基于时间的水泵疲劳测试及MCGS组态系统设计
摘要：对于水泵疲劳测试系统而言，其的特点就是动作频繁且复杂，有较多的执行元件。本文通过使用PLC和传感器来简化水泵疲劳测试系统，减少需要使用的执行元件，同时使用触摸屏使测试系统可视化。
关键词：水泵，疲劳测试，PLC
Design of pump fatigue testing system based on time
Abstract: For the pump fatigue testing system, the characteristics of the action is frequent and complex, there are more execution components. In this paper, the use of PLC and sensors to simplify the pump fatigue testing system, reduce the need to use the implementation of components, while the use of touch screen to make the test system visualization.
Keywords: Water pump, Fatigue test,PLC
目录
第1章 绪论----------------------------------------- 10
1.1课题的来源及意义-------------------------------------10
1.2本文的主要研究内容-----------------------------------11
第2章 系统的总体结构------------------------------12
2.1系统总体结构要求----------------------------------12
2.2系统总体结构设计-----------------------------------12
第3章 硬件设计-------------------------------------14
3.1 PLC----------------------------------------------14
3.2 温度传感器----------------------------------------15
3.3 电流传感器-----------------------------------------18
3.4 功率传感器-----------------------------------------20
3.5 触摸屏--------------------------------------------22
3.6I/O分配表------------------------------------------23
3.7电气原理图-----------------------------------------24
第4章 系统软件设计 ----------------------------------25
4.1梯形图编程设计---------------------------------------25
4.2MCGS组态设计----------------------------------------29
第5章 总结-------------------------------------------36
致谢--------------------------------------------------37
参考文献------------------------------------------------38
附录一 程序------------------------------------------------39
附录二 接线图-----------------------------------------------42
第1章 绪论
1.1课题来源及意义
本课题由指导老师周老师提供
在水泵的工作过程中往往需要长时间满负荷的运行，而在长时间的运行后也会如同人一样疲劳。具体表现在温度升高功率下降等等方面。而如果在水泵疲劳之后仍然满载运行那就会存在一定的安全隐患，因此在水泵出厂前需要进行水泵疲劳测试。生产厂家在得到测试的数据后，可以利用这些数据计算出水泵产生疲劳的时间，以及水泵有没有满足出厂的要求。还可以通过分析数据查找出水泵存在的缺陷并通过修改设计来弥补这些缺陷。因此越来越多的水泵生产企业开始关注水泵疲劳测试系统，如何提高现有的水泵疲劳测试系统的精度，如何将水泵疲劳测试的过程更加可控化，如何让同一个系统能满足不同型号的水泵的测试要求是水泵生产企业关注的重中之重。
现如今国内的大多数水泵生产企业所使用的依然是早期的仪器仪表测试，而这些仪器的稳定性并不高，往往同一个水泵两次测出来的结果之间会有明显的波动。当然也有一些水泵生产厂家选用了一些精度更高的仪器用来测量，精度上去了可是一般不同型号的水泵就需要用相对应的仪器，而且这样的测试更多的需要员工手动操作，人为因素的干扰较大。总之现有的水泵疲劳测试系统适用范围小，精度差，抗干扰能力差且无法实时监测掌控监测的过程。在自动化技术飞速发展的当下，笔者想将自动化技术引入到水泵疲劳测试系统中来 。为此，笔者提出了一套改进方案，为了解决当下的测试系统可靠性差，抗干扰能力弱的缺陷，将PLC技术加入到水泵疲劳测试系统中来，同时为了使控制过程的可视化可控化还加入了触摸屏。
分析以往的水泵疲劳测试系统的过程，笔者发现水泵疲劳测试的过程往往需要高频的重复一个动作很多次才能得到一个数据，这样不仅费时而且需要较多的电气元件。因此需要使用PLC用软元件来代替，减少元器件的使用可以精简系统也可以排除很多不必要的干扰因素，增加系统的可靠性。
对于水泵的疲劳测试系统而言可以有很多控制的节点的选择，例如流经水泵的水的温度；水泵运行的时间等等。选择不同的控制节点就会有截然不同的控制方案。本文选择的就是以时间为控制节点的控制方式。
之所以选择以时间为控制节点是因为时间是最能直观的体现出水泵的疲劳的参数，随着水泵的运行时间的增多水泵的疲劳值会逐渐增加，这样可以很直接的观察到疲劳值变化的趋势，以便于测试结束后对数据进行整理和分析，从而可以对水泵的设计不足进行修改。
1.2本文的主要研究内容
本课题是基于时间的水泵疲劳测试系统，基于此本课题的主要研究内容有：
1)基于时间的水泵疲劳测试系统总体结构设计
总体结构设计是整个系统的框架和基础。本文是在现有的水泵疲劳测试系统的基础上设计出一种全新的，更加简便，更便于操作和控制整个测试过程的系统。具体的要考虑到要实现什么功能，需要使用到什么样的硬件，硬件之间的关系，以及整个系统运行的流程。
2)基于时间的水泵疲劳测试系统硬件选型
硬件是所有的设计，系统的载体，没有硬件的支撑再好的设计也无法成为现实。硬件的选型并不是选择越贵的功能越强大的就越好，而是要根据系统相关的技术要求选择合适的硬件，同时还要考虑冗余和经济因素。
3) 基于时间的水泵疲劳测试系统控制界面、显示界面的设计与实现
控制界面，显示界面是人们在操作系统时能最直观的看到的东西。界面的设计首先就是要实现所有需要的功能，在实现功能的基础之上应当尽量的把界面简化，这样即使是没有基础的普通工人也能在短时间内上手。
4) 基于时间的水泵疲劳测试系统程序设计
程序是一个系统的核心部分，程序设计的好坏直接决定的系统的好坏，好的程序设计可以让系统快速稳定的运行，在设计时首先考虑的应当是程序不存在逻辑上的错误或者缺陷，能够保证系统的稳定运行，而后要考虑的就是精简程序让系统能更加快速的运行。
第2章 基于时间的水泵疲劳测试系统的总体结构
2.1系统总体结构设计要求
基于时间的水泵疲劳测试系统主要用于对不同规格，不同类型，不同功率等级的泵类产品进行冷热水疲劳测试。
本测试系统要求如下：
1）本系统用于水泵的冷热水疲劳测试，所以设有高温和低温水箱，系统启动时会自动选择一个水箱对被测水泵进行测试。
2）系统运行的过程中，被测水泵通过传感器和PLC监测水泵的电流，出水口温度以及功率。
3）系统运行过程通过PLC程序控制，可以设定切换次数，可以显示水泵的电流，出水口的温度，功率的数据。同时这些数据可以存储并通过USB导出，以便于数据的管理记录，以及测试完成后对数据进行分析。
4）系统选择的测试方式为以时间为控制节点。可以分别设定冷热水循环时间，设定好时间后系统运行，每切换一次为一个周期。
参考文献
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8 王鑫 李威等 PLC机电控制系统应用设计技术 北京：电子工业出版社，2010,3
9 杨公源 陈云军 PLC应用实例在线解说 北京：电子工业出版社，2013,10
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