离心泵测试系统的设计与实现（唐山学院毕业论文） .doc

唐山学院 离心泵测试系统的设计与实现 引言离心泵的使用范围很广，在农田排灌、城市和工业排水、原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面都有很重要的应用。尤其在石油和化工工业中应用更为广泛，比如在输油管路、泵站、海上平台的应用，故离心泵被称为输油管线的心脏。据现场调查，海上平台小型泵(离心泵)数量大、类型多、维修频繁。泵在长期工作中，受到不同程度的损坏，部分性能已经达不到原设计的要求，如果不断更换新泵，必将大大增加使用成本，所以必须进行维修。各种离心泵经过维修或更换配件后，能否达到原设计能力其性能参数是否满足使用要求，除按标准维修外，还应作性能试验，以检测维修效果从而判定泵的维修质量。同时，为了泵工作和运行的需要，在新出厂或维修后出厂的泵，都必须随泵配有性能标准。对于缺乏原始设计资料的泵，则需要通过试验来测定其性能。对新设计的泵需要进行型式试验确定其性能是否满足设计要求。因此，需要设计泵试验系统。该试验系统就是针对维修离心泵进行性能检测而设计的，同时兼顾到新泵的型式试验和出厂检验的要求。其通过对泵性能参数的采集、计算来判定离心泵的性能是否恢复到工作要求，从而确定维修泵的工作参数。由于维修泵的型号较多，因此，需要建立应用范困较大的泵试验系统，满足不同型号维修泵的性能试验，作为泵维修质量评定和验收的依据。该试验系统通过自动采集流量、出口压力、消耗电流等参数，经过计算机处理，按照有关国家标准，给出有关的离心泵的性能标准和检测报告。试验人员可以根据这些性能标准和测试结果来判定该试验离心泵的性能情况。达到使用要求的离心泵则可以继续使用，达不到的则不能继续使用，进行再维修或考虑更换新泵。第一章离心泵系统的工艺与传感选型1.1小流量离心泵测试装置小流量离心泵测试装置主要完成直八增压泵rlb-5、直九增压泵rlb-12、卡型机输油泵三种离心泵的测试，测试内容及条件如表1所示。表1小流量离心泵测试装置测试内容及条件离心泵型号供电电压测试流量出口压力电流直八增压泵rlb-519v700l/h35kpa4.2a27v700l/h60kpa5.0a27v225l/h82.5kpa5.0a27v0l/h87.5kpa5.0a30v0l/h125kpa5.0a直九增压泵rlb-1227v780 l/h60kpa3.0a卡型机输油泵27v750 l/h78.4kpa3.9a根据三种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为10mm，流量范围2001200l/h，型号为lwgy-10a，可以涵盖所有测试点的流量测试。通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用zdyp-16p-dn20，阀座直径20mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：kld20sb3s，dn15，材质316不锈钢，电源电压ac220v，耐压1.0mpa。根据三种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用e+h公司的pmc系列压力变送器，量程为0-250kpa，精度0.2%；消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为10a/75mv，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为wp-leda-c602nt（10a/75mv)，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。小流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有dc19v、dc27v、dc30v三种电压，系统采用三个开关电源，分别是dc19v开关电源、dc27v开关电源、dc30v开关电源，作为燃油泵的供电电源，控制系统根据测试条件自动切换至相应的电源电压。1.2中流量离心泵测试装置中流量离心泵测试装置主要完成运八燃油泵lb-22、运八燃油泵lb-21、歼十燃油泵lb-4、教九燃油泵rlb-54四种离心泵的测试，测试内容及条件如表2所示。