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附錄1：外文翻譯
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
清洗裝置
摘要
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)縱向軸流式清洗設(shè)備測(cè)試床設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上。該系統(tǒng)可以收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，操作簡(jiǎn)單，為實(shí)驗(yàn)研究提供可靠的數(shù)據(jù)清洗裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)清洗裝置是具有提高重大實(shí)驗(yàn)研究指導(dǎo)，設(shè)計(jì)和制造的清洗設(shè)備。
關(guān)鍵詞：縱向軸流；清潔空氣和屏幕設(shè)備；電氣控制；采集系統(tǒng)
1 導(dǎo)言
空氣和屏幕清洗裝置是聯(lián)合收割機(jī)的一個(gè)重要部分，從而直接影響機(jī)器的工 作性能。因此，清洗裝置的性能研究具有重要意義。但現(xiàn)實(shí)條件是多種多樣的，由于田間作業(yè)季節(jié)性強(qiáng)和重復(fù)性差，一些實(shí)條件不能在該領(lǐng)域繼續(xù)，因此，有必要發(fā)展清潔測(cè)試床，用于模擬和重現(xiàn)清洗的全過程，取得關(guān)鍵的性能和工作參數(shù)。傳統(tǒng)測(cè)試方法采用實(shí)驗(yàn)?zāi)M儀器和模擬記錄設(shè)備設(shè)備，其測(cè)量精度和測(cè)試效率非常低，無法滿足清洗要求試驗(yàn)周期長(zhǎng)，參數(shù)多，大量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集[1-3]。為了得到更好的清洗測(cè)試結(jié)果，采用電腦測(cè)試技術(shù)和電子控制技術(shù)介紹實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)清潔測(cè)試自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和測(cè)試過程，來提供機(jī)械科研收獲清洗裝置性能的研究方法。
2清洗設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)
清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)是由喂養(yǎng)模擬裝置、框架、離心式風(fēng)機(jī)調(diào)整機(jī)制、橫流風(fēng)機(jī) 和調(diào)節(jié)機(jī)、振動(dòng)篩框、篩選、穿梭板、傳動(dòng)齒輪、采取行動(dòng)鍋、風(fēng)速傳感器、集成的控制臺(tái)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、扭矩傳感器、電機(jī)等組成。結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，可以滿足軸流清洗設(shè)備的測(cè)試要求調(diào)整篩曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機(jī)傾角、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇的位置、振動(dòng)篩的傾斜度、穿梭板的長(zhǎng)度和更換篩片等不同類型。試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1.清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)的總裝配圖
1電氣柜；2主題儲(chǔ)物柜；3離心風(fēng)機(jī)；4離心風(fēng)扇電機(jī)；5離心風(fēng)機(jī)；6調(diào)速電機(jī)；7穿梭板；8曲柄連桿；9喂養(yǎng)模擬設(shè)備；10上振動(dòng)篩；11下振動(dòng)屏；12放電糧食輥；13主框架；14采取行動(dòng)鍋；15橫流風(fēng)機(jī)；16橫流風(fēng)機(jī)電機(jī)；17橫流風(fēng)機(jī)框架
1.設(shè)計(jì)的電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)可以收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇扭矩、風(fēng)扇的電源、進(jìn)給速度、振動(dòng)篩軸、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩振動(dòng)屏幕轉(zhuǎn)軸和屏幕表面風(fēng)速等；通過操作柜可以實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的大小和屏幕的振動(dòng)頻率、風(fēng)扇振動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等?？刂圃碇麟娐穲D如圖2、3所示。
圖2.清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)的控制原理圖
圖3.清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)的主要電路圖紙
A.硬件系統(tǒng)
測(cè)量和控制硬件系統(tǒng)清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)包括扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感器、風(fēng)速傳感器、環(huán)境溫度傳感器、濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、變頻器、集成控制臺(tái)、PLC和變頻調(diào)速電機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等，其成分為如圖4所示。 清洗裝置試驗(yàn)參數(shù)應(yīng)測(cè)量如下：喂輥速度、離心風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和扭矩、離心式風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口角度、橫流鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩、曲軸轉(zhuǎn)速和扭矩、偏心、振動(dòng)篩傾角、振動(dòng)屏幕幅度等參數(shù)。偏心，離心式風(fēng)機(jī)出口傾角和振動(dòng)篩可以測(cè)量，其余的參數(shù)都可以通過傳感器直接輸入計(jì)算機(jī)。
圖4.清洗裝置數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的測(cè)試床
轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩測(cè)量由北京西中航機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司的CYB-803S型扭矩傳感器測(cè)定，如圖5所示。通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)轉(zhuǎn)矩和速度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，為功耗的研究、實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置和調(diào)節(jié)它提供了有利條件。
