 以太网 程软件允许输入梯式逻辑 编程 。通常，软件提供了用于调试和故 障排除 的 功能，例如在操作过程中或通过仿真的逻辑部分 件突出显示当前状态。该软件将上 传 和下载 序 以便 备份和恢复。在某些型号的 虽然程序写入一个可移动的芯片，如 该方案还是得从个人电脑传输到 程版 。 功能经过多年的发展，包括连续的继电器控制，运动控制，过程控制，分布式控制系统和网络。一些现代 数据处理，存储，处理能力和通信能力相当于台式电脑。 程结合远程 I/O 硬件 ，一台通用台式计算机 允许 在某些应用 中 重叠 使用 某一可编程控制器。 在重工业 中 认为没有 这些桌面计算机为主的逻辑控制器的实际性 强， 因为 台式计算机系统中运行不是很稳定 ，并且，因为台式计算机硬件没有被设计 成耐 温度、湿气、振动和 耐用作为可编程控制器的处理器。除桌面基于逻辑的硬件局限之外 ， 例如 作系统不适合自己的确定性逻辑的执行 ，结果是 辑不可能总是对规定逻辑变化的输入状态与极端性预计的时间一致 。 尽管如此， 这样桌面逻辑 被 应用在较不重要情况 ，像实验室自动化和小型设施中使用该应用程序的要求不高，因为他们的价格一般都远远低于昂贵的 在最近数年 ， 小 产品称为 可编程逻辑继电器 ） ，并且 因为名字相似 ，变得 更常见并被 接受。 这些很像 经应用于轻工业 ， 它只有少部分的 输入 /输出 （ 例如一些真实的输入输出信号 ） 参与 ， 低成本，很理想 。这些小设备 尺寸和形状 比较普通 地几位制造商 制作 ，并且由更大的 作商 来填满他们低端产品规格 。俗名包括 制器、 纳米 其他的 小控制器。多数这些 控 制器 有在 8到 12数字输入、 4到 8数字输出 ，多达 2个模拟输入 。 尺寸通常是 4英寸宽、 3英寸高 、 3英寸深 。 大多数这样的设备有一个小邮票大小的液晶屏幕来观看简化梯子逻辑的 输入 /输出点 （ 只 西安文理学院 机械电子工程系 本科 毕业设计 （论文） 题 目 金属管件气密性检测装置 的控制系统设计 专业班级 08 级机 械 （ 2）班 学 号 08102080212 学生姓名 杜迎宾 指导教师 韦炜 设计所在单位 西安文理学院 2012 年 2 月 西安文理学院本科毕业设计（论文） 任务书 题 目 金属管件气密性检测装置的控制系统设计 学生姓名 杜迎宾 学 号 08102080212 专业 班级 机械设计制造及其自动化 0802 指导教师 韦炜 职 称 讲师 教 研 室 机械 毕业设计（论文） 任务与要求 任务： 在现代化生产中 ,产品气密性检测是必不可少的， 设计合适的检测装置的控制系统 ， 以优化检测效率， 本课题旨在通过 水检法 检 测 管件气密性装置 的控制系统 设计 ，选择一种 合适的方案 并进行相关设计和实验。 要求： 1、收集和整理气密性检测装置的控制系统的相关资料； 2、通过对各种方法的分析和探讨，确定实验设计方案； 3、 在此基础上编写并调试程序，完成相关设计； 4、 撰写毕业论文。 毕业设计（论文）工作 进程 起止时间 工作内容 寒假 2 周 35 周 68 周 911 周 12 周 13 周 确设计内容要求， 查（借）阅资料，了解相关的知识，撰写开题报告。 分析 气密性检测装置的 原理，探讨气密性检测装置的各种控制系统 ，拟定方案 。 确定总体 设计 方案 ， 完成 模块化设计 ， 在实验室进行 系统调试 。 撰写毕业论文 。 论文定稿并 整理资料准备答辩 。 答辩 。 开始日期 2012 完成日期 2012 教研室主任（签字） 系 主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 金属管件气密性检测装置的控制系统设计 学生姓名 杜迎宾 学 号 08102080212 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 韦炜 开题 时间 级 08 机 械 2 班 一、 选题目的和意义 在 工业生产 中， 由于某些原因而 使 产品 出现铸造砂眼、裂纹 、气孔 等 现象 ， 致使 产品气密性不合 格 ， 将会 使 产品在工作条件下 失效， 为了保证产品的 质量 和生产的安全，需要对这些零件的气密性进行检测。 