表2中流量离心泵测试装置测试内容及条件离心泵型号工作状态供电电压测试流量出口压力电流运八lb-22值班1dc 27v4000l/h39kpa11a值班2dc 27v0l/h67kpa无要求额定1dc 27v4000l/h83kpa18a额定2dc 27v0l/h127kpa无要求加强1dc 27v2000l/h123kpa22a加强2dc 27v0l/h177kpa无要求运八lb-21dc 27v4000 l/h59kpa11.5a歼十lb-4dc 27v2100l/h68kpa7a教九rlb-54三相交流115v,400hz150070kg/h60kpa根据四种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为25mm，流量范围100010000l/h，型号为lwgy-25b，可以涵盖所有测试点的流量测试。通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用zdyp-16p-dn25，阀座直径25mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：kld100sb3s，qj1-10b-dn25，材质316不锈钢，电源电压ac220v，耐压1.0mpa根据四种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式压力变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用e+h公司的pmc系列压力变送器，量程为0-250kpa，精度0.2%直流泵消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50a/75mv，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为wp-leda-c602nt（50a/75mv)，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。中频交流泵消耗电流的测试采用中频电流表，中频电流表选型为zw1620a，输入量程为0-20a，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。中流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有dc27v和中频交流电源两种，系统中采用dc27输出的开关电源提供直流dc27v，采用中频电源提供离心泵电源，中频电源为三相四线制，ac115v，400hz。中流量测试装置中离心泵lb22具有额定、值班和加强三种工作方式，通过程序自动控制接触器切换工作方式，完成测试内容。1.3大流量离心泵测试装置大流量离心泵测试装置主要完成轰六燃油泵lb-25、教九燃油泵lb-7a、教九燃油泵rlb-29a、教九燃油泵rlb-38、歼十燃油泵rlb-16a、歼十燃油泵rlb-18、j11b燃油泵rlb-31、j11b燃油泵rlb-32、歼轰七燃油泵rlb-11、歼轰七燃油泵frb-111十种离心泵的测试，测试内容及条件如表3所示。表3大流量离心泵测试装置测试内容及条件离心泵型号工作状态供电电压测试流量出口压力电流负压轰六lb-25值班1dc 27v14000l/h24.544.1kpa20a无值班20l/h78.5kpa20a额定114000l/h78.593.2kpa36a额定20l/h142.2kpa无要求加强17000l/h142.2kpa40a教九lb-7a测试点1dc 27v19000l/h60kpa38a无测试点20l/h60kpa38a教九rlb-29ah=0dc 27v23000l/hp60kpah0h=2000m50005250l/hp70kpap进-21.33kpa教九rlb-38h=0dc 27v10000 l/hp58.8kpa38ah=0h=2072m4000 l/hp68.8pa38ap进-20.58kpa歼十rlb-16ah=0三相交流115v,400hz17000l/h120kpa13ah0h=11000m12000l/hp130kpa13ap进=-66kpa歼十rlb-18h=0三相交流115v,400hz17000l/h127kpa11ah=0h=11000m12000l/hp138kpa13ap进=-66kpaj11b rlb-31测试点1dc 27v12000l/h70kpa33a无测试点20l/h130kpa33aj11b rlb-32测试点1三相交流115v,400hz12000l/h68.6130kpa4a无测试点20l/h88.2130kpa4a歼轰七rlb-11测试点1三相交流115v,400hz16000l/h98kpa10a无测试点20l/h196kpa10a歼轰七frb-111测试点1三相交流115v,400hz32000l/h100kpa17a无测试点224000l/h100kpa17a测试点38000l/h实测17a测试点40l/h实测17a根据十种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为50mm，流量范围400040000l/h，型号为lwgy-50a，可以涵盖所有测试点的流量测试。