多自由度塑料油箱冲击试验台控制系统的研究与实现

作     者：王龙祥 

作者单位：齐鲁工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张迎春

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：塑料油箱 PLC 触摸屏 控制系统 

摘      要：近年来,随着汽车行业的飞速发展,汽车已经取代其他工具成为了人们主要的交通工具。为了节约能源、降低成本,汽车轻量化已成为汽车工业的重要发展趋势,这一趋势使得汽车使用塑料油箱的比例大大增加。汽车油箱作为汽车的重要部件直接影响到汽车质量以及安全性能的好坏,因而对汽车油箱质量的检测成为汽车油箱生产的重要环节,塑料油箱冲击试验台的研制工作就显得格外的重要。塑料油箱冲击试验台是现在油箱生产企业必须购买的实验设备,这在国外已经非常普遍,但是对于国内很多汽车油箱生产企业来说,冲击试验台的应用还是一个新兴的课题,所以设计这样的一种设备是比较受欢迎的。本文在分析研究试验台整机各部分机械结构和运行方式的基础上,设计了基于三菱PLC和MCGS触摸屏的控制系统。控制系统充分利用了PLC的稳定可靠、触摸屏友好灵活以及两者具有良好兼容性的特点进行了塑料油箱冲击试验台控制系统的研制,整个控制系统以PLC为核心控制设备,控制冲击试验台的正常运行,系统以触摸屏作为人机交互界面,在操作员的操作下完成塑料油箱冲击试验过程,实时更新数据。试验台中输入量和输出量连接在分布式输入输出设备上,通过PLC和MCGS触摸屏完成对输入输出量的控制。本试验台用于塑料油箱的耐冲击性能试验。全自动塑料油箱冲击试验台控制系统以PLC和人机交互界面触摸屏联合控制的方法,实现了冲击试验台的基本控制要求。同时基于摆锤冲击理论的计算得出,摆锤撞击中心和塑料油箱的撞击位置需要在一条水平直线上面,因此通过对冲击试验台机构平面的坐标系建立以及伺服电机和PID控制算法的引入,实现了摆锤的精确定位,通过在触摸屏上面设置输入坐标或者给定的冲击位置曲线方程,摆锤定位系统能够通过伺服电机编码器的实时反馈实现摆锤的撞击中心和撞击位置精确重合。通过对与现有塑料油箱冲击试验台相比,三个轴自由度可调可以实现各个尺寸的塑料油箱冲击试验并能够实现各个方向速度可调,编码器结构可以通过在上位机灵活的选择摆锤的仰角从而实现各种能量的摆锤冲击试验,而且通过与上位机的通信免去了繁杂的人力操作,实现了自动化操作的功能。本文对试验用的试验台做了仿真测试,机械结构衔接合理,并进行了试验测试。整机系统操作合理、人机交互界面友好、系统可靠性程度高,可以完成对塑料油箱冲击试验的测试,具有一定的使用价值。