【正文】 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書IS5032200水泵性能自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGN OF IS5032200 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM學(xué)院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī) 設(shè) 0712 學(xué)生姓名： 范祥雷 指導(dǎo)教師： 薛祖強(qiáng) 講師 2011年 6月 7日50IS5032200水泵性能自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 本文對水泵性能參數(shù)測試方法進(jìn)行了分析和研究，提出了基于plc技術(shù)的水泵性能參數(shù)測試系統(tǒng)的解決方案。在研究過程中，分析討論了傳感器與plc軟件的接口方法；分析了流量傳感器、壓力傳感器、霍爾傳感器在測量流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速的應(yīng)用方法。提出了在plc技術(shù)上對水泵性能的自動(dòng)化測試。為了確保水泵正常工作,對其進(jìn)行性能檢測十分重要。目前國內(nèi)在礦用水泵關(guān)鍵參數(shù)的檢測方面手段單一,方法陳舊,自動(dòng)化水平不高,無法滿足實(shí)際需要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于plc技術(shù)的水泵測試系統(tǒng)，可以適用于科研院校和水泵廠的使用要求，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：水泵性能、傳感器、plc技術(shù)、數(shù)據(jù)處理DESIGN OF IS5032200 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM ABSTRACTThis article on the pump performance parameters testing method is analyzed and studied, The presented based on PLC technology pump performance parameters testing system solutions. During the study, analyzes and discusses the sensor and PLC software interface methods。 Analyzed the flow sensor, pressure sensor, hall sensors in measure flow, head, rotational speed application method. The proposed in PLC technology of pump performance of test automation. In order to ensure the normal work of the pump, performance testing is very important. At present domestic in mine water pumps key parameters in the inspection of the means of a single, the method is dated, automation level is not high, unable to meet the practical needs. Experimental results show that based on PLC technology pump test system, which can be applied to scientific research colleges and pump manufactory requests, has certain application value. KEYWARDS： water pump performance, sensors, plc technology, data processing 目錄摘要(中文)………………………………………………………………………………Ⅰ摘要(外文)…………………………………………………………………………………Ⅱ1 緒論 32 測試系統(tǒng)總體方案的確定 9 方案比較 9 開發(fā)平臺(tái)的選擇 10 水泵性能參數(shù)測試臺(tái)管路裝置 10 試驗(yàn)裝置 10 試驗(yàn)管路的安裝 11 總體方案 13 本章小結(jié) 133 管路參數(shù)的選擇 14 無縫鋼管的選擇 14 法蘭的選擇 16 墊片的選擇 16 閥門的選擇 18 水箱設(shè)計(jì) 194 水泵性能參數(shù)測量的基本原理 20 水泵試驗(yàn)概述 20 水泵性能參數(shù)測試?yán)碚撆c測試儀表選擇 20 水泵流量測量與流量變送器選擇 20(1)流量測量原理 20(2)流量測量結(jié)果按規(guī)定轉(zhuǎn)速的換算 22(3)流量測量的渦輪流量計(jì)選擇 22 水泵揚(yáng)程測量與壓力傳感器的選擇 22(1)揚(yáng)程測量原理 22(2)截面選擇與取壓孔設(shè)置： 23 水泵軸功率測量與功率變送器選擇 27 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量 29 溫度傳感器 34 水泵效率的計(jì)算 355 基于PLC的水泵測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 36 PLC的選取 36 附件的選取 36 37 37 37 38 監(jiān)控模塊 38 AD模塊的接線 38 PLC編程簡介 39 PLC的基本概念 39 PLC的基本結(jié)構(gòu) 39 PLC的工作原理 40 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 40 程序的設(shè)計(jì)及顯示 41 plc程序的編寫與調(diào)試 42 F940G0TSWD的編寫 42 PLC接線圖： 42 設(shè)計(jì)的程序操作及顯示界面： 436 結(jié) 論 44參考文獻(xiàn) 45附錄 46致謝 501 緒論水泵綜合參數(shù)自動(dòng)測試系統(tǒng)是指采用檢測技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)自動(dòng)采集和處理水泵性能參數(shù)的系統(tǒng)。