通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用zdyp-16p-dn50，阀座直径50mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：kld400b3s，qj1-16b-dn50，材质316不锈钢，电源电压ac220v，耐压1.6mpa。根据十种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用e+h公司的pmc系列压力变送器，量程为0-250kpa，精度0.2%。消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50a/75mv，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为wp-leda-c602nt（50a/75mv)，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。中频交流泵消耗电流的测试采用中频电流表，中频电流表选型为zw1620a，输入量程为0-20a，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。大流量离心泵测试装置中，离心泵的供电电源有dc27v和中频交流电源两种，系统中采用dc27输出的开关电源提供直流dc27v，采用中频电源提供离心泵电源，中频电源为三相四线制，ac115v，400hz。大流量测试装置中离心泵lb25具有额定、值班和加强三种工作方式，通过程序自动控制接触器切换工作方式，完成测试内容。大流量离心泵测试装置中，有的离心泵需要测试一定飞行高度下的性能数据，为此通过向油箱提供连续可调的负压来模拟飞机飞行高度，真空压力通过真空泵和真空电气比例阀实现，真空比例阀选用ckd公司的ev2100v，真空调整范围为-10.1kpa-91.2kpa，完全可以满足离心泵高空环境的模拟。1.4教八rlb-26测试装置由于rlb-26需要测试正飞和倒飞两种情况，并且rlb-26又有双叶轮，需要测试双叶轮和单独测试上下叶轮的情况，每个测试点测试液面不同，结构复杂，所以单独设置一个测试装置。测试内容及条件如表4所示表4教八rlb-26测试装置测试内容及条件离心泵型号工作状态供电电压测试流量出口压力电流教八rlb-26正飞下叶轮dc 27v1550l/h60kpa20a正飞双叶轮dc 27v2000l/h140kpa20a正飞双叶轮dc 27v0 l/h150kpa20a倒飞上叶轮dc 27v1550l/h110kpa20a根据教八燃油泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为20mm，流量范围8008000l/h，型号为lwgy-20b，可以涵盖所有测试点的流量测试。通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用zdyp-16p-dn25，阀座直径25mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。对于流量为0的测试点，通过调整调节阀开度很难达到条件，也就是调节阀关不严有泄露，所以采用电动球阀使管路截止，达到流量为0的测试条件。电动球阀选型：kld100sb3s，qj1-10b-dn25，材质316不锈钢，电源电压ac220v，耐压1.0mpa;根据教八燃油泵的出口压力标准，选择压力变送器，压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用e+h公司的pmc系列压力变送器，量程为0-250kpa，精度0.2%。