对于检测 管件 气密性的装置的研究可以使我们准确的测出其是否合格。 伴随着工业大规模生产的进一步深化，气密性检测 从以前的机械 制造业己 经拓展到了现在的一般日用品行业、家用电器、食品包装、医疗器械等， 这些 行业对自己生产的产品进行气密性检测是必不可少的， 因此 气密性检测的方法显得很 重要。 然而在检测中我们如能通过系统自动完成，不仅可以节省成本，更可以提高检测效率，所以控制系统的研究尤为重要。 二、 本课题在国内外的研究状况及发 展趋势 目前， 国内现有的气密性检测系统研究情况或多或少存在着以下问题 : 1)气密性检测基本停留在定性检测的阶段，不能定量检测； 2)检测手段简单、花费较少的检测方法，灵敏度一般不高，而检测灵敏度较高、一致性好的检测往往经济性较差； 3)以上检测方法检测时间往往较长，通常只适合单间或少量零件的检测 。 究其原因就是在系统开发中片面强调了系统的技术先进性，而忽略了应用操作性。 国内外有很多专业厂家生产智能气密性检测仪器，大多数产品适用于小型装置的气密性检测，缺少对测量工况的综合分析补偿，难以用来在大型装置。因为这种大型密 封装置的检测系统容易受到环境温度变化、检测系统本身温度变化、检测容积、检测压力等因素的影响。如何开发一套更方便、高效、实用的泄漏点定位系统，是国内外气密性检测相关研究机构关注的热点问题。 气密性检测装置的控制系统有着广阔的发展前景， 从控制方法上来看，控制手段越来越多，如单片机控制、 算机控制等等，测漏仪的操作界面也越来越人性化，而且操作越来越方便。 应用三维实体造型和仿真分析软件 对应用过程中出现的问题作了分析与研究，为 品开发过程中的应用作了尝试和探索。 现在， 提出采用超声检测的方法，并利用虚拟仪器良好的人机交互界面，采用基于 现检测设备的小型化、智能化要求。 采用现代计算机及自动控制等技术，解决了泄漏量测量的建模和系统配置问题。采用电荷耦合、提高放大倍数、降低量程等误差修正技术，提高了系统抗干扰能力和温度、压力测量数据的精度；实现了测量数据计算和结果适时显示、判定等功能。实际使用结果表明，该系统 的检测结果满足 检漏气密性指标及试验任务要求。 还有 以工控机、可编程控制器和编程软件的联合使用为基础 的检测系 统 ，利用高精度微差压传感器来测量压差，无论是在设计，还是在软件编写以及调试方面都相当复杂，但是该方法检测精度、可靠性以及效率都很高，而且实用性较好，实现了对气压制动调节器智能化的检测，有效地提高了高性能、高精度产品的合格率，并且提高了劳动生产率，降低了生产成本 。 三、主要研究内容 水检法检测被测工件气密性 装置的原理 ，明确其整个 检测过程 。 检法检测被测工件气密性 装置 的系统设计 方案 ， 通过比较，确定合适的设计方案。 验方案的 总体 设计。 实验室 进行 调试，完成实验方案的设计。 指导教师意见及建议： 签字 ： 年 月 日 教研室 审核 意见 ： 签字： 年 月 日 注：此表前 三 项由学生填写后，交指导教师签署意见，经 教研室 审批后，才能开题。 指导教师：韦炜 金属管件气密性检测装置的控制系统设计 班级： 08级机械 2班 姓名：杜迎宾 学号： 08102080212 在工业生产中，常常由于某些原因使管件出现 铸造砂眼、裂纹、气孔 等从而导致漏水漏气现象，为了保证 产品质量 和 安全性能 需要对这些零件进行气密性检测 。 手动式检测劳动强度大，效率低，因此我们如能 实现自动化检测 ，不仅可以节省成本，更可以提高检测效率，所以自动控制系统的研究很重要。 如图 图 动系统原理图 三个换向阀都属于 手动阀 ，从而决定了此装置只能手动完成。 改进后的气动系统 气动系统的原理 空气压缩机压缩空气产生 高 压气体 ，通过 控制器 控制四 个 电磁阀 ，从而控制回路中 高压气体的流向，通过机械 执行部件使水箱上升，将 管 件没入水中 ，因此可通过水 中 是否有气泡 来判断管件是 否泄漏，随后完成各个检测 过程，实现装置自动化检测 。 图 动系统的改进原理图 3. 