水泵綜合參數(shù)自動(dòng)測試系統(tǒng)不僅是提高管理水平的需要，也是微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然。它不僅能節(jié)約人力資源，更重要的是可提高水泵測試的精確性，提高泵產(chǎn)品的研發(fā)效率，提升產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，提高泵企的國際競爭力。 水泵性能測試系統(tǒng)的現(xiàn)狀概述水泵使用面廣，種類繁多，屬于通用性的機(jī)械類而廣泛應(yīng)用于過敏經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，采礦、冶金、電力、石油、化工、市政以及農(nóng)林等部門中，各種形式的泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類越分越細(xì)。水泵的工作是以輸送流量、產(chǎn)出全壓、所需功率及使用效率來體現(xiàn)的，這些工作參數(shù)之間存在著相應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)流量與轉(zhuǎn)速變化時(shí)，會(huì)引起其他參數(shù)的變化。為了正確選擇、使用水泵，必須了解這些參數(shù)之間的相互關(guān)系。由于水泵理論至今仍不十分完善，所以水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗(yàn)。水泵性能試驗(yàn)包括基本性能試驗(yàn)和變速下的通用性能試驗(yàn)?；拘阅茉囼?yàn)是在水泵轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變水泵流量，測試水泵的各個(gè)性能參數(shù)變化，并繪制性能曲線。但隨著水泵調(diào)速節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的越來越普及，變速調(diào)節(jié)下的水泵性能參數(shù)的變化也越來越值得研究。長期以來，我國的水泵測試手段比較落后。水泵性能參數(shù)測試設(shè)備仍主要以手動(dòng)操作試驗(yàn)過程、手工測量試驗(yàn)數(shù)據(jù)、手工繪制曲線為主，存在測量手段落后，測量精度不高和勞動(dòng)強(qiáng)度高等功能缺點(diǎn)，這種狀況在我國還相當(dāng)普遍。從20世紀(jì)八十年代末到九十年代初，在伴隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，在水泵性能參數(shù)的自動(dòng)采集和測試方面，我國取得了一定的進(jìn)步。浙江機(jī)械研究所、江蘇理工大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、華北水利電力學(xué)院等單位相繼對水泵實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了研究與開發(fā)，建立了各具特色的實(shí)驗(yàn)裝置，他們?yōu)樗米詣?dòng)測試系統(tǒng)的不斷完善發(fā)揮了先導(dǎo)作用。如中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究等開發(fā)的PMS水泵綜合測試系統(tǒng)，它是以工控機(jī)為下位機(jī)、PC機(jī)為上位機(jī)構(gòu)成的分布式大型水泵參數(shù)測試系統(tǒng)，功能完備，但操作也比較復(fù)雜；另外，江蘇理工大學(xué)TP自動(dòng)化研究開發(fā)的泵參數(shù)綜合測量儀則結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。他們都是各具特色的水泵性能參數(shù)測試設(shè)備。在我國，許多廠家或者是國有企業(yè)改制后的中、小型企業(yè)，或者是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、民營企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模一般不大、并且產(chǎn)品多樣，許多廠家的水泵甚至按照用戶的需求進(jìn)行生產(chǎn)，很難形成統(tǒng)一的系列。在這種情況下，對水泵的系能測試系統(tǒng)就要求具有：（1）投資少，適合小企業(yè)的推廣使用；（2）測試系統(tǒng)調(diào)整或升級(jí)比較容易，適用于不同類型泵類產(chǎn)品測試要求；（3）盡量滿足不同工況測試需求，能為水泵改型提供參考；（4）操作簡單、易行。因此，對于這種需求現(xiàn)狀，目前的測試系統(tǒng)中仍然存在一些缺憾；或者參數(shù)測量不完整或者系統(tǒng)過于龐大且復(fù)雜，造價(jià)太高而不能為眾多小型水泵生產(chǎn)廠家所采用，或者功能單一不易推廣。因此，在大多數(shù)小型泵廠，其型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)仍然靠手工操作為主。如何在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)、新設(shè)備等手段實(shí)現(xiàn)水泵性能的自動(dòng)測試與分析已成為國內(nèi)眾多水泵生產(chǎn)廠家及研究單位的迫切需求。 水泵測試在生產(chǎn)與研究中的作用目前，泵應(yīng)用很多，其規(guī)模和投資越來越大，功能分類越分越細(xì)，這一切與泵試驗(yàn)及測試技術(shù)的發(fā)展是分不開的。因?yàn)楸脧难芯?