消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为50a/75mv，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为wp-leda-c602nt（50a/75mv)，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。关于燃油泵正飞下叶轮、正飞双叶轮、倒飞上叶轮测试点需要油面没过相应的叶轮，所以需要进行液面控制，通过在相应的液面安装液位开关，并通过进油阀和放油阀进行控制，进油阀和放油阀通径比较小，而油箱液面很大，因此到达相应液面时候关闭进油阀或放油阀，阀门关闭延时造成的液面变化可以忽略不计。在此，正飞下叶轮液位开关、正飞双叶轮液位开关、倒飞上叶轮液位开关选用ls-7，6型外部安装型。1.5转输泵测试装置由于转输泵测试对转输泵吸油口有要求，并且又有正转和反转两种情况，涉及到管路的换向问题，结构相对复杂所以单独设置一个测试装置，主要完成直八转输泵rcb-2和直九转输泵rxb-4的性能测试，测试内容及条件如表5所示表5转输泵测试装置测试内容及条件离心泵型号旋转方向供电电压测试流量出口压力电流直八转输泵rcb-2正转dc16v300l/h20kpa4.5a正转dc 24v500l/h20kpa5.0a正转dc 27v500l/h30kpa无要求反转dc 16v300l/h20kpa4.5a反转dc 24v500l/h20kpa5.0a反转dc 27v500l/h30kpa无要求直九转输泵rxb-4正转dc 27v350 l/h8kpa3.2a反转dc 27v350 l/h8kpa3.2a根据两种燃油泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为10mm，流量范围2001200l/h，型号为lwgy-10a，可以涵盖所有测试点的流量测试。通过调整调节阀的阀门开度使流量条件满足，调节阀选用zdyp-16p-dn20，阀座直径20mm，通过调整调节阀的开度改变燃油泵的流量。根据两种离心泵的出口压力标准，选择压力变送器压力变送器采用电容式变送器，测试精度高，性能稳定。压力变送器选用e+h公司的pmc系列压力变送器，量程为0-100kpa，精度0.2%。消耗电流的测试采用分流器，分流器选型为10a/75mv，选用带变送输出的数显表进行电流的采集与变送，数显表型号为wp-leda-c602nt（10a/75mv)，4-20ma变送输出，送至可编程控制器系统。转输泵测试装置中，离心泵的供电电源有dc16v、dc24v、dc27v三种电压，系统采用三个开关电源，分别是dc19v开关电源、dc27v开关电源、dc30v开关电源，作为燃油泵的供电电源，控制系统根据测试条件自动切换至相应的电源电压。转输泵安装完毕之后，可以自动实现转输泵的正转反转测试，转输泵旋转换向时，管路也相应换向，转输泵换向由通道方式不同确定，管路换向由两个电动三通球阀实现，电动球阀型号为：kld20sb3s，dn15，卧式三通，材质316不锈钢，电源电压ac220v，耐压1.0mpa。第二章控制系统的模块和功能2.1三菱fx3ga-60mrfx3ga-60mr-cm是继电器，将简便应用概念凝聚一身的一体机，优越的性价比最适合小规模控制，拥有可保存大量注释的大容量存储器，超过30000点的数据寄存器，60khz的高速信号处理，以及更简单的3轴定位方式。与此同时，fx3ga具备了灵活且丰富的扩展功能，适用于不同行业的应用控制。它可安装功能扩展板进行使用，最多可连接4台适配器，温度控制和模拟量输入输出也非常简单，无需编程只需适配器即可，还可4ch同时通信。与之前的一些型号相比,fx3ga的特长在于，其充实的网络通信、保密性、以及三菱电机高品质的保证，得到了用户的一致青睐。fx3ga只需链接相应设备，ethernet?、modbus?、cc-link等网络通信都可实现，还适用于与温度调节器和驱动器、图像检测设备等的应用。其保密性的强化，对程序的保护采用了oem密码、客户密码和gx works2认证保护。fx3ga-60mr-cm fx3ga-60mt-cm输入36点/输出24点2.1.1 fx3ga硬件结构2.1.2输入输出口编址1）输入口编址2）输出口编址2.2模拟量模块2.2.1 fx2n-4ad三菱fx2n-4ad是三菱电机公司推出的一款fx2n系列plc模拟量输入模块，有ch1ch4四个通道，每个通道都可进行ad转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10v+10v，分辩率5mv。电流输入时，为420ma或-2020ma，分辩率20ua。