控制系统的硬件设计 阀 1电 磁 阀 2电 磁 阀 3电 磁 阀 4空 压 机机械执行部件水 箱 （ 上升 / 下 降 )工 件 ( 通 气 /排 气 )夹 具 （ 夹紧 / 放 松 ）主 令 电 器电 源图 件控制系统组成框图 如图 令电器为六个按钮和限位开关，且对 电磁阀 、消声器等硬件进行了选择。 1 进 气Y V 1 排 气Y V 2 进 气Y V 2 排 气空压机Y V 3 进 气Y V 3 排 气+24 上 升 开 关 S B 2下 限 位 开 关 S Q 2上 限 位 开 关 S Q 1停 止 开 关 S B 6关闭空压机开关S B 5观 察 开 关 S B 3排 气 开 关 S B 4水箱下降及工件Y V 4 进 气Y V 4 排 气 开 关 S B 1图 如图 4. 控制系统的软件设计 首先设计出程序流程图，其次根据流程图编写程序，如图所示为控制系统程序流程图。 X 0 = 1 ？启 动 空 压 机 以 及 夹 紧 工 件开 始X 1 = 1 ?水 箱 上 升X 2 = 1 ?工 件 内 通 气X 3 = 1 ?关 闭 空 压 力 、 观 察 是 否 有 气 泡X 4 = 1 ?X 5 = 1 ?启 动 空 压 机 、 水 箱 下 降 、 工 件 排 气松 开 工 件X 6 = 1 ?关 闭 空 压 机X 7 = 1 ?该系统的运用可以使原来手动式检测装置实现自动化检测，提高检测效率。 控制面板简单 ，易于操作。系统以可编程控制器为控制核心，使 系统抗干扰能力强 、 可维护性好 ，且可以在比较恶劣的环境下工作，以适应工业化检测。 西安文理学院机械电子工程系 本科 毕业设计（论文） 题 目 金属管件气密性检测装置 的控制系统设计 专业班级 08 级机械（ 2）班 学 号 08102080212 学生姓名 杜迎宾 指导教师 韦炜 设计所在单位 西安文理学院 2012 年 5 月 金属管件气密性检测装置的控制系统设计 摘要 ： 在日常的生产制造中， 生产 铸造的管件、容器、内燃机缸盖等零件， 为了保证产品的品质和生产的安全，需要对这些零件的气密性进行检测 ， 同时 检测装置的自动化设计有利于提高检测效率。 本文 改进设计了手动式检测装置的气动系统，概述了改进后气动系统的工作原理及动作实现过程； 针对 各种控制方案 的优缺点 ， 确定用 制 系统的 核心 ，并结合气动回路设计出 检测装置的控制系统。 该系统通过 阀的开闭，从而控制气动回路中高压气体的流 向， 使装置完成各个 运动 过程， 实现管件气密性检测。 该系统的运用可以使此装置实现自动化检测，提高检测效率。 控制面板简单，易于操作 。系统以可编程控制器为控制核心，使系统抗干扰能力强、可维护性好，且可以在比较恶劣的环境下工作 ，以适应工业化检测。 关键词： 气密性 ； 水检法 ； 检测 ； 控制系统 In of in to of in of be at is to of an of to of s by LC as of of of LC to is to as to be in in to to 目录 第 1 页 目录 第一章 绪论 . 1 题的目的与意义 . 1 内外发展状况与趋势 . 1 内外的研究状况 . 1 展趋势 . 2 题的主要研究内容 . 3 章小结 . 3 第二章 控制系统的总体方案设计 . 4 动系统的改进设计 . 4 动回路系统的原理 . 4 统的运动过程 . 7 制方案的选择 . 8 制 系统的硬件结构 . 10 . 10 . 11 章小结 . 11 第三章 系统的硬件设计 . 12 编程控制器（ 选型 . 12 定可编程控制器（ 类型 . 12 选 系列型号 . 13 向控制阀的选择 . 14 定控制元件类型 . 14 定阀的机能 . 14 选阀的系列型号 . 16 声器的选择 . 16 定消声器的类型 . 16 定消声器的型号 . 18 力表的选择 . 18 定压力表的类型 . 18 定压力表的型号 . 20 ：梯形图 . 30 附录二：指令表 . 31 附录三：顺序功能图 . 32 附录四：外文文献 . 错误 !未定义书签。