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2383字论文范文分布式工程机械零部件非静态监控系统的研究

论文类型:论文范文
论文字数:2383字
论点:设计,构件,分布式
论文概述:

针对国内外工程机械在线监测与故障诊断技术的发展,提出了对工程机械关键构件的动态应力变化进行分布式实时在线监测和诊断的构想,论证了高精度ADC、MCU与PC机三者构成的系统方案,基本

论文正文:

第一章是论文的主要研究内容和章节安排

1.1主要研究内容
本文的研究工作主要包括以下内容:
1。根据动态监控系统的要求,提出了系统的设计方案和系统结构。
2。设计了工程机械零部件分布式实时动态监控系统的测量模块,完成了硬件设计,包括芯片选择、硬件电路总体设计和各功能模块的设计与实现。要求硬件电路能够满足高精度采集和多通道采集的要求,并具有高可靠性和低噪声的特点。
3。设计工程机械部件分布式实时动态监控系统的软件部分,完成下位机的软件部分,包括通信部分和采集部分;完成上位机的软件设计,包括上位机的通信设计、显示设计和分析设计,实现开放式结构,方便用户设计工程机械零部件的最优故障分析算法。
4。设计模拟测试系统要求系统能够模拟某一型号关键部件在一定工况下的运行,从而达到工程机械部件在线测试的目的。

1.2本文的设计难点
1。内置桥梁的设计要求可以实现l/4、半桥和全桥的兼容。
2。消除系统温度漂移和零漂移需要在器件选择、印刷电路板布局和软件实现方面尽可能消除系统温度漂移和零漂移。3.分布式网络多点测量的设计需要选择和设计一个能够满足要求的分布式通信网络,以保证数据传输速度和软硬件稳定性。
4。模数转换器设计要求从器件选择和软件通信中选择合适的模数转换器,以确保数据传输。
5。下位机的软件设计要求下位机不仅能够准确接收模数转换器发送的数据,而且不会遗漏某个采集点的数据量,能够稳定地实现下位机网络中各个节点的正常通信。
6。上位机软件要求设计能够满足多点测量的数据传输效率和稳定性,显示界面上的波形显示尽可能人性化。
7。系统结构设计从设计功能和主要参数中选择一种适用于工程机械部件分布式实时动态监测系统诊断的体系结构。以便尽可能实现对各种类型的机器、部件和工作条件的实时在线监测和故障分析。

1.3文章的总体结构
第一章为绪论,主要描述了课题的研究背景和目的,总结了工程机械零部件分布式实时动态监控系统关键技术的发展和研究现状,并分析了论文的主要研究内容和章节安排。第二章介绍和分析了工程机械零部件分布式实时动态监控系统的实现方案,选择了最佳方案,并提出了其体系结构。第三章设计并实现了工程机械零部件分布式实时动态监控系统的硬件测量模块,包括主控芯片和外围设备的设计。第四章设计并实现了工程机械部件分布式实时动态监控系统的软件部分,包括支持分布式多通道测量的下位机软件部分,具有数据通信、故障分析和显示功能。第五章设计并实现了一个简单的仿真测试系统,用于测试工程机械零部件分布式实时动态监控系统的特性。第六章总结了论文的研究工作,并对未来的研究方向进行了展望。

第二章系统方案设计

2.1系统主要目标
本系统是一个工程机械零部件分布式实时动态监控系统,主要包括两大功能系统:零部件形状变量在线采集和监控数据分析。因此,结构系统分为两部分:实时动态应力变化采集系统;上位机数据采集、分析和显示系统。由于不同类型工程机械的工作条件不同,部件种类繁多,系统方案应考虑常用部件的动态应力条件,以提高适应性。工程机械的关键部件不仅是一个,而且有一定的数量,因此要求系统具有多通道采集或分布式网络采集的特点。动态应变采集的发展趋势之一是高精度采集,精度的精细化也是工程机械设备的发展趋势之一,因此该系统应具有高精度的特点。大多数工程机械的振动频率相对较低,造成的部件振动频率不会太高。因此,系统在采样频率上有一定的可调性,最大范围不应太高。过采样频率容易导致过采样,增加了通信系统和数据分析系统的负担,削弱了实时性。上位机的数据分析和显示技术是系统的重要组成部分。不仅有许多类型的工程机械,而且还有许多类型的部件。此外,部件的不同工作条件使得不可能用最合适的分析方法之一进行综合分析和诊断。因此,系统应该具有一定的开放性,使用户能够实现系统中相应组件的最优诊断算法。显示技术要求动态应力变化波形能够实时显示,并具有波形放大、存储等功能。

第三章工程机械测量模块的硬件设计.....................................................................13
3.1桥式电路的原理与设计.................................................................................13
3.1.1测量电桥和模式转换电路的设计..........................................................13
3.1.2桥梁源设计,....................................................................................14
3.1.3桥梁平衡处理和温度漂移补偿.......................................................................16
3.2信号传输和模数转换器电路原理与设计.........................................................................18
3.2.1放大电路设计......................................................................................18
3 . 2 . 2直流电路设计....................................................................................21
3.3主控芯片及其他电路的设计....................................................................................25
3.3.1主控芯片选择...............................................................................................26
3.3.2其他外围电路.....................................................................27
3.4印刷电路板制版原理..................................................................................33
第四章系统软件设计及其实现............................................................35
4.1系统通信方案设计..........................................................35
4.2下位机软件设计及实现..........................................36
4 . 2 . 1主程序设计.......................................................................36
4.2.2初始化设计.........................................38
4.2.3cAN总线通信设计...........................................42
4:2.4皮总线通信设计.....................................................................45
4.2.5usART通信设计.......................................................................47
第五章实验平台设计......................................................48
5.1 PC机软件设计及其实现..........................................................49
5.2usB通信数据采集设计............................................................49
5.3数据分析和数据图表显示...........................................54

结论

本文件的主要工作如下:
1。建立了分布式工程机械关键部件动态应力实时在线监测系统结构,提出了相关设计目标,并论证了系统方案的可行性。
2。完成了系统的硬件设计。采用高精度24位模数转换器芯片CS5532构建模数转换器模块,完成内置桥的设计,满足1/4、半桥和全桥桥型兼容的要求。此外,采集模块还设计了信号隔离和大规模防范功能。采用意法半导体公司生产的性价比高的芯片STM32F103VBT6作为主控芯片,构建基于CAN总线的分布式总线网络实现分布式采集,完成从USART到USB通信接口的电路设计。
3。完成了软件设计。在下位机的软件设计中,完成了主程序设计、模数转换器采集程序设计、CAN总线通信设计和USART软件设计。上位机W 32应用程序完成了USB数据采集、数据处理和波形显示的设计,并设计了更加人性化的用户界面。在应用程序中提出了一种开放模式,方便用户针对某型机器的关键部件优化自己的故障分析方法。
通过对工程机械零部件动态应力分布式实时监测系统的研究,本课题取得了一些成果。但是,由于我缺乏理论水平和实践经验,在开发过程中仍然存在许多不足,许多方面需要改进,系统功能和可靠性需要进一步优化,实验功能需要进一步扩展。