毕业设计（论文）开题报告-喷油泵试验台微机监控系统.doc

毕业设计（论文）开题报告课 题 喷油泵试验台微机监控系统 学 院（系） 电气学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 学 号 姓 名 导 师 定稿日期：2008 年 12 月31日6喷油泵试验台微机监控系统摘 要: 本文从计算机控制技术入手，采用先进的plc与变频调速控制，通过完善的软件与硬件相结合，设计了一种喷油泵试验台微机监控系统。它分为上位机和下位机两部分，上位机采用工业控制计算机和mcgs（monitor and control generated system）组态软件，实现了对喷油泵在各种不同转速下供油量的检测；同时可以自动测量喷油泵的油压、温度和喷油泵的齿杆行程位移。下位机采用西门子s7-200的可编程控制器，实现对现场数据的采集、处理和控制功能。设计控制系统的硬件配置方案、软件设计思想，并对系统进行实验调试。关键词：喷油泵 监控 mcgs plc1.文献综述1.1 喷油泵试验台应用概述我们知道，喷油泵是柴油机燃油喷射系统中的控制和供给单元。它可定时定量地为发动机提供所需高压燃油。在油泵生产、制造及使用维修部门中，为保证油泵的定时、定量供油特性，就需要在试验台上对油泵进行校验与调整。喷油泵试验台可用来模拟发送机在各种工况下的转速，为油泵提供标准的供油压力，它可对油泵进行供油定时、供油间隔角、各分泵供油量及供油均匀性等参数的测试。试验台动力部分采用变频无级调速系统，控制部分可对油泵的转速、喷油次数、试验油温进行控制及显示。但由于油泵在不同工况下所需转速不同，使用中须多次进行转速的调整。但原试验台中采用单片机控制，故障率高，抗干扰能力差。因此，我们采用工控机和plc开发了新的试验台监控系统，增加了许多新的功能，提高了测试精度和可靠性。主要介绍喷油泵试验台当前国内外的研究现状，自动化控制技术的应用情况，plc、变频器技术、pid控制的应用情况。1.2 可编程控制器应用技术plc是现代控制系统应用最广泛的控制设备之一。可编程控制器应用技术详细介绍了plc的历史发展、功能和特点、工作机理、硬件构成、指令系统和编程语言以及plc控制系统设计和plc应用程序设计中的基本理论与方法。同时针对plc的典型应用领域介绍了大量的应用实例，其中包括plc在开关量控制中的应用、plc在模拟量检测与控制中的应用、plc的组网通信技术等1，2。深入浅出西门子s7-200 plc主要介绍西门子公司小型可编程序控制器s7200 plc的软件和硬件功能，以实用、易用为主线，涉及s7200 plc的方方面面； 本书包括了：s7200 plc系统概述，主要介绍s7200 plc的硬件部分和通信功能； s7200 plc编程软件step 7microwin v4o的使用和联机调试； s7200 plc的常用功能，并辅以简单的编程实例； s7200 plc与人机操作界面(hmi)的连接3。1.3组态控制技术利用mcgs组态软件和中泰、研祥通用i/o板卡，通过机械手和水位控制两个实例，由浅入深地学习采用组态控制技术的计算机系统的组成和mcgs组态软件的编程方法； mcgs实训部分，要求学生用mcgs实现车库等对象的控制；利用kingview组态王软件、三菱公司fx2-48mr型plc、nd-6018、nd-6520智能模块介绍机械手和水位控制系统的设计方法；组态王实训，要求学生用组态王实现车库等对象的控制； mcgs与plc结合，用plc控制诸对象，用mcgs对plc进行监控，构成分布式控制系统4,5。 1.4 传感器与变送器 以检测功能为主线，将常用传感器和变送器结合在一起，介绍其工作原理和性能：各种传感器和变送器的共同性知识和名词术语及温度、压力、流量、物位、成分、机械量、光强、磁场5,7。 1.6 模糊控制、神经控制和智能控制论 以微机模拟智能实现智能控制为主线，从智能控制论的高度全面系统深入地介绍了模糊控制、神经控制和智能控制的理论、方法、系统设计及其实现技术。突出反映了该领域作者近期的研究成果，并综合国内外的最新研究成果及其大量应用实例8。 2.选题背景及其意义喷油泵是柴油机燃油喷射系统中的控制和供给单元。它可定时定量的为发动机提供所需高压燃油，柴油机在使用一段时间后，会出现功率输出不够、冒黑烟、耗油量大等无法正常工作的情况，此时必须使用喷油泵试验台对其进行调试维修。喷油泵试验台的广泛使用，将会对柴油发动机的节能、降耗、低排放等产生重大作用。喷油泵试验台可用来模拟发动机在各种工况下的转速，为油泵提供标准的供油压力，它可对油泵进行供油定时、供油间隔角、各分泵供油量及供油均匀性等参数的测试。此喷油泵试验台可以应用于柴油机喷油泵、喷油嘴的生产、维修及柴油机为动力的车辆、船舶设备（包括铁路内燃机车、空调发电机车、渔船、拖船、客货柴油汽车、工程机械、发电机组等）的生产制造、调试、维修行业。现在市场上的一些喷油泵试验台大多为上世纪九十年代技术生产的，其调速系统和监控系统存在着以下缺点：1调速系统存在着，调速范围小，转速稳定性差，噪音高等缺点。