基于流量的水泵运行失效监控系统设计

基于流量的水泵运行失效监控系统设计摘要由于的时候代的不断向前发展，经济的不断发展，从而也推动了我们们国家的工业自动化的快速发展。而水泵在我国的工业自动化生产中起着举足轻重的作用，不管是第一产业还是第二产业，其中都有水泵影子的存在。而本文要研究的内容，主要就是以PLC传感器和软件组态技术作为前提，从而设计出一个基于PLC技术为中心的水泵运行失效监控系统技术。而在论文中，我们首先要说明的就是研究这个课题的背景以及它的研究的意义在什么地方，从而说明基于PLC传感器识别技术和监控系统想要实现的条件是什么，接着就是对水泵监控系统硬件的一个合理而又正确选择，然以后就是，在PLC和传感器的前提下再加上面一个人机交互的功能。然以后在根据课题的要求，进而编写相关的程序，以此来达到实现基于流量的水泵运行失效实的时候系统监控，然以后报警、自动的在冷水与热水之间来回转换，这样我们就不妨从中很直观的就不妨看出水泵的各项指标的关键的参数。关键词：监控；传感器；人机交互；识别系统AbstractWiththecontinuousprogressofthetimesandthecontinuousdevelopmentoftheeconomy,italsopromotestherapiddevelopmentofindustrialautomationinourcountry.Pumpsplayanimportantroleinourcountry'sindustrialautomationproduction.Whetheritistheprimaryindustryorthesecondaryindustry,thereisashadowofpumps.ThemaincontentofthispaperistodesignapumpoperationfailuremonitoringsystemtechnologybasedonPLCtechnology,whichtakesPLCsensorandsoftwareconfigurationtechnologyasthepremise.Inthispaper,wefirstwanttoexplainthebackgroundofthistopicandthesignificanceofitsresearch,soastoexplainwhatconditionsthesensorrecognitiontechnologybasedonPLCandthemonitoringsystemwanttoachieve,andthenareasonableandcorrectchoiceofthehardwareofthepumpmonitoringsystem,andthen,addapersononthepremiseofPLCandsensors.Thefunctionofcomputerinteraction.Thenaccordingtotherequirementsofthesubject,andthenwriterelevantprograms,inordertoachievetheflow-basedreal-timesystemmonitoringofpumpfailure,andthenalarm,automaticswitchingbetweencoldwaterandhotwater,sothatwecanseethekeyparametersofthepumpindicatorsintuitively.Keywords:Monitoring;Sensor;Human-ComputerInteraction;RecognitionSystem目录第一章绪论 61.1研究的背景 61.2研究的意义 61.3国内大型工厂运用的水泵类型 71.4研究的内容 8第2章水泵失效监控系统总体结构 92.1技术特点 92.2系统组成 92.3技术指标 102.4点位分析 10第三章水泵失效监控系统硬件选型 123.1水泵的选型 123.2测试水泵的选型 123.3控制器选型 143.3.1基本单元选型分析 153.3.2拓展模块 