螺杆泵测试系统控制硬件设计开题报告

1. 研究目的与意义

螺杆泵属容积式转子泵，诞生于1931年。

由于结构独特，有自吸能力、效率高、体积小、工作可靠，且可输送粘度范围宽广的各种介质，螺杆泵被广泛应用于石油化工、航运、电力、机械液压系统、食品、造纸、污水处理等工业部门。

作为节能和节材产品，螺杆泵在我国的应用范围正在不断扩大，需求量连年增长，越来越受到重视。

2. 国内外研究现状分析

螺杆泵作为重要的工农业生产和人们生活广泛使用的流体机械，发挥了积极 的作用，有着显著的经济效益和社会效益。

螺杆泵性能试验和检测是进行螺杆泵 研发、生产、使用、评价、维护和保养的重要基础性工作。

目前，螺杆泵性能试验和检测问题的应用研究己成为重要的课题。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容： 在综合考虑螺杆泵机械特征和工作性能、PLC电气控制技术、工业以太网技术、数据采集处理技术以及通信技术的基础上，提出解决方案，探讨一种实用简单、易于调整、收效高的螺杆泵试验台测试系统方案，将可编程序控制器、组 态软件与工控机相结合，并应用相应的数据库技术，以实现螺杆泵的性能测试。具体研究内容如下：(1)螺杆泵性能检测试验台总体设计。根据系统的具体要求，深入分析系 统的实现原理，结合先进的测试思想，确定详细可靠的技术方案，力争提高系统 的实用性、可靠性和合理的性价比，满足生产厂家的测试要求。(2)基于PLC的螺杆泵试验台电气控制设计。运用西门子公司的模块化中小型PLC系统S7-300、MieroMaster440多功能标准变频器、西门子公司的智能压力变送器以及相应的流量、速度、温度检测元件，设计合理的电气控制系统，并实现各种器件之间的有效通讯。(3)测试信号采集在系统中的实现。使上位工控机与PLC通过CP5611网卡进行通讯连接，将变频器MM440与PLC组成Profibus现场总线网络，通过 PLC的D／A转换模块采集现场的压力和流量信号，利用PLC的D／A转换模块对电动调节阀进行PID闭环控制。对于电动机的电压、电流、功率、转速等参数 通过变频器和PLC的Profibus通讯网络采集，对电机温度既可以通过网络采集，也可以通过PLC的A／D模块采集(前提是在电动机上安装能测温的热敏电阻)。对螺杆泵扭矩的测量方法用间接测量法实现，即PLC通过通讯网络测得电动机的电磁功率，再乘上螺杆泵的机械传动效率，得到螺杆泵轴端的功率，根据公式 T=9550P／n，最终算出螺杆泵轴端的扭矩。通过光电开关测出螺杆泵轴端单位时间内的脉冲数，再利用PLC的高速计数器采集该信号，并通过相应的控制程序计算出螺杆泵轴端转速。 (4)数据分析处理在系统中的实现。研究数字信号的读取方法，有效剔除干扰数据，减少由数据造成的测试误差，提高数据分析处理的准确性和合理性，以期生成精确的实验结果曲线，生成并输出实验报表，从而为生产厂家分析螺杆泵性能提供可靠依据。 (5)测试系统数据的数据库管理。建立组态软件WinCC的数据后台关系型 数据库SQL Server，采用合理的通讯方式和数据库访问技术，能够高效管理系统 的设备信息和试验数据，提供强大的数据查询和共享功能，保证系统访问的有效 性和安全性。 (6)对测试系统进行软硬件两方面的调试，确保系统能够稳定运行。(7)所建测试系统在实际工程中的应用。研究计划：1~3周 前期知识储备，查阅相关资料，完成开题报告和文献综述。4~5周 分析论证并提出初步设计方案，选择器件类型。6~8周 完成硬件设计。9~11周 软件编程，仿真调试。11~12周 系统调试，完善修改。13~15周 撰写毕业论文。16周 毕业设计答辩。

4. 研究创新点

设计的试验台测试系统实现了螺杆泵性能参数检测的预期目标。

将PLC、数 据库等技术运用于本测试系统，保证了测试的实时性，提高了测试精度，实现了测试过程的远程监控。