fx2n-4ad内部有32个16位的缓冲寄存器(bmf)，用于与主机交换数据。fx2n-4ad占用fx2n扩展总线的8个点，耗电为5v，30ma。fx2n常用的模拟量输入模块有fx2n-2ad、fx2n-4ad、fx2n-8ad模拟量输入模块和温度传感器输入模块1）接线图（1） 模拟输入通过双绞屏蔽电缆来接收。电缆应远离电缆线或其他可能产生电器干扰的电线。（2） 如果有电压波动，或在外部接线中有电器干扰，接一个平波电容器。（0.1uf到0.47uf,25v）（3） 若果是用电流接入，请短接v+和i+端子。2）输入特性曲线3）缓冲存储器（bfm）分配bfm内容*#0通道初始化缺省设定值为h0000*#1通道1平均值取样次数缺省值为8*#2通道2*#3通道3*#4通道4#5通道1平均值#6通道2#7通道3#8通道4#9通道1当前值#10通道2#11通道3#12通道4#13-19保留*#20复位到缺省设定值缺省值为0*#21禁止调整偏移、增益值，缺省值为0（1为允许调整）*#22偏移、增益调整b7b6b5b4b3b2b1b0g4o4g3o3g2o2g1o1*#23偏移量缺省值为0*#24增益值缺省值为5000#25-28保留#29错误状态#30识别码k2010#31禁用2.2.2 fx2n-4da三菱fx2n-4da有4个输出通道。提供了12位高精度分辨率的数字输入。转换速度为2.1ms/4通道，使用的通道数变化不会改变转换速度。输出的形式可为电压，也可为电流。其选择取决于接线不同。电压输出时，两个模拟输出通道输出信号为010v dc，05v dc；电流输出时为420ma dc。分辨率为2.5mv（010v dc）和4ua（420ma）。数字到模拟的转换特性可进行调整。本模块需占用8个i/o点。适用于fx1n、fx2n、fx2n子系列。其他的性能与fx2n-2da相似。可编程控制器基本单元与fx2n-4da之间的数据通讯也是由from/to指令来执行的。读写操作是对fx2n-4da的缓冲寄存器bfm进行操作的，缓冲器区由32个16位的寄存器组成，编号为bfm031。1） (1)对于模拟量输出使用双绞屏蔽电缆，电缆 线应该远离电源线。 (2)输出电缆在负载端使用单点接地。 (3)输出存在电器噪声或者电压波动，可以使用一个平波电容（0.1uf到0.47uf,25v） (4)fx2n-4da的接地端和plc的接地端连在一起。 (5)将输出电压端子短路可能会损坏fx2n-4da接线图2）输出特性曲线3）缓冲存储器（bfm）分配bfm内容*#0输出模式选择，出厂设置h0000#1输出数据通道ch1、ch2、ch3、ch4#2#3#4#5数据保持模式，出厂设置h0000#6#7保留*#8ch1、ch2偏移/增设定命令，出厂设置h0000*#9ch3、ch4偏移/增设定命令，出厂设置h0000#10偏移数据ch1#11增益数据ch1#12偏移数据ch2#13增益数据ch2#14偏移数据ch3#15增益数据ch3#16偏移数据ch4#17增益数据ch4#18-#19保留#20初始化，初始值=0#21禁止调整i/o特性（初始值=1）#22#28保留#29错误状态#30k3020识别码#31保留2.2.3 fx2n-2dafx2n系列中有关模拟量的特殊功能模块有:fx2n-2ad(2路模拟量输入)、fx2n-4ad(4路模拟量输入)、fx2n-2da(2路模拟量输出)、fx2n-4da(4路模拟量输出)、fx2n-4ad-pt(4路热电阻直接输入)、fx2n-4ad-tc(4路热电偶直接输入)、fx2n-2da(2路模拟量输出)、fx2n-4da(4路模拟量输出)、fx2n-2lc(2路温度pid控制模块)等。1）接线图(1)当电压输出存在波动或者有大量噪声时，在 输出端连接0.1uf到0.47uf 25v dc电容。(2)对于电压输出，将iout和com短接。 2）输出特性曲线3）缓冲存储器（bfm）分配bfm编号b15到b8b7到b3b2b1b0#0到#15保留#16保留输出数据的当前值（8位数据）#17保留d/a低8位数据保持通道1的d/a转换开始通道2的d/a转换开始#18或更大保留bfm#16：存放由bfm#17（数字值）指定通道的d/a转换数据。d/a数据以进制形式出现，并以低8位和高4位两部分顺序进行存放和转换。bfm#17：b0：通过将1变成0，通道2的d/a转换开始。b1：通过将1变成0，通道1的d/a转换开始。b2：通过将1变成0，d/a转换的低8位数据保持。2.3选择功能plc程序完成数据采集、数据处理、控制输出等功能，采用gx-developer开发软件编写。