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【6h】

500T粉末成型机控制系统设计及其故障诊断研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 粉末成型机国内外研究现状

1.3 故障诊断技术国内外研究现状

1.4 课题来源及研究内容

1.5 论文组织框架

2 系统总体方案设计

2.1 粉末成型机的压制原理

2.2 粉末成型机的压制流程

2.3 粉末成型机常见故障分析

2.4 系统的需求分析

2.4.1 主要技术指标

2.4.2 控制系统需求分析

2.4.3 故障诊断系统需求分析

2.5 系统总体方案设计

2.5.1 系统总体结构设计

2.5.2 系统总体功能设计

2.6 本章小结

3 粉末成型机控制系统硬件设计

3.1 主控电气系统的硬件设计

3.1.1 电气控制系统的组成

3.1.2 可编程控制器的选型与应用

3.1.3 旋转编码器的选型与应用

3.1.4 触摸屏的选型与应用

3.1.5 传感器的选型

3.1.6 电气系统结构总成

3.2 变频控制系统设计

3.2.1 变频器的选型

3.2.2 变频控制系统电气连接

3.3 伺服送料控制系统设计

3.3.1 送料机构的运动控制策略

3.3.2 伺服控制系统设计

3.4 离合器冗余控制设计

3.4.1 离合器工作原理

3.4.2 离合器冗余控制设计

3.5 气动控制系统设计

3.5.1 气动控制系统的组成

3.5.2 气动控制回路设计

3.6 液压控制系统设计

3.6.1 液压控制系统的组成

3.6.2 液压回路的设计

3.7 本章小结

4 粉末成型机主控电气系统软件设计

4.1 PLC控制程序的设计与开发

4.1.1 主程序初始化设计

4.1.2 数据采集模块设计

4.1.3 参数更新模块设计

4.1.4 故障检测与报警模块设计

4.1.5 工艺流程控制设计

4.2 触摸屏软件的设计与开发

4.2.1 粉末成型机状态检测

4.2.2 运行参数设置

4.2.3 实时数据监测

4.2.4 粉末成型机数据报表生成

4.2.5 故障报警查询

4.2.6 系统安全设计

4.3 远程通信模块的设计与开发

4.3.1 GPRS无线通讯技术

4.3.2 PLC与GPRS DTU通信接口软件设计

4.3.3 基于Socket的远程数据传输设计

4.4 本章小结

5 粉末成型机故障诊断系统设计

5.1 故障诊断专家系统的组成

5.2 故障诊断系统网络结构设计

5.3 故障诊断系统数据库设计

5.4 基于BP算法的推理机设计

5.4.1 BP神经网络算法推理设计

5.4.2 BP神经网络诊断仿真

5.5 本章小结

6 系统的调试与运行

6.1 PLC控制系统现场调试

6.1.1 控制柜的安装和布线

6.1.2 PLC现场程序调试

6.2 远程故障诊断系统调试

6.2.1 信息查询调试

6.2.2 运行状态监控调试

6.2.3 故障诊断调试

6.3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文情况

攻读硕士学位期间参加的项目情况

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摘要

粉末成型设备呈现出大型化和自动化发展趋势,其自动控制能力与生产效益息息相关。但结构的复杂化导致了设备故障频发,且停产损失及维护费用不菲,这使设备故障问题日渐突出。因此本文综合运用先进工控技术和网络技术,设计开发了500T粉末成型机控制系统及其故障诊断系统。
  首先分析了粉末成型机的工艺流程与控制要求,提出以可编程逻辑控制器PLC为核心,远程故障诊断模块为扩展的系统设计总体方案。其次,基于FX3U-128MR-ES控制器,采用模块化设计方法,完成了变频控制、伺服送料控制、离合器冗余控制、零点检测、气动控制以及液压控制模块的硬软件设计;并针对粉末成型机远程维护需求,基于GPRS无线网络通信技术完成了粉末成型机的远程通讯设计。第三,针对粉末成型机故障特点设计了基于神经网络的故障诊断专家系统,完成了粉末成型机故障数据库的设计、基于BP算法的推理机设计以及人机交互界面的设计。最后,对500T粉末成型机PLC控制系统进行了现场调试,并对远程系统的工况监测及故障诊断功能进行了验证。
  设计的粉末成型机控制系统以及故障诊断系统已经在500T粉末成型机上得到了初步应用,实现了粉末成型机底层控制、现场监控以及远程维护的预期目标,对后续粉末成型设备的工程应用具有一定的参考意义。

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