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 绪论 题的目的与意义 本课题研究的是在 工业生产中，由于某些原因而使产品出现铸造砂眼、裂纹、气孔等现象，致使 产品气密性不合格，将会使产品在工作条件下失效， 为了保证产品的质量和生产的安全，需要对这些零件的气密性进行检测。对于检测管件气密性的装置的研究可以使我们准确的测出其是否合格。 因而对该课题的研究，也显得相当重要。 伴随着工业大规模生产的进一步深化，气密性检测从以前的机械制造业己经拓 展到了现在的一般日用品行业、家用电器、食品包装、 医疗器械等，这些行业对自己生产的产品进行气密性检测是必不可少的。例如 管道燃气走进千家万户，燃气的安全使用关系着广大市民的生命安全；对燃气输送中的关键部件阀门的气密性的要求变得越来越高，而准确、可靠的检测阀体的气密性是防止发生燃气泄漏，确保生产生活安全的重要手段。可见零件的气密性检测在现代制造业中 有着非常重要 的地位，因此气密性检测的方法 也 显得很重要。然而在检测中我们如能通过系统自动完成，不仅可以节省成本，更可以提高检测效率， 实现气密性的自动化检测， 所以控制系统的 研究尤为重要。 内外发展状况与趋势 内 外 的研究状况 国内对 气密性 检测的研究起步比较晚 ,国内现有的气密性检测系统研究情况或多或少存在着以下问题 : 1)气密性检测基本停留在定性检测的阶段，不能定量检测；2)检测手段简单、花费较少的检测方法，灵敏度一般不高，而检测灵敏度较高、一致性好的检测往往经济性较差； 3)以上检测方法检测时间往往较长，通常只适合单间或少量零件的检测。究其原因就是在系统开发中片面强调了系统的技术先进性，而忽略了应用操作性 1。 天津自动化仪表成套设计所研制的“密封件泄漏检测装 置微机控制系统 ” ,但由于存在这样那样的问题，目前我国机械密封行业还是普遍采用手动或半自动方式作为产品出厂检验手段。检测系统智能化水平低下。目前虽然有一些带微机的检测仪器和系统，但其仅仅在测量数据的处理、数字显示、检测状态选择等方面作了部分研究，在系统误差的自我校正、对工作环境参数变化的自适应性、西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 2 页 采样数据的合理性及专家系统与检测手段的有机结合等方面尚缺乏研究。 但近几年，国内的检测系统有了很大的进步， 合肥智能机械研究所开发 的检测系统具有较强的优势， 其产品中模糊检测和人工智能信息处理方法相结合，使测试结果更准确。 国内外有很多专业厂家生产智能气密性检测仪器，大多数产品适用于小型装置的气密性检测，缺少对测量工况的综合分析补偿，难以用来在大型装置。因为这种大型密封装置的检测系统容易受到环境温度变化、检测系统本身温度变化、检测容积、检测压力等因素的影响。如何开发一套更方便、高效、实用的泄漏点定位系统，是国内外气密性检测相关研究机构关注的热点问题。 展趋势 气密性检测装置的控制系统有着广阔的发展前景，从控制方法上来看，控制手段越来越多，如单片机 控制、 算机控制等等，测漏仪的操作界面也越来越人性化，而且 操作越来越方便。 应用三维实体造型和仿真分析软件 对应用过程中出现的问题作了分析与研究，为 现在， 提出采用超声检测的方法，并利用虚拟仪器良好的人机交互界面，采用基于 现检测设备的小型化、智能化要求。 采用现代计算机及自动控制等技术，解决了泄漏量测量的建模和系统配置问题。 美国 检测系统 ， 采用了一台脉冲激光器作为激励光源 ， 一台连续激光作为测量源祸合到一个法布里一帕罗千涉仪 ，这是一个光学转换器 ， 它使光的频率谐振腔转化成强度调制 ， 出射腔的光强度与多普勒位移量成比例 。 一个双轴反射镜扫描系统导引激 光用 示 。 这个方案己被美国海军警卫队接受 ， 正在进行舰船船体检测的原理验证实验 2。 采用电荷耦合、提高放大倍数、降低量程等误差修正技术，提高了系统抗干扰能力和温度、压力测量数据的精度；实现了测量数据计算和结果适时显示、判定等功能。实际使用结果表明，该系统的检测结果满足检漏气密性指标及试验 任务要求。