153.3.3PLC的硬件接线 153.4触摸屏选型 173.5电动阀的选用 183.6温度传感器 193.7液位开始关闭 203.8电磁流量计 213.9硬件保护 223.10整体监控系统的电路接线图 23第4章水泵失效监控系统的软件设计 254.1组态画面设计 254.1.1组态画面总体架构 254.1.2主画面 264.1.3数据采集画面 274.1.4弹出窗口画面 274.2权限登入设计 284.3PLC程序设计 28第五章水泵失效监控系统的模拟运行 375.1组态画面试运行 375.2数据采集 385.3MCGS的信号读取 385.4报警方案 39总结 41致谢 42第一章绪论1.1研究的背景什么是泵?泵是人类发明出来的并且还是最早用的属于机器里面的一种，而且由于的时候代的不断向前发展，远古的人类对于自然环境的规律有了一定的认识和了解，从而远古的人类发明出了桔槔、水车、恒水等等的一些工具，由于科技的不断向前发展，经济的不断发展，人们对于这些工具进行不断的更新与创造，发展到了今天，从而就形成了现在的泵。在我们国家的工农业的生产中，泵不管是在第一生产业还是第二生产业中，都起着举足轻重的作用，因此，泵从古代发展到了现在，已经渗透了我们的家庭生活和工业生产之中。泵最大的作用就是能输送液体介质，不管是在古代还是在现代，液体输送在我国而言，都是一件很困难的事情，而水泵的出现，就为我们国家解决了这一大难题，因此水泵对于我们国家而言是不容易忽视的存在。1.2研究的意义泵在我们国家应用的范围是十分的广阔的，比方说：在火力的发电厂中，水泵就是作为一个液体的传输的工具，把水送到锅炉中，锅炉把水加热了之以后，形成了水蒸气，以此来趋使炮塔驱动发电机发电。然以后废气经过议定汽轮机到冷凝器，把废气冷却到水里面，冷凝液就经过议定泵来抽吸到冷凝器里面，从而使得废弃的液体冷凝成了水。在采矿业里面，关于地下水的排泄、矿床的排水、倾斜的威尔斯的排水、水驱、水力采矿、水力矿物加工和液压传动都有泵影子的存在，它们就是用泵作为一个传输的介质，来为人们服务。在化学工业里面，它主要就是用于化学液体的传输以及化学工业工艺流程的工艺用水，循环的把水进行冷却运用，这些都是需要泵来进行。从上面面我们就不妨看出，水泵已经渗入到我们生活中的方方面面，特别就是大型工程和工厂，里面都有泵的存在，它们不仅用到泵的地方有很多，而且用到泵的地方的多少也是不一样的。而本论文以基于流量的水泵运行失效监控系统设计为课题的研究意义如下：（1）提高泵站运行的可靠性和自动化水平，不妨随的时候都不妨看到泵的运行线路，所以能够非常快速的检测到泵有没有出现损坏，如果有出现损坏，我们不妨··快速的赶去处理，这样不仅仅能够减低设备损坏的几率，而且还能保证泵的正常运行。而且还能够有效减少工作人员发生事故的几率。

（2）自动控制系统还能提高了经济效益。我们以PLC监控系统为基础，然以后在按照泵的进来的水的多少，以此来调整合适的运作泵数，不仅仅如此，我们我们还要再泵运行允许的的时候候能够把顺序给换了，一次达到每一台水泵的的运作的时候间大致一样的目的，这样就不妨提高工作效率。而且自动控制系统的就不需要那么多的工作人员了，这样在一定程度上面降低了运作成本以及工作人员生活设施的配套成本。

（3）和那些平常生活中用的普通操作系统像比的话，这个系统是更加简洁，界面显示也十分的美观大方，还能够随的时候随地的把配电站西的运作参数给呈现出来。最重要的是，它的操作很简单，一点也不复杂，你就能够得到你想要的数据。而且很直白明了的就能够看到系统是在哪里损坏的，就不妨快速的进行维修，以此就不妨避免了一些不必要的损失。1.3国内大型工厂运用的水泵类型我们国家一些大型的工厂运用的水泵的类型比较多的有3种，分别是低扬程离心泵、混流泵以及深井泵。一般农用的水泵的主要的作用就是两个，分别是排水和灌溉。火力发电厂的水泵的作用就是给锅炉提供水资源，如果把水送进冷凝器里面，就是为了起到降温的效果，不仅如此，水还不妨把锅炉里面的灰渣给送出去，而且火力发电厂所用的泵是不妨在高温环境下工作的多级离心泵、立式混流泵和渣浆泵。采矿工业用的水泵用于坑内排水，水力采煤，水力输煤，钢铁除磷，该泵是一种矿用多级潜水泵,卧式多级离心泵。