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轧机油膜轴承实验台监控与数据采集系统的研究

作　者: 凡明
导　师: 黄庆学
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 油膜轴承实验台监控与数据采集系统 PLC WinCC
分类号: TG333
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

油膜轴承实验研究是油膜润滑理论和轴承技术研究的一个重要手段,以往研究工作者进行了油膜压力、温度、功耗、流量、油膜刚度、油膜阻尼、边界条件等众多参数的实验测试工作,为工业设计和理论分析提供了充分的依据。但多数实验台是在定参数条件下工作的,无法研究不同参数对轴承运转的影响,而且多数实验台无法实现高转速、大加载,无法真实模拟轧制工况,在进行实验研究时具有一定的局限性。为改变这一局面,更好地进行油膜轴承实验研究,山西省现代轧制工程技术中心投巨资新建了新一代轧机油膜轴承实验台,为开展轧机油膜轴承研究提供了可靠保证。本文的目的是综合利用计算机技术、信息处理技术、传感器技术和测试技术,借助于专业的监控和数据采集软件,研究开发可满足实验研究的轧机油膜轴承实验台监控和数据采集系统(SCADA)。该系统可实现对油膜轴承实验台实时工况的监控,同时实现油膜压力、温度等参数的测量。通过调研和查阅文献,提出了监控与数据采集系统的设计方案,对系统的功能、硬件、软件进行了论述。该系统通过直流调速装置实现直流电机调速,以设定轧辊不同转速;可控制比例阀的开口度,继而控制输出流量以实现加载压力的控制;对液压站、稀油站和润滑站进行温度控制,当温度过低时系统报警,自动启动加热器,当温度过高时系统报警;同时对液压站、稀油站和润滑站进行液位控制,当液位过高或过低时系统报警;此外,控制系统要完成数据采集功能,PLC在运行时要采集稀油站、润滑站和主机的温度、压力和流量等参数。该系统具有在线监控功能,由装有WinCC的上位机实现,可对液压站、稀油站、润滑站和主机的工作状况进行实时监视,对PLC采集到的数据进行记录保存,并可进行查询,对油温和液位报警进行记录。该系统安装调试运行后,实验结果表明该系统硬件配置合理,能实现在线实时监控,数据采集准确可靠,稳定性好,基本达到了预期设计要求,对开展油膜轴承实验研究,特别是油膜轴承的理论研究具有一定现实意义。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 油膜轴承概述  9-10
  1.2 国内外对油膜轴承的研究  10-11
  1.3 课题的背景及意义  11-13
  1.4 本文主要研究工作  13-14
第二章油膜轴承实验台方案设计  14-24
  2.1 油膜轴承实验台的理论基础  14-18
    2.1.1 油膜轴承动压形成的基本原理  14-15
    2.1.2 流体动压润滑轴承承载油膜的力学方程  15-18
  2.2 油膜轴承实验台的基本设计思想和实现的功能  18
  2.3 油膜轴承实验装置整体方案设计  18-23
    2.3.1 机械系统方案设计  18-21
    2.3.2 液压系统方案设计  21
    2.3.3 电气系统方案设计  21-22
    2.3.4 测试系统方案设计  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章监控与数据采集系统的功能描述与开发方案  24-30
  3.1 监控与数据采集系统功能描述  24-25
    3.1.1 系统工作原理及控制参数设计  24-25
    3.1.2 系统实现的功能  25
  3.2 监控与数据采集系统开发方案  25-29
    3.2.1 监控与数据采集系统构成  25-26
    3.2.2 过程数据的测量  26-27
    3.2.3 速度控制设计  27
    3.2.4 液位控制设计  27-28
    3.2.5 油温控制设计  28
    3.2.6 加载控制设计  28-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章油膜轴承实验台监控与数据采集系统硬件设计  30-34
  4.1 下位机硬件配置设计  30-33
    4.1.1 PLC 模块配置设计  30-31
    4.1.2 6RA7085 直流调速装置  31-33
  4.2 上位机硬件配置设计  33
  4.3 本章小结  33-34
第五章油膜轴承实验台监控与数据采集系统软件设计  34-55
  5.1 PLC 控制系统软件设计  34-40
    5.1.1 STEP 7 编程软件简介  34-37
    5.1.2 PLC 控制程序设计  37-40
  5.2 监控和数据采集系统软件设计  40-51
    5.2.1 西门子组态软件WinCC  40-42
    5.2.2 监控与数据采集系统功能描述  42-43
    5.2.3 监控和数据采集系统的设计  43-51
  5.3 系统控制网络与通讯的实现  51-54
    5.3.1 系统控制网络设计  51-52
    5.3.2 系统通讯任务的实现  52-54
  5.4 本章小结  54-55
第六章油膜轴承实验台测试系统设计  55-69
  6.1 测试系统设计要求  55
  6.2 压力传感器的选择  55-58
    6.2.1 压力传感器的一般特性  55-56
    6.2.2 压力传感器的分析与选择  56-58
  6.3 热电偶的选择  58-63
    6.3.1 热电偶测温原理  58-59
    6.3.2 热电偶的冷端温度处理  59-61
    6.3.3 热电偶的选择与使用  61-62
    6.3.4 热电偶的制作  62-63
    6.3.5 热电偶的检定与分度  63
  6.4 传感器的安装  63-65
  6.5 测试系统的开发  65-67
  6.6 轴承表面粗糙度的测量  67-68
  6.7 本章小结  68-69
第七章结论与展望  69-70
参考文献  70-73
发表文章目录  73-74
致谢  74-75
个人简况及联系方式  75-76

轧机油膜轴承实验台监控与数据采集系统的研究

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