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危险品钢桶包装跌落试验机的设计

跌落试验机是一种验证产品耐冲击跌落性能的设备。目前这种测试仪的工作模式可以分为两类；支架和悬架。但由于试验机的设计限制，以及样品的形状、大小、悬挂状态不同，在一定程度上限制了样品的重量，测量跌落高度不方便，可能存在安全隐患。本研究介绍了可编程控制器、计算机、力传感器和位移传感器测量技术。通过试样在砧面升(下降)和分离(接触)过程中的重量和位移的实时测试数据，由软件分析系统智能判断下落高度的起点，准确实现下落高度的识别和定位。解决了以往跌落测试仪用于测量和设定各种运输包装(如集装袋、桶、箱)跌落高度的问题。

跌落试验是验证包装在流通中抗冲击性能广泛使用的重要试验方法，跌落试验机的性能和方式决定了试验的准确性和便捷性。300kg以下的跌落试验设备，目前有专门的定型产品设备。而用于测试大重量(300kg以上)危险品的跌落测试设备。另外，现有的300公斤以上的跌落试验只有悬挂试验样品的释放装置，没有完整的设备。而且使用过程中需要手动测量跌落高度，操作不便，存在不安全因素。

利用目前先进的计算机技术和测控技术，研制的大型危险品运输包装跌落试验机完成了重量为100Kg至2吨的运输包装的吊挂/跌落，并试验了跌落高度的自动测量和设定，避免了测量跌落高度时可能对人体造成的意外伤害。测试方式的多样化也是本次试验机设计的亮点之一。该设计不仅满足了国内外危险品包装检验的需要，也填补了大型危险品包装跌落检测设备的产品。

1.系统的硬件设计。
大型危险品包装跌落试验机的主要部件是升降框架结构，它是跌落试验机安全、稳定、准确运行的必要保证。主机架采用龙门结构，释放装置安装在活动横梁上，由两台伺服控制电机提供动力控制和升降活动横梁。两侧安装滑动导向装置，使升降装置运行平稳，从机械结构上保证了跌落试验机的安全性、稳定性和控制精度。

工字钢作为大型危险品包装跌落试验机的支撑柱和固定梁的原材料，以保证设备的整体安全性和稳定性。支撑柱和固定梁采用螺栓连接，便于加工后设备的运输和安装?？悸堑浇现氐氖约枰幸欢ǖ目矶群透叨纫?，专用试验机的净跨度≥ 3m，固定梁与砧面的距离≥ 3.8m。

●滑动导向装置由导轨和滑块组成。导轨固定在工字钢支撑柱的内侧，滑块与活动横梁连接，保证活动横梁的平稳运行。

●活动梁设计成槽形结构，测控部分安装在槽形梁内。这是因为伺服电机、伺服控制器、脱扣器等走线较多的测控元件都在活动横梁上。将包括PLC在内的测控部分安装在活动横梁的凹槽内，可以减少外部接线，使结构更加紧凑。

2)释放装置
大型危险品包装跌落试验机能否正确、准确地完成跌落试验，释放装置是关键的部分。

释放装置主要由外壳、挂钩、锁定杆、电插销、传感器等组成。当电销被释放时，锁定杆被解锁，钩被旋转并释放。试件起吊时，将试件的吊环套在吊钩上，用手握住吊钩，推入到位，锁紧装置会自动锁紧。传感器测量电插销和锁定杆的位置，测控系统自动完成释放、锁定和复位动作。

2.PLC控制系统
大型危险品跌落试验机主要控制活动横梁的运动，带动试件在垂直方向上运动。伺服控制器控制电机的转动来驱动活动横梁的整体运动。在实验中，称重传感器和光纤传感器分别是零位调整和释放装置锁定的重要部件。

2.1软件设计
整个设备的软件控制主要由逻辑控制器、伺服控制器、传感器和触摸屏来完成。通过触摸屏发送操作指令，逻辑控制器控制伺服电机和伺服控制器，配合传感器完成整个测试。整个跌落试验机的控制是一个闭环系统。