高压往复泵,高扬程渣灰泵。化学工业主要是泵进行液体输送，现在主要用的泵是，单级耐腐蚀离心泵，液下泵，高温泵，低温泵。轻工业运用的泵主要用作纸浆，药液，陶瓷泥浆的输送，所用的泵型是，无堵塞离心泵，耐腐蚀离心泵。1.4研究的内容我们的这篇论文的课题就是以我们国家现在的大型工程和工厂所运用的水泵数量很多以及水泵分布位置不均匀和难以实施有效的监控和维修为目的。所以我们就用自己在学校所学到的知识，用来设计PLC技术和传感器技术，给它做出一个合理并且有效的水泵失效监控系统，这个就是本篇论文的主要研究的方向，监控系统所要实现的作用就是，实线的时候监控水泵状态，故障报警，人机交互，和冷热水自动转换。设计内容主要包括以下几个方面：1．水泵监控系统总体结构设计；2．水泵监控系统的硬件构成及控制电路设计；3．水泵监控系统的软件设计；4．水泵失效监控系统的模拟运行测试；5．总结。第2章水泵失效监控系统总体结构2.1技术特点水泵失效监控系统就是从我们现实生活中出发的，希望能够解决我们现实生活中对于水泵的运行有没有有问题，起到一个监控的效果的问题，然后我们在用我们在学校所学习到的知识以及老师的相关教导，所以我打算采用PLC和传感器，执行机构运用电动阀，人机交互运用昆仑组态的MCGS组态软件，程序的编写运用GX-WORKS2。然后我们在按照本次课题的一些要求，对水泵失效监控系统能够拥有以下功能，例如：冷水和热水周期来回转换，人机交互，水的温度是可以控制的，流量是可以监控的。2.2系统组成水泵失效监控系统主要就是由以下几个单元功能模块组成：PLC基本单元CPU、外设驱动单元、RS232通信和供电单元等.具体结构就如下图所示：控制器驱动设备传感器控制器驱动设备传感器电源通信设备电源通信设备图一总体架构传感器检测到的信息主要就是经过议定通信进行传递和传输的。2.3技术指标本篇论文的课题就是要求水泵运行在热水的情况以及冷水的情况下，利用变送器测量水泵的关键参数，其中包括流量，和找到流量的最大值，然后我们再依次判断水泵有没有失效。2.4点位分析表2.-SEQ表格2.\*ARABIC2数字量输入输出分配表基于流量的水泵失效监控系统输入输出点位表序号输入序号输出1热水罐高液位1供水水泵2热书罐低液位2测试水泵3冷水罐高液位3热水罐供水电动阀开4冷水罐低液位4热水罐供水电动阀关55热水罐出水电动阀开66热水罐出水电动阀关77冷水罐供水电动阀开88冷水罐供水电动阀关99冷水罐出水电动阀开1010热水罐出水电动阀关1111热水罐加热1212冷水罐加热表2-SEQ表格2.\*ARABIC3模拟量输入序号模拟量输入1热水温度传感器2冷水温度传感器3流量计表2-SEQ表格2.\*ARABIC4存储区表模拟量数据存储转换序号功能1热水温度传感器数据转换存储区2冷水温度传感器数据转换存储区3前一周期热水流量监测数据转换存储区4以后一周期热水流量监测数据转换存储区5热水两个周期数据相减数据存储区6前一周期冷水流量监测数据转换存储区7以后一周期冷水流量监测数据转换存储区8冷水两个周期数据相减数据存储区表2-SEQ表格2.\*ARABIC5辅助继电器辅助继电器序号功能1初始上面电2供水泵断电3热水罐停止加热4冷水罐停止加热5测试水泵断电6停止供水泵和测试水泵第三章水泵失效监控系统硬件选型3.1水泵的选型监控系统一共需要两个水泵，一个就是普通的供水水泵，另一个就是用于失效监控的测试水泵。供水水泵，我们是可以采用家庭普通的水泵，而且我们还可以根据供水泵所要实现的功能，再根据传输介质，所以我们打算运用清水泵。清水泵的功能就是是用作输送液体介质等类似清水的液体介质的输送的作用，清水泵比较适用于工业上面排水及给高层建筑进行供水的、园林浇灌、消防水力加压、长距离传输、空调制冷冷却液循环、农液灌溉、浴室等冷暖水循环系统。QY型充油式潜水电泵，深井潜水泵，管道潜水增压泵均为潜水清水泵。然后再根据输送的介质，我们就可以选择QY型充油式潜水泵,QY型充油式潜水泵是比较适用于输送液体的，例如水、河水、湖水等等,温度是不能够超过40摄氏度的。然后型号我们就选用QY40-24-4供水泵选型由表3-1所示。供水泵选型表格3-1型号额定流量

m3/h额定扬程

m额定功率

KW额定电压

