1.1 课题研究的背景
第一代电机定子综合测试台研制成功并使用后为电机定子装配件的电性测试操作上带来了重大改善。 首先,在堵转测试的时候,原来由检验员手持扭矩仪直接靠近电机定子装配件后给电机定子装配件通上变频变压电源产生旋转磁场,通过加装在扭矩仪上转子绕组与磁场间存在着相对运动而感生扭矩,同时观察此时实际的三相平均电流与功率,由于在电机定子装配件通电后产生磁场,这对连接在扭矩仪上的标准转子产生吸引力,因此经常使标准转子触碰电机定子装件,既造成测量数据结果不稳定影响检测质量又损伤扭矩仪这样的机密测量仪器。在应用电机定子综合测试台后,将电机定子装配件与标准转子的相对位置固定化、标准化,实现了测量工艺的标准化。 其次,原有检测方式一个人根本无法做测量数据的记录,而在应用电机定子综合测试台后,所有测量数据由软件系统自动采集与转存,大大降低了劳动强度、节约劳动时间,提高数据记录处理能力。 但在该设备使用 5 年多的时间里我们发现了大量的问题,这些问题不但影响检测速度效率,还对检测质量造成影响。第一代电机定子综合测试台的主要问题有以下几点: 第一,目前的检测操作是同时对两台电机定子装配件进行测试,这样做的优点是充分利用有限的空间与时间做尽可能多事,提高工作效率,但在实际操作中往往因操作不当和装配件自身尺寸的原因经常出现传感器检测不到待测装配件的存在而出现两种情况: 一种是传感器检测不到第一台电机定子装配件的存在而出现工位空运行,即待测工件转过两个工位回到起点重新调整,但调整后是否符合要求却不得而知,而且一次的空运行会影响测试节奏的连贯性,常常浪费检测时间和操作量。 另一种是,由于系统判定只要当左工位有电机定子装配件便可进行测试,右工位经常是有电机定子装配件却因为传感器没有检测到而被误认为不存在而漏测,当完成整批测试后再为少数几件漏测的电机定子装配件去整个批次地挨个对号查找,极大的影响测试速度,增加了繁重的工作量。
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1.2 课题研究的意义
随着科学技术的进步,人们越来越多地用计算机来.实现控制系统。即用计算机硬件和软件来实现控制系统。在日常生活中许多机器设备都是在设计精良的软件系统之上加入简单的操作设备,如银行的自动取款机等。性能突出的计算机软件控制系统对于操作的可行性来说是十分必要的。可以有效增加可处理量,改善产品质量,降低能源消耗,提高设备利用率,减少劳动力。 电机定子装配件是我们企业重要产品之一,在整个产品结构中占有重要地位。09 年开始试生产,至今已经生产几万件之多。同时在生产工艺上不断改进,也研发并生产出新型号的电机定子装配件。但是作为最终产品的核心装配件之一的电机定子装配件,产品检测质量与效率上仍然严重不足,其主要问题在电性能测试方法和设备性能方面。 本文在研究电机定子装配件综合测试台工作原理和各运动机构时序、动作关系的基础上,对电机定子装配件综合测试台的组成结构进行分析,基于 Windows开放式开发平台,提出一套电机定子装配件综合测试台控制系统软件的设计方案,并按此方案开发了电机定子装配件综合测试台控制系统软件,为填补企业在自主开发自动化生产控制的空白,进行积极的探索和尝试。设计和开发出拥有自主知识产权的电机定子装配件综合测试台控制系统,可以推动本企业自动化生产制造的发展,提高检测效率,数据可信性等方面。自主开发的设备在造价适中,使用、维护、升级方便,降低了检验成本,有利于提高检测质量,降低劳动强度。
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第二章 电机定子综合测试台工作原理及控制系统
通过对电机定子综合测试台工作原理进行分析,明确检测过程中电机定子综合测试台中各个运动及控制机构、元器件之间的运动关系和运动时序,确定电机定子综合测试台的主要功能、任务以及各个控制流程,为电机定子综合测试台控制软件系统的设计奠定基础。
2.1 电机定子综合测试台的工作原理
