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1、安徽理工大学毕业设计本科毕业设计说明书IS50-32-200水泵性能自动化测试系统设计DESIGN OF IS50-32-200 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 机 设 07-12 学生姓名： 范祥雷 指导教师： 薛祖强 讲师 2011年 6月 7日43IS50-32-200水泵性能自动化测试系统设计摘要 本文对水泵性能参数测试方法进行了分析和研究，提出了基于plc技术的水泵性能参数测试系统的解决方案。在研究过程中，分析讨论了传感器与plc软件的接口方法；分析了流量传感器、压力传感器、霍尔传感器在测量流量、扬
2、程、转速的应用方法。提出了在plc技术上对水泵性能的自动化测试。为了确保水泵正常工作,对其进行性能检测十分重要。目前国内在矿用水泵关键参数的检测方面手段单一,方法陈旧,自动化水平不高,无法满足实际需要。实验结果表明基于plc技术的水泵测试系统，可以适用于科研院校和水泵厂的使用要求，具有一定的推广应用价值。关键词：水泵性能、传感器、plc技术、数据处理DESIGN OF IS50-32-200 PUMP PERFORMANCE AUTOMATION TEST SYSTEM ABSTRACTThis article on the pump performance parameters testin
3、g 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, rotatio
4、nal 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
5、 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, sens
6、ors, plc technology, data processing 目录摘要(中文)摘要(外文)1 绪论32 测试系统总体方案的确定92.1 方案比较92.2 开发平台的选择102.3 水泵性能参数测试台管路装置102.3.1 试验装置102.3.2 试验管路的安装112.4 总体方案132.5 本章小结133 管路参数的选择143.1 无缝钢管的选择143.2 法兰的选择163.3 垫片的选择163.4 阀门的选择183.5 水箱设计194 水泵性能参数测量的基本原理204.1 水泵试验概述204.2 水泵性能参数测试理论与测试仪表选择204.2.1 水泵流量测量与流量变送器选择20(
7、1)流量测量原理20(2)流量测量结果按规定转速的换算22(3)流量测量的涡轮流量计选择224.2.2 水泵扬程测量与压力传感器的选择22(1)扬程测量原理22(2)截面选择与取压孔设置：234.2.3 水泵轴功率测量与功率变送器选择274.2.4 电机转速的测量294.2.5 温度传感器344.2.6 水泵效率的计算355 基于PLC的水泵测试系统软件设计365.1 PLC的选取365.2 附件的选取365.3模块设备375.3.1通讯模块375.3.2数据处理及过程控制模块375.3.3数据采集模块385.3.4 监控模块385.4 AD模块的接线385.5 PLC编程简介395.5.1
8、PLC的基本概念395.5.2 PLC的基本结构395.5.3 PLC的工作原理405.5.4 PLC内部运作方式405.6 程序的设计及显示415.6.1 plc程序的编写与调试425.6.2 F940G0T-SWD的编写425.6.3 PLC接线图：425.6.4 设计的程序操作及显示界面：436 结 论44参考文献45附录46致谢501 绪论水泵综合参数自动测试系统是指采用检测技术、控制技术、计算机技术和通信技术自动采集和处理水泵性能参数的系统。水泵综合参数自动测试系统不仅是提高管理水平的需要，也是微电子和计算机技术迅速发展的必然。它不仅能节约人力资源，更重要的是可提高水泵测试的精确性，
9、提高泵产品的研发效率，提升产品的技术经济性能，提高泵企的国际竞争力。1.1 水泵性能测试系统的现状概述水泵使用面广，种类繁多，属于通用性的机械类而广泛应用于过敏经济的各个部门。随着现代工业的蓬勃发展，采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农林等部门中，各种形式的泵应用很多，其规模和投资越来越大，功能分类越分越细。水泵的工作是以输送流量、产出全压、所需功率及使用效率来体现的，这些工作参数之间存在着相应的关系，当流量与转速变化时，会引起其他参数的变化。为了正确选择、使用水泵，必须了解这些参数之间的相互关系。由于水泵理论至今仍不十分完善，所以水泵性能参数的获取主要依赖于性能试验。水泵性能试验包括基本