VQY40-24-440244380QY25-26-325263380QY100-4.5-2.21004.52.2380QY65-7-2.26572.2380QY65-20-5.565205.53803.2测试水泵的选型我们根据要本课题的目的而来，然后我们来测试一下水泵，我们采用的水泵是内混式自吸离心泵。在水泵开始运作的时候,水泵内的液体就会经过议定回水通道射入叶轮的入口,在叶轮中进行一个全气液的混合。然后我们把水压室浸入到分离室之后,然后我们在对它进行气液的一个分离。进行来回的循环,一直到吸入管和泵体中的废气排出正常的运行。在这个时候,排气阀在水的压力下面就会自动的把它关了回流阀也会在入口低压和压力水室之间的压差下自己关闭.表3-2是测试水泵的选型表。表3-2测试水泵选型型号额定流量

m3/h额定扬程

m额定功率

KW额定电压

V25ZX3.2-203.2201.138040ZX10-401040438050ZX15-1215121.538050ZX14-351435438050ZX10-4010404380如果我们采用的是非常小的那种系统，那么我们不妨可以选用40ZX10-40这一型号的水泵，虽然它是小型的水泵，但是还是依旧能够满足我们的课题的需求。图3-3，3-4分别为供水泵实物图和测试水泵实物图。图3-3供水泵图3-4测试水泵本次选用的水泵均是由三相电机进行驱动的，所以接线图就如图3-5所示。图3-5接线图3.3控制器选型当PLC被上面项目运用的时候，它的工作原理其实是非常非常低简单的，检测设备检测信号也是以电压电流的方式，然后检测信号就会被传到控制器里面去,然后我们就接着执行我们编写好的这个程序,当计算完成之后，我们就可以进行输出这个操作，就可以被执行机构识别的信号来对设备的输出进行操控。我在上面的所说的就是PLC完成的一次性系统的扫描。在以后的PLC运行的时候都是执行一模一样的操作。经过议定三年的在校学习的相关的专业知识，我依旧决定采用三菱系列的控制器来完成我的这个课题，其中FX2N系列的作用是比较强大的，是能够满足我现在的需求的。我列举了关于FX2N系列基本单元的型号，以此来进行对比，再在我们实际的情况中作出我的选择。3.3.1基本单元选型分析FX2N系列的FX系列最先进的PLC系列。FX2N的分类主要是输入输出的点位进行划分的。表3-6是我根据输入输出类型和输入输出的点位进行归纳总结的。表3-6FX2N系列的基本单元型号输入点数输出

点数继电器输出可控硅输出晶体管输出FX2N-16MRFX2N-16MSFX2N-16MT88FX2N-32MRFX2N-32MSFX2N-32MT1616FX2N-48MRFX2N-48MSFX2N-48MT24243.3.2拓展模块因为监控系统是需要引入这个模拟量的，但是PLC的基本单元根本就不能满足监控系统的这个要求，所以我们就需要进而拓展单元。在工业的控制当中，模拟输入信号是需要特殊模块进行数据采集的,由于PLC基本模块功能比较单一，只有处理数字量的功能,所以处理模拟量的时候候，我们就需要采用相应的模拟量拓展的模块。FX2N系列的控制器提供了很多种类的特别功能版块，当需要特别的功能实现自动控制要求的时候,需要运用具有专用功能的模块。这种模块也要和基本单元一起运用的。特殊模块模型FX2N-32MR,和特殊FX2N-2AD模块的模型是按照跟真的一样的数量来选择。FX2N-2AD有两个12位模拟输入端口，FX2N-2AD模块需要两个。3.3.3PLC的硬件接线FX2N-32MR的实物图如3-7所示。图3-7FX2N-32MR模拟量拓展模块运用的是FX2N-2AD,实物图如图3-8所示。图3-8FX2N-2AD拓展模块课题中运用的传感器，液体位置开始关闭，流量计，都是连接到PLC的输入的那个端口，按照我们的传感器反馈回来时候的电流和电压信号输入到PLC的控制器，然后PLC经过我们的运算得出不妨被我识别判断的一个数字量，然后我们按照我们这个课题需求来编写程序，运行程序并根据输入端传来的信号判断，程序运算完成之之后，然后我们就可以驱动执行机构，以此来完成对于温度控制，冷水和热水周期性转换以及报警功能。根据监控系统所运用的输入和输出端口,以此来绘制(附)I/O分布表。