、開發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用，必須經(jīng)過一系列試驗(yàn)。因此，測試在泵的發(fā)展中具有極其重要的地位。由于水泵理論至今仍不十分完善，流體在水泵中的運(yùn)動(dòng)過程中十分復(fù)雜，無法用完整的數(shù)學(xué)解析式來描述水泵在不同工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)特征，所以水泵的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)仍然必須用水泵實(shí)驗(yàn)的方法來測量，即水泵性能參數(shù)的獲取主要依賴于性能試驗(yàn)，并以測量的結(jié)果來評(píng)判泵的性能是否達(dá)到規(guī)定的要求。 泵是～種通用機(jī)械，種類繁多，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田排灌、城市給排水、石油化工、動(dòng)力工業(yè)、冶金工業(yè)、造船工業(yè)、機(jī)械制造、火箭燃料供給等”。根據(jù)近期市場預(yù)測，到2010年，工業(yè)泵總產(chǎn)值將達(dá)到180億元，可實(shí)現(xiàn)銷售收入190億元； 當(dāng)前還是泵行業(yè)出口創(chuàng)匯增加幅度最大的時(shí)期，預(yù)測2006年、2010年的出口創(chuàng)匯額可分別達(dá)到4．5億美元和7億美元左右，比1998年增加2．5倍和4．4倍，比 2000年的預(yù)測值也將增加1．2倍和2．9倍，將占到工業(yè)總產(chǎn)值的25％和32％左右 ?！坝纱丝梢?，當(dāng)前正是泵業(yè)發(fā)展的朝陽時(shí)期，泵業(yè)市場的利潤空間巨大。但據(jù)近期市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)雖然泵業(yè)生產(chǎn)企業(yè)眾多，原材料和勞動(dòng)力廉價(jià)，但高水平、高質(zhì)量的泵產(chǎn)品卻供不應(yīng)求，仍需從國外大量進(jìn)口。這對于國內(nèi)泵企來說，不僅丟失了市場，降低了利潤空間，而且不利于國內(nèi)高檔泵類產(chǎn)品的研發(fā)，無疑是個(gè)遺憾。究其原因，主要是國內(nèi)泵業(yè)缺乏具有新的思路、現(xiàn)代的試驗(yàn)手段、先進(jìn)控制的水泵測試系統(tǒng)，難以總結(jié)出新的理淪來指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)，改良生產(chǎn)質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能，以至于市場急需的產(chǎn)品試制太慢或短缺，多數(shù)泵類產(chǎn)品的性能水平與用戶的要求差距較大，很難沖出傳統(tǒng)產(chǎn)品的格局。這就需要從根本出發(fā)，找到解決問題的辦法，循序漸進(jìn)，才能有新的突破。因此，現(xiàn)階段我們開展水泵綜合參數(shù)自動(dòng)測試系統(tǒng)的研究，能夠促進(jìn)水泵測試系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，有助于提高泵產(chǎn)品的研發(fā)效率、改善產(chǎn)品的性能水平，具有較高的實(shí)用價(jià)值，對于提高國內(nèi)泵企的國際競爭力也具有現(xiàn)實(shí)意義。 水泵的性能指標(biāo)水泵的應(yīng)用如此廣泛，為了正確使用，我們必須了解其性能的特點(diǎn)，水泵的性能主要從以下幾個(gè)方面來考慮：流量:指水泵在單位時(shí)間內(nèi)通過泵出水口的體積量；揚(yáng)程:就是單位重量的液體通過水泵后所獲得的能量，或者是水泵的出口總水頭與入口總水頭的代數(shù)差；功率:水泵的有效功率；效率:水泵的效率η；轉(zhuǎn)速:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 國外泵測技術(shù)現(xiàn)狀國外在水泵測試領(lǐng)域研究起步較早，測試系統(tǒng)的產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟。由于泵測試技術(shù)的重要性，國內(nèi)外在致力于泵研究、設(shè)計(jì)、加工的同時(shí)，也相繼建立了一些配套的泵試驗(yàn)臺(tái)。例如，英國國立工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）的水力試驗(yàn)臺(tái)，自1961年1月運(yùn)行至今，該試驗(yàn)臺(tái)適用于水泵和模型水輪機(jī)（）的性能試驗(yàn)，可以以開式和閉式兩種循環(huán)方式進(jìn)行效率和汽蝕試驗(yàn)，部分參數(shù)可自動(dòng)控制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)采集、處理，并自動(dòng)繪制和打印試驗(yàn)結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備的不斷更新及數(shù)據(jù)采集處理手段的改進(jìn)，測試的精度和自動(dòng)化程度也就相應(yīng)地提高了。目前，國外測試系統(tǒng)呈現(xiàn)出高集成、小體積、可移動(dòng)、多功能、設(shè)備全、易操作等特點(diǎn)。西德KSB公司和瑞士蘇爾康公司水泵試驗(yàn)臺(tái)均采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化測試系統(tǒng)。又例如美國TecQuipment Inc生產(chǎn)的Centrifugal Pump Test Sst（GI15），是一臺(tái)用于離心泵測試的裝置。GI5提供了一種測試研究離心泵在不同揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速下的特性的方法。同類產(chǎn)品的還有英國Cussons Technology公司生產(chǎn)的P6250齒輪泵、軸流泵、離心泵和活