采用模块化程序设计，不同的功能模块采用子程序实现，层次清晰，程序可读性和可维护性高燃油离心泵种类繁多，供电电源、流量及安装形式都不同，为了实现燃油离心泵测试，试验台可测试小流量离心泵测试装置、中流量离心泵测试装置、大流量离心泵测试装置，鉴于教八离心泵和直升机转输泵的特殊测试方式，设置了教八离心泵测试装置和转输泵测试装置燃油泵,测试系统分为手动和自动二种方式。手动方式时,pl c不再控制测试系统,主要用于试验台调试和维修。自动测试是一种高效的工作方式,一般用于正常的工作测试,由plc控制自动完成。自动测试时,按下电源按钮,压力、流量、电压等显示仪开始指示并自检,选定油泵后,测试应能自动进行,直到结束。在试验中,如要中止测试,可按中止按钮,使控制系统回到初始状态,并返回测试选择状态。2.4显示、判断和打印功能数据采集处理模块主要完成模拟量数据的读取、转换，根据模拟量信号的上限、下限、量程以及a/d输入模块参数，计算出实际的压力、电流等。模拟量输入信号有12个，每个模拟量信号的转换算法相同，为此编写了一段转换程序，所有模拟量输入信号转换共用，通过plc内部变址寄存器进行参数的传递，缩短了程序长度，提高了系统的实时性。控制输出模块主要完成模拟量数据的输出，根据模拟量输出模块的参数，对输出之前的数字量进行处理，调整至模拟量输出模块量程之内，经过d/a模块之后将数字量变换成4-20ma的模拟量去控制调节阀开度及真空比例阀的真空度。手动操作功能模块主要完成手动方式下的离心泵电压选择、离心泵启停、电动球阀开关、电磁阀开关等功能，并可以手动调整调节阀的开度及真空比例阀的真空度。在自动工作方式下，有小流量装置测试模块、中流量装置测试模块、大流量装置测试模块、教八离心泵装置测试模块、转输泵装置测试模块等五个功能模块，分别实现相应离心泵的自动测试过程，每个功能测试模块都有一个程序模块，每个程序模块可以完成多个离心泵的自动测试过程。系统压力、流量由相应的传感器采集,由plc、数显表和触摸屏对测试过程进行实时监测,并将采集到测试结果在触摸屏上显示。同时,电压、电流等辅助测试参数也一同显示。plc对采集到的参数与标准预设值进行比较,应做出是否合格的判断,按压打印按钮后,测试结果由打印机打出,留作技术档案。2.5保护功能包括系统压力过载保护和电流过载保护。该功能应体现在控制系统硬件和软件上,当试验发生过载时,l立即使油泵停电,保护测试系统第三章控制系统硬件设计3.1 plc系统设计根据离心泵测试装置中的信号形式及数量进行plc系统的选型，经统计系统控制规模由fx系列plc即可实现，fx系列plc如图1所示，系统选用fx3ga-60mr作为控制器，该控制器集成了36点开关量输入和24点开关量输出。图1 fx系列plc下面分别对开关量输入通道、开关量输出通道、模拟量输入通道和模拟量输出通道进行设计。明确系统控制要求程序调试3.1.1 plc应用系统开发流程安装控制系统线路并进行现场调试确定输入/输出设备,并为其分配合适的i/o端口绘制系统控制线路图系统投入运行编写plc控制程序plc应用开发流程图3.1.2开关量输入通道设计离心泵测试装置中开关量输入信号有30个，主要包括按钮、旋钮、液位开关等，脉冲量输入信号有5个，是流量传感器的信号。由于fx3ga-60mr本身集成36点的开关量输入，其中x0x7可以作为高速输入点接受流量传感器的脉冲信号，地址分配表如表6所示。表6开关量输入地址分配表输入点功能位号输入点功能位号x0小流量增压泵流量信号ft01x22大流量离心泵出口截止阀an12x1中流量离心泵流量信号ft02x23rlb-26启动/停止an13x2大流量离心泵流量信号ft03x24rlb-26离心泵出口截止阀an14x3教八rlb-26离心泵流量信号ft04x25正飞进油阀an15x4直升机转输泵流量信号ft05x26倒飞出油阀an16x5小流量离心泵电压选择1s03-1x27手动/自动s02x6小流量离心泵电压选择2s03-2x30转输泵电压选择1as01-1x7小流量离心泵启动an01x31转输泵电压选择2as01-2x10小流量离心泵出口截止阀an02x32转输泵管路换向阀aan01x11中流量离心泵值班an03x33转输泵正转aan02x12中流量离心泵额定an04x34转输泵反转aan03x13中流量离心泵加强an05x35真空泵启动/停止aan04x14中流量交流泵启动/停止an06x36真空排空阀门aan05x15中流量离心泵出口截止阀an07x37真空压力开关ys01x16大流量离心泵值班an08x40正飞下叶轮液位开关ls01x17大流量离心泵额定an09x41正飞双叶轮液位开关ls02x20大流量离心泵加强an10x42倒飞上叶轮液位开关ls03x21大流量交流泵启/停止an11x43备用3.1.3开关量输出通道设计离心泵测试装置中开关量输出信号有32个，主要包括接触器、继电器、电动球阀开关、电磁阀等，由于fx3fa-60mr本身集成24点的开关量输出，所以增加了fx2n-16eyr，具有16点输出扩展单元，地址分配表如表7所示。