图3-9是基本单元输入端接线图，包括拓展模块输入端接线图。图3-9输入端接线图图3-10是基本单元输出端接线图图3-10输入端接线图3.4触摸屏选型为了方便现在的人能够运用和监视系统的操作，以此来实现人机交互的功能，然后我们本次选用了MCGS组态相对应的触摸屏，TPC7062KS这个型号，就已经足够满足课题的需要。实物图就如下图3-11所示，它是可以能够实现与PLC的信息之间传递和转换，使传感器的信号也可以在触摸屏上面显现出来。图3-11触摸屏实物图3.5电动阀的选用阀式开始和关闭,例如水龙头、高压锅阀等等，就可以叫做开始和关闭阀。电动阀主要分为气动阀和电动开始关闭阀。在结构上面,气动开始关闭阀与电动开始关闭阀物理结构没有什么不一样的地方,主要不一样的地方就是驱动阀开始关闭的能量是不一样的。空气中的气缸(管)是由阀上面的空气(管)控制,使活塞运动以驱动滑块来改变阀门的开启或者是关闭,并且电动开始关闭阀是经过议定激励线圈孕育从而产生磁感应。以此形成磁力,驱动内阀体的位置,是可以改变阀门的开始关闭的状态。气动转换阀经过议定气缸内的所积累的气压以此来改变阀体,以此达到驱动活塞改变气动开始关闭阀的开始关闭状态的目的。在现实生活中，控制的气动阀开始关闭的速度相对比电动阀来说，是快的,电动阀和电流吸气气动速度相对而言也是比较快的,但是由于电机转矩是小的,所以从齿轮箱中转换开始关闭的状态,以此来看电动开始关闭阀的运动速度与气动阀的速度来互相比较。除此之外,与气动开始关闭阀连接的控制信号是0-1两种状态的开始关闭的信号,然后经过议定电磁阀转换成为气压的信号。转换以后的空气压力必须经过议定管道或其他连接到空气的入口。它不妨连接到电线上面去。在监控系统中,电动阀的功能就来控制供水的。以此避免水罐达到一定液体位置的时候不能及时的时候关闭的功能，并不妨碍控制冷水和热水的来回转换，使得测试水泵能够周期性的输送冷水和热水。并且能够实现运用开始关闭水阀就不妨完成课题，运用电动阀的作用主要是为了控制两个方面。是为了防止水罐到达一定液位的时候没有停止供水水泵，而没有及的时候停止水泵的以后果不仅是会造成水管负荷过大的破裂情况，还会造成水泵的烧毁。主要是为了让测试水泵不至于空载的情况，因为只有保持水罐里的水是一直超过低液位，才能保持测试水泵的长的时候间运行。每一个电动阀有两种状态，一个开状态和一个关状态，所以需要每个电动阀需要占用两个输出端口。电动阀门执行器接线图如图3-12所示，实物图如图3-13所示。图3-12电动阀接线图3-13电动阀实物图电源是直流24电源,可直接由PLC供电。3.6温度传感器如何做到运用水的温度的控制，此地就需要用到温度传感器，温度传感器的功能就是不妨把检测到的温度转化成为可以使用的电信号，然以后经过PLC的控制器运算得到可以被我们识别判断出来的，然后我们就想到信号传输距离方面的问题，电压信号只是适用于在很短的距离里面进行传输，电流信号也只是适合远距离的传输，由于我做的是一个小型的监控系统，各个零件的部分距离是很短的，所以我们就使用电压信号进行传输。我们这篇论文的课题就是采用的传感器就是温度传感器，电磁流量计，都是模拟量输出，然后我们再按照检测出来的温度变化和流量变化输出一个电压或电流信号传给PLC，PLC是按照事先编好的程序进行判断。以此来达到控制执行机构的目的，以此来实现对温度的控制，以此对水泵有没有失效进行一个监控以及报警。图3-14温度传感器一般的传感器有两线制和三线制之分，相比两种接线的方法来说，我觉得三线制的更方便快捷一些，所以我们就采用三线制接线方式。图3-14是采用的是温度传感器的实物图，图3-15是两线制和三线制的接线图。为了使用方便换算，所以我们就选择0-10V这个型号来输出电压。PT100型号的传感的准确度是最高的，测量的范围是-200摄氏度~+850摄氏度，准确度是0.15+0.002*|t|摄氏度。图3-15二线与三线接线方式3.7液位开始关闭从供水水泵输送出来的水的温度我们其实是不知道的，而且也是不可以控制的，必须有加热装置进行升温，而我运用的加热装置是储水罐，如何检测储水罐内的水位高低，就必须有液位开始关闭来进行判断。