还有 以工控机、可编程控制器和编程软件的联合使用为基础的检测系统，利用高精度微差压传感器来测量压差，无论是在设计，还是在软件编写以及调试方面都相当复杂，但是该方法检测精度、可靠性以及效率都很高，而且实用性较好，实现了对气压制动调节器智能化的检测，有效地提高了高性能、高精度产品的合格率，并且提高了劳动生产率，降低了生产成本。 计算机辅助智能检测代表了检测技术的发展方向，是检测技术今后研究的重点。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 3 页 题 的主要研究内容 本文 针对水检法检测装置的控制系统设计 ， 主要完成了以下研究内容： 气密性装置的 工作 原理，明确其整个检测过程 ，提出改进方案。 制 系统设计方案，通过比较，确定 最优 方案。 制系统 的 硬件设计， 可编程控制器（ 选型， 电磁阀的选择 、消声器的选择、压力表的选择以及 硬件系统接线图 。 制系统 的 软件 设计， 程序流程图、顺序功能图的设计，在实验室进行模拟 调试。 章小结 本章首先介绍了所选课题的目的和意义，然后概述了气密性检测技术的控制系统在国内外的研究现状以及发展趋势，从而明确了论文的主要研究内容。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 4 页 第二章 控制 系统的总体 方案 设计 气密性检测也称泄漏检测，主要用于测试被测件的气密性状态。作为密封性产品的一个重要性能指标， 气密性是影响密封性产品质量的关键因素。 气密性检测的方法有很多种，一般分为两大类型：湿式检测法和干式检测法。一直以来，浸水法 、涂抹法 等湿式检测法被国内外广泛使用 。 水检法是 将被测工 件密封后浸入水中，待水面平稳后，向被测工件的内腔充入一定压力的 气体，观察水中有无因被测工件泄漏 产生的气泡，如果水中有气泡产生 ， 那么工件存在质量问题。 如图 示， 这种方法的优点是可以直接查到泄漏点位置 ，缺点是手动检测效率低， 劳动强度大 ， 无法实现自动化 检测 ， 急待改进， 本设计针对手动水检法检测装置做一些改进 。 图 检法检测 原理图 动 系统的 改进 设计 动回路 系统 的原理 手动 检测装置可以对公称通径为 长度为 300 1500 管件 进行气密性检测。 如图 示为气动系统原理图， 其检测过程： 打开电源， 手动 启动空气压缩机；手动 转动 手柄推拉式 两位五通 换向阀 19， 气缸前进，压紧 被测 管件 ；手动 转动 手柄推拉式 两位五通 换向 阀 11，气缸前进，推动水箱上升，将工件完全浸入水中 ； 待水面平稳， 手动 转动二位三通换向阀，此时给 被测 管件通入压缩空气 ， 肉眼观察工件周围 是否有 气泡产生，如出现 气泡，则证明被测工件 不合格 ； 反之，则合格。 手动 转动 手柄推拉式 两位五通阀转阀 11，此时气缸前进，推动水箱下降，返回最低点。转动二位三通阀，脚松开踏板，排出试件内的压缩空气。西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 5 页 转动两位五通阀转阀 19， 气缸返回，松开 被测 管件。 关闭空气压缩机， 取下 被测 管件，进行下一工件的气密性检测。 1、 交流电动机 2、 压力开关 3、 空气压缩机 4、 单向阀 5、 安 全阀 6、 压力表 7、 截 止阀 8、 冷却器 9、 空气过滤器 10、 气罐 11、右 两位五通阀 12、下 气缸 13、 水箱 14、被测 工件 15、上气缸 16、安全阀 17、压力表 18、 二位三通阀 19、左 两位五通阀 图 动系统 原理图 根据 水检法的检测过程 ， 设计出 改进后的 气动回路 系统的原理图 ， 如图 示。 1、 交流电动机 2、 压力开关 3、 空气压缩机 4、 单向阀 5、 安 全阀 6、 压力表 7、 截 止阀 8、 冷却器 9、 空气过滤器 10、 气罐 11、三 位五通阀 1 12、三 位五通阀 4 13、 下气缸 14、水箱 15、下限位开关 16、被测管件 17、压力表 3 18、 安全阀 19、右气缸 20、 左气缸 21、安全阀 22、压力表 1 23、安全阀 24、压力表 2 25、上限位开关 26、消声器 27、三位五通阀 2 28、三位五通阀 3 图 动系统 的改进 原理图 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 6 页 气动系统的主要元件 ： 统的组成：交流电动机 却器 （ 1） 交流电动机：提供动力来源，驱动空气压缩机的运转 ； （ 2） 压力开关：压力开关是根据压力的大小来控制电动机的启动和停转。