10、性能试验和变速下的通用性能试验。基本性能试验是在水泵转速不变的情况下，改变水泵流量，测试水泵的各个性能参数变化，并绘制性能曲线。但随着水泵调速节能技术的发展和应用的越来越普及，变速调节下的水泵性能参数的变化也越来越值得研究。长期以来，我国的水泵测试手段比较落后。水泵性能参数测试设备仍主要以手动操作试验过程、手工测量试验数据、手工绘制曲线为主，存在测量手段落后，测量精度不高和劳动强度高等功能缺点，这种状况在我国还相当普遍。从20世纪八十年代末到九十年代初，在伴随着电子技术、传感器技术、计算机技术、自动控制技术的飞跃发展，在水泵性能参数的自动采集和测试方面，我国取得了一定的进步。浙江机械研究所、江
11、苏理工大学、山东农业大学、华北水利电力学院等单位相继对水泵实验装置进行了研究与开发，建立了各具特色的实验装置，他们为水泵自动测试系统的不断完善发挥了先导作用。如中国农业机械化科学研究等开发的PMS水泵综合测试系统，它是以工控机为下位机、PC机为上位机构成的分布式大型水泵参数测试系统，功能完备，但操作也比较复杂；另外，江苏理工大学TP自动化研究开发的泵参数综合测量仪则结构紧凑，安装方便。他们都是各具特色的水泵性能参数测试设备。在我国，许多厂家或者是国有企业改制后的中、小型企业，或者是乡镇企业、民营企业，生产规模一般不大、并且产品多样，许多厂家的水泵甚至按照用户的需求进行生产，很难形成统一的系列。
12、在这种情况下，对水泵的系能测试系统就要求具有：（1）投资少，适合小企业的推广使用；（2）测试系统调整或升级比较容易，适用于不同类型泵类产品测试要求；（3）尽量满足不同工况测试需求，能为水泵改型提供参考；（4）操作简单、易行。因此，对于这种需求现状，目前的测试系统中仍然存在一些缺憾；或者参数测量不完整或者系统过于庞大且复杂，造价太高而不能为众多小型水泵生产厂家所采用，或者功能单一不易推广。因此，在大多数小型泵厂，其型式试验和出厂试验仍然靠手工操作为主。如何在国家标准的基础上，利用新技术、新设备等手段实现水泵性能的自动测试与分析已成为国内众多水泵生产厂家及研究单位的迫切需求。1.2 水泵测试在生产
13、与研究中的作用目前，泵应用很多，其规模和投资越来越大，功能分类越分越细，这一切与泵试验及测试技术的发展是分不开的。因为泵从研究、开发、生产到应用，必须经过一系列试验。因此，测试在泵的发展中具有极其重要的地位。由于水泵理论至今仍不十分完善，流体在水泵中的运动过程中十分复杂，无法用完整的数学解析式来描述水泵在不同工作状态下的运动特征，所以水泵的各项技术指标仍然必须用水泵实验的方法来测量，即水泵性能参数的获取主要依赖于性能试验，并以测量的结果来评判泵的性能是否达到规定的要求。 泵是种通用机械，种类繁多，广泛应用于农田排灌、城市给排水、石油化工、动力工业、冶金工业、造船工业、机械制造、火箭燃料供给等”
14、。根据近期市场预测，到2010年，工业泵总产值将达到180亿元，可实现销售收入190亿元； 当前还是泵行业出口创汇增加幅度最大的时期，预测2006年、2010年的出口创汇额可分别达到45亿美元和7亿美元左右，比1998年增加25倍和44倍，比 2000年的预测值也将增加12倍和29倍，将占到工业总产值的25和32左右 。“由此可见，当前正是泵业发展的朝阳时期，泵业市场的利润空间巨大。但据近期市场调查发现，国内虽然泵业生产企业众多，原材料和劳动力廉价，但高水平、高质量的泵产品却供不应求，仍需从国外大量进口。这对于国内泵企来说，不仅丢失了市场，降低了利润空间，而且不利于国内高档泵类产品的研发，无疑是个遗憾。究其原因，主要是国内泵业缺乏具有新的思路、现代的试验手段、先进控制的水泵测试系统，难以总结出新的理沦来指导产品研发，改良生产质量，提高产品性能，以至于市场急需的产品试制太慢或短缺，多数泵类产品的性能水平与用户的要求差距较大，很难冲出传统产品的格局。这就需要从根本出发，找到解决问题的办法，循序渐进，才能有新的突破。因此，现阶段我们开展水泵综合参数自动测试系统的研究，能够促进水泵测试系统的自动化水平，有助于提高泵产品的研发效率、改善产品的性能水平，具有较高的实用价值，对于提高国内泵企的国际竞争力也具有现实意义。1.3 水泵的性能指标水泵的应用如此广泛，为了