不妨选用电子式液位开始关闭，将液位开始关闭固定在水罐的固定高度，当检测到有水的时候，输出一个高电平，依次判断液位。液位开始关闭用于控制供水水泵的启停。图3-15液位开始关闭实物图所谓的液位开始关闭，是为了检测水罐内的水位高低，反馈回来的信号用于判断供水水泵有没有不妨关闭，也用来判断有没有启动供水水泵。把液位开始关闭放在合适的高度，当水位到达这个高度是输出一个高电平，然以后根据程序判断供水水泵和测试水泵应不应该关闭，或者开启。如图3-15是选用的音叉开始关闭的实物图，图3-16是音叉开始关闭的电气接线图。图3-16液位开始关闭接线图3.8电磁流量计电磁流量计是为了测量流量而出现的一种仪器仪表，最早出现于1950年左右，是由于电子技术的发展逐渐被研究运用的,电磁流量计是一种电磁感应原理的运用，主要原理是导电的介质外加磁场孕育发生的电压降来测量流量的仪表。图3-17流量计实物图图3-18流量计接线图3-17是流量计实物图，图3-18是电气接线图因为电压信号更方便换算，所以，选择电压输出型。流量计参数，液体介质温度<100摄氏度，DC输出0-5V。3.9硬件保护一套完整的系统涉及许多元器件，还包括各种各样的负载，一旦出现什么错误，需要及的时候的切断电源，所以电路需要硬件保护。电机的保护选用热继电器，电路的保护需要断路器，根据运用的电机功率和电压不妨计算出断路器所需要的过载容量。电机功率P=3KW，通入三相380v电压，U=380V。电流I=P/U=7.89A。断路器的容量要略大于电机额定电流，所以选用10A的断路器。实图如图3-20所示。图3-20断路器断路器主要是为了保护主电路。下面我们还要运用热继电器。热继电器的工作原理是电流经过议定热元件，热元件通电会孕育发生热量，当热量到达一定的高度的时候，热元件开始发生形变，当形变到达限度的的时候候就会切断电源，进而达到保护电路的作用。主要用于电机电压过大的保护措施。继电器作为电机保护措施，小巧灵便，价格低廉，广泛的运用在电机保护领域。上面面的热继电器通常与接触器一起运用。实物图如图3-21。图3-21接触器上面面的热继电器通常和接触器一起被运用。3.10整体监控系统的电路接线图3-22主电路电路图水泵的选用都是选择了三相电机进行驱动的，所以接线方式与三相电机一样。3-23plc接线图所有外接设备信号的采集的设备与驱动执行器的设备均连接在PLC控制器上面。水泵失效监控系统的软件设计4.1组态画面设计根据我需要完成的任务需求，首先温度控制用一个供水泵抽取地下水输进锅炉，然以后进行加热，因为需要冷热水的温度固定，所以也需要对进来的冷水进行一定的预热，需要两个储水罐，为了不妨确定水罐里水的液位，所以需要液位开始关闭，当液位到达设定的高度的时候，输出一个高电位。为了控制水罐内的水液位，所以引入了电动阀，当任意一个水罐到达高液位的时候，关闭对应的供水电动阀，就不妨保证水罐内的水位是固定的，当任意一个水罐处于高液位的时候，启动加热，当水罐里的温度传感器检测到温度到达我设定的值之以后停止加热，当两个水罐都完成加热以后，先开启热水罐供水电动阀，然以后启动测试水泵，当流量到达最大值以后，停止测试水泵，关闭热水出水电动阀，开启冷水出水电动阀，重新启动测试水泵。当流量到达最大值以后停止测试水泵，关闭冷水供水电动阀，然以后转换热水，挡转换到热水以后，定义为一个周期，失效检测为十分钟内，流量没有到达最大值，流量持续降低，判断水泵失效。切断供水泵和测试水泵，等待检修，检修完成以后，程序继续工作。总体窗口如图4-1。4.1.1组态画面总体架构4-1窗口图组态画面一共建立了三个画面，主画面，数据采集画面，还有弹出窗口报警所建立的画面。4.1.2主画面4-2主画面监控系统的主要功能都不妨体现在这个画面内，不妨随的时候监视水泵的运行状态，不妨根据流量计有没有传回信号判断水泵有没有处于运行状态，供水泵的有没有运行不妨根据液位开始关闭，设定一个具体的的时候间，当到达这个的时候间的的时候候，并没有到达高液位的的时候候，不妨初步判断供水泵是不是在运行。主画面还建立了一个跳转窗口的按钮，按下去之以后就不妨跳转到数据采集画面。