表7开关量输出地址分配表输出点功能位号输出点功能位号y0真空泵接触器akm02y24大流量泵值班接触器km13y1rlb-26启动接触器km12y25大流量泵额定接触器km14y2y26大流量泵加强接触器km15y3y27大流量交流泵启动接触器km16y4真空比例阀开cv06fx2n-16eyry5真空排空阀sv01y30小流量泵出口阀开qv01y6正飞进油阀开sv02y31小流量泵出口阀关qv01y7倒飞出油阀开sv03y32中流量泵出口阀开qv02y1016v电源接触器km02y33中流量泵出口阀关qv02y1119v电源接触器km03y34大流量泵出口阀开qv03y1224v电源接触器km04y35大流量泵出口阀关qv03y1330v电源接触器km05y36rlb-26出口阀开qv04y1427v电源接触器km06y37rlb-26出口阀关qv04y15小流量增压泵接触器km07y40转输泵管路换向阀1正向qv05y16转输泵正转接触器akm03y41转输泵管路换向阀2正向qv06y17转输泵反转接触器akm04y42转输泵管路换向阀1反向qv05y20中流量泵值班接触器km08y43转输泵管路换向阀2反向qv06y21中流量泵额定接触器km09y44y22中流量泵加强接触器km10y45y23中流量交流泵启动接触器km11y46y473.1.4模拟量输入通道设计离心泵测试装置中模拟量输入信号有12个，主要包括压力变送器信号、直流电流、直流电压等，模拟量输出信号有6个，主要包括调节阀控制信号、真空比例阀控制信号。fx2n-4ad是plc系统的模拟量输入模块，1块能够完成4路模拟量的输入；fx2n-4da是plc系统的模拟量输出模块，1块能完成4路模拟量输出；fx2n-2da是plc系统的模拟量输出模块，1块能完成2路模拟量输出。根据系统中模拟量的数量，考虑到系统规模和经济性，选用3块fx2n-4ad、1块fx2n-4da和1块fx2n-2da完成模拟量信号的输入和输出。地址分配表如表8所示。表8模拟量输入/输出分配表输入点功能位号输出点功能位号4ad11小流量离心泵出口压力pt014da1-1小流量离心泵调节阀cv014ad12中流量离心泵出口压力pt024da1-2中流量离心泵调节阀cv024ad13大流量离心泵出口压力pt034da1-3大流量离心泵调节阀cv034ad14教八rlb-26离心泵出口压力pt044da1-4教八rlb-26离心泵调节阀cv044ad2-1转输泵出口压力pt052da2-1转输泵出口调节阀cv054ad2-2真空压力cv06-fv2da2-2负压控制阀cv064ad2-3小流量离心泵直流电流di014ad2-4中流量离心泵直流电流di024ad3-1大流量离心泵直流电流di034ad3-2rlb-26直流电流di044ad3-3转输泵直流电流di054ad3-4中频电流ai013.2离心泵供电电源设计图2 nes系列直流开关电源离心泵测试装置中离心泵电源有多种类型，直流有dc16v、dc19v、dc24v、dc27v、dc30v，交流中频电源为ac115v，400hz。直流电源中dc16v、dc19v、dc24v、dc30v为小功率的开关电源，功率为200350w，选用明纬公司的nes系列开关电源，nes系列开关电源外形如图12所示。dc27v开关电源为大功率的，功率为2400w，选用明纬公司的rsp-2400-27v，其外形如图13所示。其中根据系统中离心泵的功率及电源形式，离心泵电源选型如下：（1）直流电源dc16v：nes-200-15，调整至16v，200w；dc19v：nes-350-24，调整至19v，350w；dc24v：nes-350-24，24v输出，350w；dc27v：rsp-2400-27v，27v输出，88a；dc30v：nes-350-27，调整至30v，350w。图3 rsp系列直流开关电源（2）交流电源三相四线制，ac115v，400hz，30kw中频电源。