电机定子综合测试台主要工作任务是实现控制测试台转动实现测试工序切换和各测试机构的启动、停止、数据存储以及实现电器与各运动机构间的配合,以完成三个工序检测的转换流程,测试出全部电性能数据,因此要进行电机定子综合测试台控制系统软件的设计,首先要对电机定子综合测试台的工作原理进行分析。电机定子综合测试台结构图,如图 2-1 所示。在了解电机定子综合测试台工作原理前我们应当清楚测试台的工作内容及其特征和要求才能明确如何设计对测试台各个测试仪器、被控电气元件的控制时序。 在电机定子综合测试台上每完成 1 件电子定子装配机的测试需要进行三个工序的测试,这三个工序分别为 1 工序:包括直流电阻、电阻平衡度及衰减正弦波 3 个项目组成的测试;2 工序:包括三相平均电流、功率及扭矩 3 个项目组成的测试;3 工序:包括绝缘电阻、电弧等级、漏电流 3 个项目组成的耐压测试。每个工序有两个工位,即每个工序可以同时进行两个工件的测试。 正如本文绪论中已具备的软件开发条件中所述,我们是在现有设备机型基础上的继续提升改造,拥有许多成熟的经验和数据,我们按照三个工序的内容对现有电机定子综合测试台进行设置调整测出三个工序实际所用的时间,包括数据读取和转存时间,测时结果分别为 1 工序项目测试需要用时 5 秒即可完成,2 工序完成两台电机定子装配件的项目最长总共用时需要 18 秒,3 工序项目测试需要用时 65 秒即可完成。
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2.2 电机定子综合测试台控制系统工作原理
通过对电机定子综合测试台测试原理及各机构运动的时序分析,得到了电机定子综合测试台控制系统的设计目标。电机定子综合测试台的各机构的运动速度要求并不高,但在稳定性、控制流程切换以及数据采集和数据流读取上要求很高。过去的控制流程及数据处理方式无法满足要求。研究电机定子综合测试台控制系统的组成及特点是实现具体软件设计的基础,为软件设计提出了设计目标和技术要求。 电机定子综合测试台控制系统是利用计算机系统对生产过程各参量进行检测后根据规定的控制程序进行运算,然后发出控制信号直接控制生产过程,同时将显示、报警、设定参数、打印功能都集中到一个操作控制台上,实现集中监督和控制。因此本系统选择直接数字控制系统(Direct Digital Control,DDC),将计算机的输出直接作用于控制对象。其特点是直接数字控制系统可以不仅可以完全取代模拟调节控制,而且可以通过改变程序就能够实现其他的控制操作,有利于设备持续升级改造,该系统的观察和操作的集中性会给操作者带来极大的方便。DDC 系统结构图,如图 2-2 所示。
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第三章软件需求分析 ........... 16
3.1 需求获取模式 ......... 16
3.2 功能性需求 ............. 16
3.3 程序代码命名及属性 ....... 25
3.4 测试系统类图 ......... 28
3.5 非功能性需求 ......... 29
3.6 本章小结 ...... 30
第四章电机定子综合测试台控制系统硬件选型和驱动设计 ....... 31
4.1 控制系统结构 ......... 31
4.1.1 外围 I/O ....... 32
4.1.2 其他主要外围电器及仪器选型 .......... 33
4.2 I/O 端口及 RS-232 串口的访问及驱动设计 .......... 34
4.2.1 I/O 端口的访问 ..... 34
4.2.2 串口的访问 ............ 35
4.3 本章小结 ...... 36
第五章电机定子综合测试台控制系统软件设计 ....... 37
5.1 电机定子综合测试台控制系统软件构成 ..... 37
5.2 系统初始化 ............. 38
5.3 系统的软件实现 ..... 41
5.4 本章小结 ...... 57
第五章 电机定子综合测试台控制系统软件设计
以上几章针对控制软件的核心部分电机定子综合测试台控制系统的软硬件组成和控制结构及其配置等必要部分进行了详细的介绍。本章将在分析电机定子综合测试台硬件控制系统的基础上,设计电机定子综合测试台控制系统的软件整体架构,提出控制系统的控制策略,完成测试软件的初始化和框架设计并在控制系统软件结构的分析的基础上,具体设计电机定子测试台测试过程的控制策略和代码实现,同时系统全面的完成整个操作软件各个模块设计与实现,确保测试台测试操作软件运行的稳定。
5.1 电机定子综合测试台控制系统软件构成
在电机定子综合测试台控制系统设计中,首先根据电机定子综合测试台控制系统的工作原理设计了基本硬件结构,串口设计,提供了完备的程序接口,具备了进一步开发操作控制系统整体软件的必要条件。然后根据对电机定子综合测试台的工作原理和工作时序的分析,抽象出电机定子综合测试台的各个控制对象的运行状态,并且根据各个对象运行状态的关系建立控制系统的软件结构。在具体软件的设计上体现为明确控制系统的主要任务及实现任务间的调度关系。
........总结
本课题根据测试电机定子转配件的实际需要,针对现有电机定子综合测试台测试过程和测试数据准确性以及数据管理上存在的问题,提出了一套新的测试方