4.1.3数据采集画面4-3数据采集数据采集实的时候曲线不妨根据自己需要设置的时候间周期，不妨一秒更新一次，也不妨更长的时候间，根据你设置的的时候间将从PLC读回来的数据实的时候更新，并生成曲线图，具体生成什么样的曲线图，不妨根据自己需求，报警显示不妨在自己建立的变量里面设置报警设置，不妨设置上面限或者下限。当到达设定值以后进行报警显示，数据采集界面同样也建立了窗口跳转按钮，不妨实现与主画面的转换。4.1.4弹出窗口画面图4-4报警创立窗口加上面想要在报警的时候弹出的标志，设定窗口的大小，并配上面想要显示的文字，在脚本程序编写合适的脚本程序，当检测到满足设定条件的时候，不妨在设定的位置弹出窗口。4.2权限登入设计4-5权限登录对于不同身份的操作者来说，要执行的操作也互不相同，所以建立不同的人登入系统选择不同的分组，有不同的登入密码，登入的人只能执行其中系统设定好的符合登入人身份的操作。4.3PLC程序设计根据图4.1所示的组态画面，我要实现的功能是首先供水泵启动，热水罐供水电动阀和冷水罐供水电动阀处于开状态，当热水罐处于高液位的的时候候热水罐供水电动阀关闭，当冷水水罐处于高液位的的时候候冷水罐供水电动阀关闭，当热水罐和冷书罐任意一个水罐的时候处于高液位的的时候候关闭对应供水电动阀，当两个供水电动阀都关闭的时候，我们就得要关闭供水泵。然后我们就知道处于高液位的那个水罐就会开始加热，当这个热水罐加热到当温度传感器检测到温度到达60°的时候就会停止，反之，冷水罐加热到当温度传感器检测到温度到达7°的时候才会停止，当两个水罐都加热到设置的温度以后，我们就会启动测试的水泵，然后我们先打开热水出水电动阀，当流量到达最大值之后，我们就会关闭热水出水电动阀，然后再关闭测试水泵，然后再打开热水出水电动阀，检测不到任意一个低液位启动测试都水泵，当流量到达最大值之以后，关闭测试水泵，开启热水出水电动阀，启动测试水泵，当从冷水转换到热水的时候，视为一个周期，每经过一个周期计数器加一，一共30000个周期，当任意一个水泵检测不到低液位的时候启动供水泵，然以后开启对应的供水电动阀，当任意水罐处于高液位的时候，关闭对应的供水电动阀，当水罐都处于高液位的时候关闭供水泵，（最大值是周期性检测流量，上面一周期与下一周期进行相减，求△，当△=0.5的时候，说明处于最大值），当十分钟内水泵不能到达最大值，并且流量持续减小，说明测试水泵故障，然以后停止程序，当完成检修复位之以后，程序能继续运行。其中需要模拟量转换。4-6～4-9是程序流程图，4-10～4-19是程序图。检测不到任意一个低液位检测两个高液位信号供水泵停止供水泵自动判断液位检测两个高液位信号供水泵停止供水泵自动判断液位开始加热开始加热判断温度判断温度温度到达设定值温度到达设定值温度到达设定值温度到达设定值停止加热继续加热停止加热继续加热4-6流程图没有检测到液位检测到高液位判断热水罐液位没有检测到液位检测到高液位判断热水罐液位热水罐供水电动阀关热水罐供水电动阀开热水罐供水电动阀关热水罐供水电动阀开4-7子流程图判断冷水罐液位判断冷水罐液位没有检测到低液位没有检测到低液位没有检测到低液位没有检测到低液位冷水罐供水电动阀关冷水罐供水电动阀关冷水罐供水电动阀开冷水罐供水电动阀开4-8子流程图4-9子流程程图4-10程序编写上面电扫描，当我们没有检测到高液位的时候，我们就能够知道热水罐供水电动阀和冷水罐供水电动阀处于一个开状态。当我们没有检测到低液位信号的时候，就表示供水泵就已经启动了，当我们没有检测到高液位的时候，就表示供水泵依然还在继续的运作，当我们检测到高液位和低液位信号同等时间存在的时候，就能够说明供水水泵已经断电了。4-11程序编写当检测到热水罐或者冷水罐高液位的时候，对应的供水电动阀关闭，检测到任意一个水罐的高液位的时候，处于高液位的水罐开始加热。4-12程序编写当传感器检测到热水罐温度到达设定值的的时候候，停止温度到达要求的水罐的加热效果。4-13程序编写启用拓展模块的第二个模拟量通道，检测冷水罐温度，当冷水罐到达设定的温度的时候，停止加热。4-15程序编写模拟量转换，把流量计采集的电信号转化为数字量信号并且把它存储在D存储器里面，然后我们在1秒以后，再次采集电信号放在不同编号的存储区。 4-16程序编写 经过一个两秒的周期之后，我们将两个不同的时间采集转换的数字量进行相减，在这之后，我们将一秒减前一秒的数字量，然后来求得的值与设定的△进行对比。