当气罐内压力上升到调定的最高压力时，使电动机停止运转；当气罐内压力降至调定的最低压力时，则电动机又重新运转 ； （ 3） 空气压缩机：将大气压力状态（ 的空气压缩 为 较高 的 压力 ； （ 4） 单向阀：在空气压缩机不工作 时，用于阻止压缩空气反向流动 ，起保护作用； （ 5） 安全阀：在气罐内压力超过允许限度时，安全阀自动打开向外排气，以保证气罐的安全 ； （ 6） 压力表：显示具体的压力大小 ； （ 7） 截止阀 ：用于开关气路，保护气动回路； （ 8）后 冷却器：空气压缩机的出口（空气压缩后温度达到 144 C ，在此温度下，空气中的水分，油分完全呈气态，冷却器的作用就是将空气压缩机的高温空气冷却至 40 C 以下，将大量水蒸气和变质油冷凝成液态水滴和油滴，以便将它们清 除掉 ； （ 9） 空气过滤器 ： 用于清除压缩空气中的固态杂质，水滴和油污等 ； （ 10） 气罐：清除压力脉动 ,保证气压平稳， 依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。贮存一定量的压缩空气，一方面可解决短时间内用气量大于空气压缩机输出气量的矛盾；另一方面，可在空气压缩机出现故障或停止时，维持短时间供气，以便采取措施保证设备的安全 ； （ 11）气缸：通过直线往复运动，将压缩空气的压力能转换为机械能的装置； （ 12）消声器： 消除 进、排压缩 空气 的 动力性噪声 ； （ 13）换向阀： 利用阀芯和阀体相对位置的不同， 来变换阀体上各主气口的通断关系，实现各气路连通、切断或改变气流方向； （ 14）限位开关：依照生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的主令电器。 当启动空气压缩机后，压缩空气产生高压气体，这时通过控制器控制四个电磁阀的开闭，从而控制回路中高压气体的流向，高压气体使气缸运动，气缸产生推理完成夹紧、放松管件以及水箱上升、下降的过程；水箱上升使管件没入水中，如果管件泄漏，高压气体会排入水中，因此可通过水中是否有气泡来判断管件是否泄漏，西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 7 页 从而实现管件的自动化检测。 分析以上 两 种 气动系统原理 的特点，如下表 示。 表 种 气动系统的特点对比表 项目 比较 操作方式 工作量 效率 检测量 价格 改进前气动系统 手动 大 低 小批量 低 改进后气动系统 自动 小 高 大批量 高 综上 两 种 气动系统 的 比较 ， 可知将手动系统改为自动 系统 有种种优点，在价格方面一台手动装置比自动装置便宜，但自动系统工作量小、节省人力、适应于大批量检测、效率高，从长远发展来看，综合性价比要高于手动系统。因此选此气动系统做为设计方案。 统的运动过程 打开电源，电动机驱动空气压 缩机 运动， 将大气压力状态（ 的空气压缩成较高的压力 。 空气压缩机 按 额定排气压力分为低压（ 、中压（ 10、高压（ 10 100和超高压（ 100上） 。通常 可根据实际需求来选择 ， 常见使用 的 压力为 测 管件 手动装被测管件。 测 管件 驱 动 三 位五通阀 3 和 4，使进气腔 P 与工作腔 A 相通，工作腔 B 腔通过 排气腔气。此时 左、右 气缸 同时 前进，压紧 被测 管件。 件完全浸入水中 驱 动 三 位五通阀 1，使 进气腔 P 与工作腔 A 相通，工作腔 B 腔通过 排气腔 气。此时 下 气缸前进，推动水箱上升，将工件完全浸入 水中。 测 管件 内 通入压缩空气 待水面平稳， 驱 动 三 位 五 通换向阀 2，压缩空气通过进气腔 P 与工作腔 A 相通，此时给 被测 管件通入压缩空气 ， 同时 下 气缸未动，即工件还完全浸在水中。 