螺杆泵测试系统控制硬件设计设计综述

摘要：本课题是基于PLC的螺杆泵试验台测试系统的研究。根据螺杆泵试验方法 GB／T10886-2002和JB／T 8091-1998标准，制定测试方案。其性能测试中需检测的主要参数为泵的进、出口压力、流量、转速、电压、电流和功率等参数。测试系统设计过程综合运用了电气控制技术、PLC技术和数据库技术，设计了基于西门子S7-300 PLC的数据采集系统，主要实现螺杆泵性能参数的采集和检测功能；运用STEP7 BasisV5.3和WinCC V6.0中文版软件开发了测试系统的上位操作软件，使采集到的试验数据能在计算机上实时显示并生成试验报表和曲线，实现了计算机对试验过程的控制和测试系统的自动化；同时测试系统还建立基于组态软件WinCC的后台关系型数据库SQL Server 2000，能够高效管理系统的设备信息和试验数据，提供数据查询和共享功能，保证系统访问的有效性和安全性。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。

关键字：螺杆泵；试验台；测试系统；PLC；WinCC

Abstract : In this paper，the performance parameter test system was studied based on PLC． the testing plan was designed according to GB／T10886-2002 and JB／T 8091-1998． The main testing targets of the screw pump are：the export press，the flow rate，the speed，the voltage，the electric current and the power．First，using Electrical Control Technology，PLC technology and Technique of Database，a data acquisition system was designed based on S7—300 PLC of Siemens，it can realize the function of performance parameters collecting and testing．Afterwards，the top computer operating system was designed using the STEP7 BasisV5．3 and WinCC V6．0 software mainly to achieve real—time display and report generation of the acquired performance parameters．Last，the background relational database SQL Server 2000 was established using configuration software WinCC，which can manage the system equipment information and test data highly efficient，provide data query and sharing function，and can ensure the efficacy and safety when access the system．The system designed in this research realized the anticipated goal of testing the performance parameter of the screw pump．Using the PLC and database technique in this test system，the real-time test was ensured，the precision was improved and Remote Monitoring of the testing process was realized．

Key words：screw pump：test-bed；test system；PLC：WinCC

1 选题的目的及意义

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。但是螺杆泵的测试系统比较落后，制约行业发展。为了提高测试效率，实现自动化生产是非常重要。采用合理的控制元件，设计电路、编写程序。

2 国内外同类研究现状

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。

长期以来，国内的螺杆泵性能试验与检测手段和方法比较落后，很多以手工操作试验、手工测量数据以及手工绘制曲线为主，因而测量精度低、劳动强度大。随着产品的结构调整和更新换代速度的加快，市场对产品种类、质量、性能等方面的要求更高，传统的实验方法在测试精度、试验速度等方面已难以满足新产品 研发和技术改造的要求。计算机技术、通信技术和智能控制技术的高速发展，自动控制领域的日新月异，智能仪表、先进的控制方法等的层出不穷，给螺杆泵的 测试技术带来了契机。智能电磁流量计、超声波流量计、激光流量计、智能电容 式压力变送器、转矩转速传感器、微机扭矩仪、单片机、PLC等先进的电子装置 迅速地被应用于智能的螺杆泵自动测试系统中，极大的提高螺杆泵测试系统的自 动化程度、测试精度、响应速度和人工效率。

国内的螺杆泵性能测试系统有两种类型：一种是70年代研制的以单片机为核 心外加许多分立元件组成的测试系统；另一种是80年代以来采用智能测试仪器或标准化仪器与计算机组成的测试系统。前者自动化程度不高，大部分已经瘫痪；后者造价高，中小型螺杆泵厂难以承受。因此研制一种既能满足科研、生产和教学检验使用要求，又操作方便、造价低、自动化程度高、能采用多种传感器信号的螺杆泵多功能检测系统已是当务之急。到目前为止国内也研制出了一些先进的泵类测试系统，主要有：

(1)中国石油大学(华东)单螺杆泵输送气液两相介质的试验装置

该系统用清水和空气两相混合物做介质的单螺杆泵混输试验系统，能完成小 排量单螺杆泵的纯液试验和气液两相混输试验。但其自动化程度较低，试验过程中各阀门的开启和关闭靠人工操作来完成，压力、温度、流量、电流、转速等测 试数据在仪表盘上显示后，需要人工手工记录，然后人工输入微机进行数据处理，效率较低，而且该系统试验范围较窄，仅限于一种型号的单螺杆泵进行测试，整个试验流程不能进行泵的更换，不能完成不同型号的不同排量的单螺杆泵的试 验，试验系统的更换性较差，实用性不强。