2测控系统采用单片机控制，存在着故障率高，抗干扰能力差等问题。3转速、计数、提前角、温度以及气压等全部采用led数字显示，存在着显示不清，故障率高的问题9-13。图1 喷油泵图2 喷油泵试验台3.研究内容本课题为喷油泵试验台微机监控系统，设计的主要是内容为根据喷油泵试验台的运行要求及主要工艺参数控制要求进行自动控制和自动调节控制，而达到集中智能监控的目的，为使系统能够顺利安全的进行，在此设计过程中，通过使用mcgs组态软件对系统进行实时监控并通过plc进行信号采集和程序连接，实现对各个处理环节的控制，使整个系统安全可靠。本控制系统都采用上位计算机加可編程序控制器的方案，通过串行通信接口交换数据信息，以实现分散控制和集中管理。上位计算机主要完成数据通信、网络管理、人机界面(hmi)和数据处理的功能。数据的采集和设备的控制一般由可编程序控制器等现场设备完成。4.工作特色及其难点，拟采取的解决措施4.1工作特色（1）采用当今先进的变频调速装置，它具有无级调速范围宽，转速稳定，调速准确、输出扭矩大、转速波动小、噪音低等优点。（2）采用先进的plc控制、12位a/d转换模块和高精度传感器，可以提高监控系统的可靠性与测量精度。4.2难点（1）温度pid过程控制算法及其编程；（2）上位机监控界面的设计，建立数据库；（3）油量数字显示（通过超声波传感器测量，或通过压力传感器测量）（4）系统调试。随着控制过程日益复杂，控制要求不断提高，本课题工作的难点有温度pid过程控制算法的确定，稳态和动态信息的采样与计算，各个模块参数的初始化设置，软件开发和调试，系统实际连接和组成，现场调试。4.3拟采取的解决措施（1）首先通过matlab对温度pid过程控制算法进行仿真，修正pid参数，再通过实际系统的调试，。（2）通过mcgs组态软件，设计监控界面，建立数据库，并进行运行仿真调试。 （3）实际设计过程中，解决硬件设计、软件调试、系统调试等问题。5.论文工作量及预期进度2008/11/12008/11/22： 收集资料，确定设计系统总体方案，翻译有关外 文资料及阅读技术文献，撰写开题报告2008/11/232009/3/23： 学习mcgs组态软件进行控制器设计2009/3/232009/4/31： 编写相关软件及调试2009/4/152009/5/15： 进行系统总体连接及调试2009/5/12009/5/27： 撰写毕业设计报告2009/5/282009/6/8： 毕业设计答辩准备2009/6/112009/6/15： 毕业设计答辩6.预期成果及其可能的创新点（1） 开发出一个相应的监控系统；（2） 实现喷油量的数字显示；（3） 实现温度pid的控制。参考文献:1 李建兴. 可编程控制器应用技术m.北京:机械工业出版社，2004.2 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例m.北京：人民邮电出版社 ,2004.3 蔡行健主编.深入浅出西门子s7-200 plc。北京航空航天大学出版社，2003年12月。4 袁秀英主编.组态控制技术。电子工业出版社，2003年8月。 5 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.全中文工控组态软件.mcgs用户指南和参考手册。6 王家桢、王俊杰编著.传感器与变送器。清华大学出版社，1996f年8月。7 李立君, 刘晓利. 可编程控制器与变频器连接时应注意的问题j. 科技信息(学术研究) , 2007,(21) 8 李士勇主编.模糊控制、神经控制和智能控制。哈尔滨工业大学出版社。1998年9月 9 李东民, 王会明, 傅旭光, 何伟宁. 喷油泵试验台智能量油系统的研究j. 农业装备与车辆工程 , 2006,(02) 10 张素青, 曹乐南. 喷油泵试验台微机控制系统的设计与实现j. 安徽农业科学 , 2006,(22) 11 王会明, 侯加林, 赵忠华. 喷油泵试验台自动量油系统的研究j. 农业机械学报 , 2004,(02)12 王致杰, 陈志巧, 杨玉玲, 李宏毅, 王成刚. 智能型油泵试验台微机监控系统j. 可编程控制器与工厂自动化 , 2005,(02) 13 胡均安, 王峰. 柴油发动机喷油泵喷油量自动检测装置实用化j. 湖南农机 , 2008,(05)14 lin bao-quan 。application of fuzzy pid controller to liquid level control system. journal of fuzhou university(natural science edition) 2008，（05）15 li dongmin; zhong peisi; wang huiming; xia shangfei. digital fuel measurement of fuel injection pump test bench based on needle valve lift. transactions of th