左、右气缸也未动，仍压紧 试件。 肉眼观察工件周围是 否 有气泡产生，如出现气泡，则证明被测工件 不合格。反之，则合格。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 8 页 驱 动 三 位五通阀 1，使的进气腔 P 与工作腔 B 相通，工作腔 A 腔通过 排气腔 时 下 气缸 活塞杆下降 ，推动水箱下降，返回最低点。 件内的压缩空气排入大气 驱 动 三 位 五 通阀 2，其 进气 腔 P 与工作腔 B 腔 相通 ， 工作腔 A 腔通过排气腔 缸 15 未动，仍压紧试件。 件 进行下一试件的检验 驱 动 三 位五通阀 3 和 4，使的进气腔 P 与工作腔 B 相通，工作腔 A 腔通过 排气。此时， 左、右 气缸返回，松开 被测 管件。取下 被测 管件，进行下一工件的气密性检测。 通过分析可知，在 此过程中，控制系统通过控制 四 个 三位五通 阀 的进排气口， 从而 实现 整个检测过程。 制 方案 的选择 随着科学技术的发展，在控制领域中，低成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性成为现在控制系统的发展趋势 。目前市场上的控制器有不少，比如单片机、可编程控制器（ 继电器、微型计算机等。虽然很多，但根据应用的不同场合、不同用途，选择也不一样。本设计旨在控制阀的开关，从而实现装置的检测过程。基于对单片机、可编程控制器、继电器控制、微型计算机的分析，及各种控制器的特点，拟采用这四种方案作为系统控制方案 。 下面简要介绍下 控制器 的 特点。 1单片机 单片机 集成度 高 ，体积小， 可靠性 高， 低电压，低功耗，便于生产便携式产品 ，易扩展 ， 优异的性能价格比 ， 由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉 ，其性能价格比极高。 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件 ， 非常适用于专门的控制功能。 单 片机的编程语言一般为汇编语言或单片机 C 语言，这就要求设计人员具备一定的计算机硬件和软件知识。在用单片机实现自动控制时，一般要在输入 /输出接口上做大量工作， 除了要设计控制程序外，还要在单片机的外围做很多软、硬工作，系统调试也较复杂，所以简易型较差。 2继电器 继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，其连线多且复杂、体积大、功耗大 ，但价格便宜 。 继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制，工作频率底，受环境影响 大，调整时间困难 。 继电器的触点数量有限，所以继电器控制系统灵活性和可扩展性受到很大限制，系统构成后，想在改变或增加功能较为困难。 由于继电器控制系统使用大量机械触点， 触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 9 页 命短，所以可靠性和维护性较差。 3 微型计算机 微型计算机是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的，其最大特征是运算速度快、功能强、应用范围广。近代科学计算、科学管理和工业控制等都离不开它。如果采用微型计算机作为某一设备控制器，就必须根据实际需要考虑抗干扰问题和硬件软件设计，以适应设备控制的专门 需要。微机除了用在控制领域外，还大量用于科学计算、数据处理、计算机通信等方面。 4 可编程控制器 可编程 控制器（ 它采用一类可 编程 的 存储器 ，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 功能 、外部设备丰富， 强大的自检功能，可进行自诊断。 用 现对系统的控制是非常方便的 ， 工作可靠 ， 抗干扰能力强 ， 可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种 齐全的各种硬件装置供用户选用 。 