4-17程序编写大于设定的△值的时候，这就说明没到达最大值，所有我们要继续采集，直到小于或等于设定△值，我们才能确定它们到底有没有到达最大值。4-18程序编写通热水到达最大值以后，我们就关闭热水出水电动阀和测试水泵，然后我们再打开冷水出水电动阀，就和热水一样的操作，当流量到达最大值以后，复位存储器的所有数值，就会再重新执行程序。4-19程序编写当过了十分钟之后，还依旧没有热水或者冷水到达最大值的时候，我们就将断开供水泵和测试水泵，一直到完成维修，然后我们再重新上面电进行操作。水泵失效监控系统的模拟运行5.1组态画面试运行我们根据课题的要求作出了关于监控系统的画面设计，不仅仅如此，我们还在软件中定义了关于PLC外接设备中运用的所有反馈信号的变量，而且经过议定MCGS内部设计，经过议定网线进行连接，我们就可以直接读取到传感器、水泵、液位、开始关闭等等检测设备的反馈信号。它们的运行情况如下图5-1所示图5-1模拟画面运行总体监控系统如图5-1所示。供水水泵经过议定三通阀之后，就可以直接为热水罐和冷水罐直接供水，电动开始关闭阀目的就是为了控制水罐内的水线到达的位置，等水罐水位到达一定液位的时候，然后我们就关闭供水泵，我们不能直接把水罐给倒满，不然加热的时候水汽没有地方流动可能会产生一定的危险性。为了使得周期性可以为测试水泵提供冷水和热水，热水罐出水电动阀和冷水罐出水电动阀为了控制测试水泵，我们不妨单一输送冷水或者热水。流量计就是为了测试水泵的流量而存在的，当流量运行到最大的时候，开始转换冷热水，运行周期300000次，每个水罐有一个温度传感器，和高低液位开始关闭各一个，是为了判断水位和启停电动阀，水泵失效的判断根据是，当检测到流量在十分钟之内并没有到达最大值，并且还在不断持续的变小，这就说明水泵已经失效了，当我们这个判断成立之后，这个程序就会自动切断这里所有的电源，一直持续到问题解决之后，才能重新上面电，才可以能够直接的运行。5.2数据采集图5-2实的时候曲线和报警显示图5-2上面列举的是实的时候曲线和报警显示。实的曲线是反映了两个水罐内的加热情况的变化，是一个随着时间持续变化的量，经过议定温度传感器反馈回来的电压信号，不妨经过议定换算得到我可以识别出的温度，从而反映到图表上面面。报警显示是在建立变量的时候，在属性里面设置好的，然后我们就可以直接显示于报警曲线。并且还在满足报警情况的前提下，直接显示出报警的信息。5.3MCGS的信号读取如图5-3是将组态变量与PLC的输入端口进行连接，我们从中不妨直观的就可以看出变量的连接，和每一个PLC上面面的通道，直接不妨就可以连接到我在组态软件里面建立的变量，并且与之一一对应。图5-3变量连接5.4报警方案我们根据流量计判断泵是否失效来判断流量变化，然后经过一段时间后，当流量变化较大，且幅度继续增大时，说明泵的运行在水平线以上不稳定。我们的主要判断依据是，当流量计连续监测流量时，当一个循环的当前数据与当前数据进行比较时，减去一个差值。当差趋于直线且波动较小时，可以判断泵的最大转速，最大流量和故障判断如下。设定时间为10分钟，此时10分钟未达到最大值，流量差继续增大，说明泵出现故障。在泵故障模拟中，根据滑动输入模拟过程中时间和周期流量的差异，当10分钟后，当差异设置为大于1时，弹出窗口报警开始。图5-4是弹出窗口报警的脚本程序，图5-5当出现报警的时候的画面。图5-4弹出窗口报警脚本图5-5当出现报警的时候的画面总结基于PLC的信号采集和数据分析技术，广泛运用在工业自动化的方方面面，PLC运用方便，编程简单，更适合运用在工业生产，本课题主要运用PLC进行采集和数据分析，并辅以程序来实现自动化的目的，PLC作为一种新型自动化设备，今以后必将得到广泛的应用。本课题研制水泵失效监控系统主要为中大型运用水泵较多的工厂提供运用，其基本原理与控制方式可应用于水泵状态监控上面。本次项目主要做的工作汇总在下面：1．问题的提出，及查阅文献得出水泵的出现，发展，及应用的各种方面，水泵的几种类型的分析，及国内大型工厂所运用的水泵类型进行了一些汇总，问题的解决需要哪几方面的工作。2．完成了基于PLC的水泵失效监控系统的硬件选型及介绍