圖5.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳感器
圖6.氣流傳感器
氣流速度傳感器是上海NaHua科技有限公司制作的，如圖6所示。支撐框架篩子，成為一個(gè)有機(jī)的整體，從距離屏幕表面的氣流速度傳感器可（0?100毫米）測(cè)量氣流速度在上面和下面的篩分。20個(gè)測(cè)量點(diǎn)完全設(shè)計(jì)在整個(gè)篩分上，即風(fēng)速傳感器的數(shù)量是20，它可以完成多點(diǎn)氣流速度一次測(cè)量，研究清潔室內(nèi)空氣流場(chǎng)數(shù)據(jù)可以直接通過采集系統(tǒng)收集。
PLC選用西門子S7-200系列，通過串行端口連接到工業(yè)PC機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速由傳感器經(jīng)輸出信號(hào)的脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)后送可編程控制器（PLC），進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將測(cè)量所有的工業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示和處理，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控測(cè)試平臺(tái)的工作過程中得以實(shí)現(xiàn)。
B.軟件系統(tǒng)
1）PLC數(shù)據(jù)采集部件
扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號(hào)通過空調(diào)后進(jìn)入PLC，利用PLC內(nèi)置（HSC）的高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。S7-200西門子PLC具有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（HSC）。其中HSC3為轉(zhuǎn)速脈沖計(jì)數(shù)，HSC5扭矩脈沖計(jì)數(shù)，在應(yīng)用程序中設(shè)置的值和狀態(tài)位是需要操作的控制位當(dāng)前值。
采樣時(shí)間由PLC時(shí)序中斷獲得。時(shí)間間隔定時(shí)器T0間隔中斷范圍1?255ms，根據(jù)應(yīng)用程序的大小， PLC的掃描周期約5?10毫秒，所以采樣時(shí)間不應(yīng)少于為10ms，與此同時(shí)，在最低轉(zhuǎn)速，每次采樣時(shí)間應(yīng)不小于10個(gè)脈沖，確保測(cè)量精度。定時(shí)時(shí)間大小影響測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性是較高的時(shí)間較長(zhǎng)，但真正的時(shí)間是較差。抽樣該系統(tǒng)時(shí)間T0取在100毫秒，以確保測(cè)量精度，計(jì)算發(fā)生在3倍的總和采樣時(shí)間，即在0.3秒計(jì)算的計(jì)數(shù)值。速度測(cè)量計(jì)算在每周60脈沖：
注：n：轉(zhuǎn)速，r/min；0K：程序三次轉(zhuǎn)速脈沖總數(shù)值。
同理扭矩：
注：M：扭矩N·m；F：當(dāng)前輸出頻率；N：扭矩測(cè)量范圍500N·m；K1：三次轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的數(shù)值； f0：零扭矩輸出頻率；rfp：全方位運(yùn)行的輸出頻率。
2）PLC通訊零件
PLC串行狀態(tài)，收到PC機(jī)的讀取命令后，轉(zhuǎn)換到發(fā)送狀態(tài)，變量的存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到PC，PLC脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)速和扭矩值后，存放在一直在接受變量的固定的存儲(chǔ)區(qū)?？紤]到收發(fā)器開關(guān)有一定的時(shí)間間隔，所以系統(tǒng)定時(shí)中斷產(chǎn)生5ms的延遲時(shí)間再次發(fā)送。 PLC的通信服務(wù)流程如圖7所示。
圖7.與PLC通信的流程圖
3）監(jiān)測(cè)工業(yè)電腦零件
此基礎(chǔ)上該軟件的主要功能：PLC串行通訊方式，可承接數(shù)據(jù)采集，顯示，存儲(chǔ)和負(fù)載轉(zhuǎn)速振動(dòng)篩，速度和扭矩和扭矩風(fēng)橫流風(fēng)機(jī)，離心風(fēng)機(jī)，速度和轉(zhuǎn)矩速度快，環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，數(shù)據(jù)格式存儲(chǔ)XML和XLS。
軟件的運(yùn)行狀況
硬件要求：CPU奔騰III800M以上，內(nèi)存不小于64M，運(yùn)行內(nèi)存1G 以上。經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)：操作系統(tǒng)需要Windows2000或Windows XP。
該軟件是綠色的裝卸，復(fù)制到磁盤或干脆刪除。
軟件的主界面：檢測(cè)軟件使用可見編程語言，探測(cè)器軟件的主界面在圖8所示。
圖8.Data收購和清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)主界面
1 結(jié)論
電氣控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗裝置試驗(yàn)臺(tái)通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)計(jì)。通過電氣控制和數(shù)據(jù)采集可以實(shí)時(shí)收集環(huán)境數(shù)據(jù)溫度、濕度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇轉(zhuǎn)矩，風(fēng)機(jī)功率，進(jìn)料速度，轉(zhuǎn)速振動(dòng)篩軸，振動(dòng)篩軸的扭矩，屏幕表面風(fēng)速等，通過操作可以控制振動(dòng)大小并進(jìn)行實(shí)時(shí)切換屏幕振動(dòng)頻率，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，加料速度等。通過實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)電動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)清洗設(shè)備測(cè)試床是卓越的精度和可靠性，容易操作，調(diào)整方便，提供了一個(gè)基礎(chǔ)軸流在清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究未來。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］易淑娟,李敏,陳萌.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)ition在THRESH GRA系統(tǒng)和stallation的分離[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械日志.2005.P99?103.
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［3］徐麗章,李耀明,張立功等.發(fā)展軸流脫粒和清洗單位的試驗(yàn)床[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械.2002.P85?88.
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