用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 尽管使用 次投资要大些，但从全面及长远看，使用 有完善的自诊断和显示功能。 以根据 更换模块的方法可以迅速地排除故障。至于软件，调试好后不会出故障 ，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。 序功能图、指令表，这些语言简单易学，而且程序也便于存储、移植及再使用。境要求很低，可编程控制器本身设计就是针对工业领域，非常适合恶劣的工业环境。 动化及其控制的智能化创造了条件。 以上四种控制器各有优缺点，通过综合 分析 之后，四种控制器的性能对比 如 表 表 种 控制器的特点对比表 性 能 方式 可靠性 简易性 维护性 使用环境 功能 扩展性 价格 单片机 一般 一般 一般 一般 较强 较好 低 好 好 好 一般 较强 好 较高 继电器 较差 较差 较差 一般 一般 较差 低 微型计算机 较好 一般 好 较高 强 好 高 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 10 页 综上各种 控制器 的 性能对比 ，结合本次设计的题目来源和产品设计定位，设计应从成本低，工作效率高，操作简单 ，可靠性好 为首要原则，故比较以上 四 种 控制方案，选择 行本次试验的设计。 制 系统的硬件 结构 阀 1电 磁 阀 2电 磁 阀 3电 磁 阀 4空 压 机机械执行部件水 箱 （ 上升 / 下 降 )工 件 ( 通 气 /排 气 )夹 具 （ 夹紧 / 放 松 ）主 令 电 器电 源图 件控制系统组成框图 如图 示 为系统的硬件组成，其包括可编程控制器（ 主令电器 、四 个电磁阀 、 空压机、电源、水箱、工件、夹具 以及机械执行部件。 1 可编程控制器（ 可编程控制器属于硬件的核心， 部储存并 执行 特定的程序，并通过 模拟式输入 来控制本设计中的电磁阀和空压机，在经过机械执行部件，实现自动化检测工件气密性。 2 主令电器 主令电器包括六个按钮和两个限位开关， 限位开关分为上、下限位开关，分别安装在水箱上下位置，水箱在上升或下降过程中触碰到上、下位开关时，停止上、下，控制水箱的位置。 通过按下不同的开关可对 现顺序控制，使其顺利完成检测西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 11 页 过程。 3 四个电磁阀 过控制电磁阀的开关来控制高压气体的流向，经过执行元件 完成工件的通/排气、水箱的上升 /下降、夹具的夹紧 /放松，从而 实现自动化检测。 4 空压机 过控制空压机 ， 来控制 是否向气动回路中通 高压气体 。 5 电源 向 空压机 、 供电量 。 6 机械执行部件 当不同的电磁阀开闭后，机械执行部件安装气路的不同执行相应的动作。 7 水箱、工件、夹具 水箱、工件、夹具等硬件都是通过 机械执行部件 完成各自动作。 作 原理 过 驱 动 阀 3 和 4， 使左、右 气缸 同时 前进，压紧 被测 管件 ；驱 动 阀 1，使下 气缸前进，推动水箱上升，将工件完全浸入水中 ， 待水面平稳 后；驱 动 阀 2，此时给 被测 管件通入压缩空气 ， 同时 下 气缸未动，即工件还完全浸在水中。 左、右 气缸也未动，仍压紧 试件 ； 肉眼观察工件周围是 否 有气泡产生，如出现气泡，则证明被测工件不合格。反之，则合格 ；驱 动 阀 1， 此时 下 气缸 活塞杆下降 ，推动水箱下降，返回最低点 ；驱 动 阀 3 和 4， 此时 左、右 气缸返回，松开 被测 管件。取下 被测 管件，进行下一工件的气密性检测。 章小结 本章主要改进了水检法 检测 气密性的 气动系统；并通 过了解各种控制器的特点，经过对四种控制方案的 对比，从而确定以可编程控制器（ 为 设计 方案。并提出了硬件系统的设计方案， 明确了硬件系统的组成与原理 ，为后续的工作做好准备
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号