3.3传感器和执行器离心泵测试装置中的传感器主要有流量传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器等。流量传感器用于测试离心泵流量，根据离心泵的流量范围来选择合适的流量传感器，流量传感器采用涡轮流量传感器，将流量变换成与流量成正比的脉冲频率信号，脉冲频率信号接入plc的高速输入点，通过plc程序来实现流量的测量。压力传感器用于测量离心泵出口压力，根据离心泵出口压力来选择合适的压力变送器，压力变送器采用扩散硅型压力变送器，4-20ma输出，接至plc系统的模拟量输入模块，通过plc程序实现压力数据的采集。电流传感器用于测量离心泵电流，直流采用分流器，分流器输出信号0-75mv，接入数字电流表，数字电流表显示电流并变送输出4-20ma至plc系统的模拟量输入模块，通过plc程序实现离心泵直流电流数据的采集。中频电流采用中频电流表测量显示，并变送输出4-20ma至plc系统的模拟量输入模块，通过plc程序实现离心泵交流电流数据的采集。离心泵测试装置中的执行器主要是电动调节阀和负压比例控制阀，plc系统通过模拟量输出模块输出4-20ma的电流，来控制电动调节开度和电气比例阀的输出压力，实现离心泵测试的流量条件和飞行高度条件。3.4组成框图下图是该系统的组成框图,plc控制系统由触摸屏、plc、d/a数模转换器、a/d模数转换器、压力变送器、流量传感器、开关电源、接触器和断路器等组成。控制系统框图试验台以plc和触摸屏为核心,对试验台工作状态进行自动控制和调节。能够完成燃油泵的自动测试,能够对自动测试部分的工作进行实时显示和打印。由于采用了触摸屏作为输入、输出和显示设备,从而使得操作简单、方便和易于掌握3.5防爆燃油是一种易燃和挥发性的液压介质。在室内,当燃油在空气中的比例达到一定值时,在静电和电火花的作用下,就会引起失火,甚至燃爆。因此,为了保证测控系统的安全、可靠、连续运行,我们将试验台的防爆、防静电贯穿于整个设计始终。系统元件均采用有防爆功能的优质元件,电缆都使用屏蔽线,强电插头、插座和灯具均采用防爆型。第四章控制系统软件设计4.1 caxa电子图软件4.1.1概述caxa电子图板又称eb，即electronic board（电子图板），是北京北航海尔软件有限公司开发的一种适用于通用绘图和设计的计算机辅助设计软件。它易学易用、操作简便、功能齐全、工程标注智能化，适合于所有二维机械工程图纸的绘制，如装配图或零件图设计、装配图拆画零件图、零件图组织装配图、电气图纸设计等等。4.1.2具有特点中文全程在线帮助：图标和全中文菜单结合。系统状态、提示及帮助信息均为中文。使用者在需要时，只需按下热键，即可获得详细的帮助信息。全面采用国标设计：按照最新国标提供图框、标题栏、明细表、文字标注、尺寸标注以及工程标注，已通过国家机械cad标准化审查。操作简单，易学易用：caxa电子图板具有全面的鼠标拖动绘图功能，采用动态导航定位，既符合画法几何原理，又使操作直观灵活；图纸比例与图形设计无关，使设计者节省了大量的比例换算时间。另外，还具备undo/redo（取消/重复）功能，使绘图更加灵活自如。通用的数据接口：通过dxf接口、hpgl接口和dwg接口可与其它cad软件进行图纸数据交换，可以利用用户在其它cad系统上所做的工作智能化的工程标注：系统智能判断尺寸类型，自动完成所有标注。尺寸公差数值可以按国标偏差代号和公差等级自动查询标出。提供坐标标注、倒角标注、引出说明、粗糙度、基准代号、形位公差、焊接符号和剖切位置符号等工程标注。轻松的剖面线绘制：对任意复杂的封闭区域，用鼠标点域内任意一点，系统自动完成剖面线填充。多种剖面图案可供选择。方便的明细表与零件序号联动：进行零件序号标注时，可自动生成明细表，并且将标准件的数据自动填写到明细表中，如在中间插入序号，则其后的零件序号和明细表会自动进行排序；若对明细表进行操作，则零件序号也会相应的变动。用户可自性设计明细表格式，并可随时修改明细表内容。种类齐全的参量国标图库：国标图库中的图符可以设置成六个视图，且六个视图之间保持联动。提取图符时既可按照图库中设定的系列标准数据提取，也可给定非标准的数据；提出图符以后还可以进行图符再修改，图符上所有的标注尺寸、文字、剖面线以及工程标注可以同时随图符提出，并根据给定的尺寸进行变化；提取的图符还能实现自动消隐，十分有利于装配图的绘制。全开放的用户建库手段：用户无需懂得编程，只需要把图形绘制出来，标上尺寸，即可建立用户自己的参量图库。先进的局部参数化设计：可对任意复杂的零件图或装配图进行编辑修改，在欠约束或过约束的情况下都能给出合理的结果，用户在设计产品时，只需将精力集中在产