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1、 版权所有盗版必究题 目 风扇性能测试检测系统设计 学 院 工业制造学院 专 业 测控技术与仪器 学生姓名 你哥哥 学 号 200910114000 年级 09级 指导教师 任我行 职称 讲师 2013年 6 月 4 日成都学院学士学位论文（设计）风扇性能测试检测系统设计 专 业：测控技术与仪器 学 号：200910114000 学 生：你 学 长 指导教师：任 我 行摘要：介绍风扇性能测试检测系统设计方案，对其软硬件的实现方法进行了介绍，该系统在实际工程应用中，具有较好的稳定性和精度。电机扇热风扇转速是电动机重要的基本状态参数，在很多运动系统的测控中，都需要对风扇转速进行测量，测量的精度直接
2、决定测试系统的可行性，只有转速的高精度检测才能得到准确的风扇性能指数。目前工业中测量转速的方式主要有两种。一种是将转速转化为模拟信号，对模拟信号进行测量。如测速发电机是将转速直接转换为电压信号，然后测量其电压。这种方法的缺点是被测信号易受电磁干扰和温度变化的影响。另一种是将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量。这种方法的优点在于抗干扰能力强、不受温度变化影响、稳定性好。工业现场往往存在许多的干扰因素，因此工业测控系统中普遍采用数字式转速测量方法。目前plc因其高可靠性已经成为工业控制的一个重要设备。采用plc测量风扇和电机转速可以保证测量的稳定性和高精度。
3、关键词：PLC；转速测量；稳定性；高精度The Design of Fan Performance Testing Detection System Specialty：Measurement and Control Technology and Instrumentation Student Number：200910114000 Student：Liu Supervisor：Ren Abstract：Fan performance testing detection system design scheme, the hardware and software implementation
4、 method are introduced, the system in practical engineering applications, has a good stability and accuracy. Motor heat fan fan speed is an important basic state of motor parameters, in a lot of movement system of measurement and control, need for fan speed measurement, the accuracy of measurement d
5、irectly decide the feasibility of the test system, can only get the exact fan rotational speed high precision detection performance index. Measuring speed in the industry there are two main ways: one is the rotating speed is converted into analog signals, the analog signal is measured. Such as tacho
6、generator is speed directly converted to voltage signal, and then measuring the voltage. The disadvantage to this approach is the measured signal is susceptible to electromagnetic interference and the impact of temperature change; Another kind is the rotational speed signal into pulse signal, and th
7、en use digital system internal clock to measure the frequency of pulse signal. The advantage of this approach lies in the anti-interference ability is strong, is not affected by changes in temperature, good stability. Industrial site often there is a lot of interference factors, thus the digital spe
8、ed measurement method is widely used in industrial measurement and control system. At present because of its high reliability of PLC has become an important industrial control equipment, PLC measurement fan and the motor speed can ensure the stability and high precision measurement.Key words: PLC; S
9、peed measurement; Approach; Factors; Stability; High precision目 录绪 论11 整体方案31.1 设计方案31.2 方案论证与选择31.3 系统工作原理的顺序分析42. 硬件设置52.1 PLC简介52.2 PLC连接52.3 传感器简介62.4 传感器选型72.5人机界面基本概念92.6 人机界面的设计原则103. 软件设置123.1 放大整形电路123.2 I/O分配图123.3 程序实现134. 程序154.1 编程软件154.2 程序155. 结论18参考文献：19致 谢20绪 论 1 检测系统的发展现状 测量风扇速度的方法
10、很多，但多数比较复杂。目前，测量转速的方法主要有四种：机械式、电磁式、光电式和激光式。机械式主要利用离心力原理，通过一个随风扇转轴转动的阆定质量重锤带动自由轴蕓上下运动，根据不同转速对应不同轴位置获得测量结果原理简单直接，不需额外电器设备，适用于精度要求不高接触式的转速测量场合。电磁式系统由电磁传感器和安装在轴上的风扇扇叶组成，主轴转动带动成叶旋转，康叶通过传感器时引起电路磁阻变化，经过放大整形后形成脉冲，通过脉冲得到转速值。由于受扇叶最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制，测量精度不能保证。光电式结构类似于电磁式结构，把旋转扇叶换作光电编码盘或黑白相间的反射条纹，把电磁传感器换作光电接收器，通
11、过对反射回来的光脉冲信号计数得到测量结果。由于受条纹最小分辨间隔、电路最大计数频率等限制，测量精度不能保证，所测转速值和电磁式一样为两个计 数脉冲间距的平均值。激光测速技术(LDV)是一种正在发展中的测速技术，通过激光多普勒效应获得转动体的瞬时角速度，理论上具有很高的瞬时转速测量精度，但目前实际产品精度不够高，并且价格昂贵，在实际使用上受到限制。通过改进已有的电磁式传感器，设计一种适于瞬时转速测量的新型传感器，在旋转机械瞬时状态分析中具有一定的实际意义。本文以传统的电磁式系统为基础，加上一种使用红外辐射技术的新型转速测量仪，安装方便，对周围环境要求不高，可以很容易地完成转速的测量。具有较宽的动
12、态测量范围，测量精度较高在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。2 研究的目的和意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，检测技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而
13、风扇作为现代主要的散热工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，风扇得到了快速发展。随着检测系统发展，风扇传动的稳定性也越来越好。为了降低风扇功率消耗，减少噪声和磨损，防止发动机过冷，降低污染，将设计出能初步应用于离合器性能测试的PLC系统，对风扇性能时时显示。1 整体方案1.1 设计方案本设计电路主要包括红外测速传感器、霍尔传感器、信号处理电路、plc以及数字显示部分。其工作过程如下：当扇叶旋转时由于扇叶的遮挡，红外发射管于接受管之间的红外光路时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示扇叶转过一个叶；再在电机主轴上安装磁片，每转一圈磁片就会输出一个脉
14、冲信号，一个脉冲信号就表示主轴转一圈。plc对脉冲进行计数，进而得出转速。1.2 方案论证与选择 在实际生产中，转速的测量有许多方法，如光电技术、测速发电机、等，但这些方法有的要求工作环境整洁，有的造价很高，这与工业生产的环境和低成本的要求不适应，采用集成霍尔元件、红外传感器检测具有成本低、灵敏度高及输出特性好的特点。如图1-1所示。图1-1 原理图 在测速方面，有光电传感器和霍尔传感器可以选择，那么为什么测电机速度和主轴速度要用霍尔传感器，测风扇速度要要用光电传感器了，因为扇叶一般是不导磁的所以用光电好些，而电机的轴和主轴都导磁，按装永磁体方便，所以选择用霍尔传感器。本设计电路主要包括红外测速传感器（由红外发射与接收电路和扇叶组成)、霍尔传感器、信号处理电路、plc以及数字显示部分。其工作过程如下：当扇叶旋转时，由于扇叶的遮挡，红外发射管与接收管之间的红外线光路时断时续，信号处理电路将此变化的光信号转换为电脉冲信号，一个脉冲信号即表示扇叶转过一个叶。plc对脉冲进行计数，同时通过其内部的计时器对接收一定数R的脉冲计时，根据脉冲数H及所用时间就可计算出风扇的转速，最后通过数字显示部分将转速显示出来。同理电机轴和主轴旋转时接受到永磁体的电脉冲信号，一个信号就表示电机轴和主轴旋转一圈，用plc进行计数，最后显示速度。图1-2 结构框图1.3 系统工作原理的顺序分析