危险品钢桶包装跌落试验机的设计

系统的主要控制对象是被测对象，控制被测对象的高度和重量。系统的被控对象是电机的转速和正反转，执行机构是伺服控制器，所以所有的控制都比较复杂。

在整个程序设计中，能利用了PLC编程中允许子程序的便利，采用结构化编程思想，针对不同的升降方式、被测对象的零位校准、脱扣钩的控制、自动手动切换等编写子程序。整个循环就是一个动作序列，只要依次执行每个动作，就可以完成自动化所需的动作。每个具体操作都是通过调用相应的子程序来完成的，避免了程序机械重复的问题。

参数初始化，包括身高体重初始化，手动自动状态初始化。
手动状态下几种操作控制的切换，包括:上升、下降、校零、归零等。
在自动状态下，从减重角度判断标本的零点，自动上升到预设高度。
自动状态下，从增重角度判断标本的零点，自动上升到预设高度。
锁杆自动脱落，吊钩释放重量。

2.2试验机的关键技术
大型危险品跌落试验机的研制，既总结了以往试验机的优点，又增加了一些新的控制和技术。主要区别是:

●自动确定测试高度
以往这种跌落测试的测试高度都是人工测量的。对于桶形容器的角度跌落试验和焊接跌落试验，需要事先测量高度并设置跌落状态。测试过程中掉落不方便也不安全。本项目研制的大型危险品包装跌落测试仪不仅可以实现测试高度的自动识别和预设，还解决了跌落状态的预设问题。

●释放装置
在过去，跌落试验装置主要使用支撑板来支撑试件，如转子式和襟翼式跌落试验机。为什么这种类型的中东不适合300Kg以上的测试样品的跌落试验，对测试样品的重量有一定的限制。大型危险品包装跌落试验机采用悬挂式挂钩释放装置，解决了大型、重型试验样品的跌落试验问题。利用光传感器控制和电机驱动释放，实现了试样的自动锁定和在操作者指令下的自动释放功能。

●测量精度
以往跌落试验设备只适用于300Kg以内的试件重量，不适用于一些大型危险品试验。大型危险品包装跌落试验机采用门式框架结构，两端分别由伺服电机驱动。在丝杠和导轨的作用下，保证了活动横梁的水平运动。试验重量超过2吨，试验机中的力传感器、导轨和丝杠保证了试验中高度测量的准确性。

●先进的控制系统
包装跌落试验机的控制系统采用可编程控制器和平板电脑。将工业控制引入试验机。通过传感器和PLC的智能控制，实现了零位的自动判断和试件自动升到预定高度。平板电脑提高了试验机的可靠性和实用性。

3.触摸屏监控软件的开发。
3.1总体设计
控制系统的监控软件采用15？将用于现场控制的带触摸屏的PLC控制系统与上位机监控系统连接。其次，从变量的定义和I/O设备的管理入手，一个生动友好的主监控界面，以及报警系统、参数设置、运行控制等功能齐全的子监控界面。利用组态软件多样化的绘图工具、强大的脚步语言处理能力和丰富的命令语言功能开发。

所开发的监控系统可实现结构运行模拟和监控、实时报警查询和处理等功能。其中，运行中的释放功能经过多次提示和确认，防止非操作人员的误操作，确保安全。

3.2测试监控界面的设计
作为整个监控软件的主要部分，运行界面的设计形象地反映了整个系统测试过程，能够根据操作人员的动作实时反映各种状态和参数值。操作人员不仅可以在手动和自动之间切换，还可以根据试验的要求选择试验的运行方式。在测试过程中，可以方便地预设测试的升高度。针对可能造成操作危险的软件操作，监控界面采用多重确认的方式，提高了测试的安全性。

3.3参数设置和报警界面设计
为了便于系统的自动化，提高试验机的应用范围，在监控界面中特别增加了参数设置。通过改变电机的转速，改变试件的上升和下降速度。对于不同的试件，通过改变系数设置，扩大了试验机的应用对象，节约了资金，提高了试验的准确性。

同时，根据设计的设计要求，试验机高标高为3.8m，大载重量为2.5t，试验中出现硬件故障等问题已经超过上述指标，需要监控系统及时有效的报警。鉴于此，在开发报警系统时，设计首先建立了系统的报警标注，可以在操作界面中及时准确地获取报警的详细信息。从而帮助运营商更好地解决问题。

4.结论。
大型危险品包装跌落试验机的设计将工业控制技术引入包装行业，不仅提高了以往试验机的准确性和便捷性，也大大提高了包装行业的检测水平。

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