塑料冷却风扇试台.docx
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塑料冷却风扇试台
塑料冷却风扇试台
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塑料冷却风扇试验台
简介：
风机性能实验台分为两个主要部分：
实验台主体结构（差压式流量传感器）和测控系统
按照风机功能又可分为进气试验和出气试验,一般情况下,
引风机：
进气试验（负压工作）抽风 出气口通向大气
鼓风机：
出气试验（正压工作）送风 进气口通向大气
对于进气试验来说，流量测量方法分为
（1）锥形集流器和
（2）圆弧形集流器两种；
圆弧形集流器比锥形集流器对于气体压力的损失比较小，气流平稳
对于出气试验来说，流量测量方法分为
（1）动压管（皮托管）
（2）孔板流量计（3）ISO文丘里管（4）多喷嘴流量计
一般风管式试验台多采用孔板流量计，孔板流量计的工作原理是流量与差压的平方成正比。
与孔板流量计相比，皮托管静压管测量时间长，通常用可移动的支架来固定皮托管，测量时需要人为控制测量点，取多个测试工况点的平均值，所以存在人为因素导致皮托管测量精度不高，可靠性也差。
皮托管也可以直接安装在试验风管上，但测量的数据不准
风室式试验台多采用多喷嘴流量计；
风室试验台是由试验风室和试验管路组成，一般测量压头较低的轴流风机的性能，过渡部分采用法兰连接。
风室实验台和风管实验台的比较如下：
风室实验台：
风压低流量大轴流风机（高比转数）
风管实验台：
风压高流量小离心风机（低比转数）
一．测控系统：
测控系统分为两部分：
1控制采集系统，2数据处理系统
1控制采集系统
控制采集系统采用台达DVP-ES2作为系统的基本控制单元主要考虑到以下几个问题
1．系统稳定性
2．采样系统精度
3．系统维护的简洁
1.1台达PLC概述
台达PLC，是台达ProgrammableLogicController的缩写，又名台达可编程、台达可编程控制器、台达可编程序控制等，是台达为工业自动化领域专门设计的、实现数字运算操作的电子装置。
台达PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
9.1、台达DVP-SS系列PLC产品规格特性
1.9.2、台达DVP-SS系列PLC产品最佳应用
台达PLC及其有关的外围设备都是按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
1.2台达PLC的特点
台达PLC以高速、稳健、高可靠度而著称，广泛应用于各种工业自动化机械；
台达PLC除了具有快速执行程序运算、丰富指令集、多元扩展功能卡及高性价比等特色外，并且支持多种通讯协议，使工业自动控制系统联成一个整体。
为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，台达PLC有以下特点：
1.可靠性高，抗干扰能力强
工业生产对控制设备的可靠性要求：
①平均故障间隔时间长
②故障修复时间（平均修复时间）短
任何电子设备产生的故障，通常为两种：
①偶发性故障。
由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。
这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。
但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。
②永久性故障。
由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。
如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。
为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。
·硬件措施：
主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。
①屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。
②滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。
③电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
④隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。
⑤采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。
一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。
·软件措施：
有极强的自检及保护功能。
①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。
以便及时进行处理。
②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。
一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。
所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。
③设置警戒时钟WDT（看门狗）——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。
④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。
⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。
PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。
它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。
一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成系统亦可达4～5万小时甚至更长时间。
2.通用性强，控制程序可变，使用方便
PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。
用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。
因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。
3.功能强，适应面广
现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。
既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。
4.减少了控制系统的设计及施工的工作量
由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。
同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。
并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。
5.体积小、重量轻、功耗低、维护方便
PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。
并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
以三菱公司的F1-40M型PLC为例：
其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。
现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：
面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。
台达DVP-ES2系列PLC型号特性
1.主机点数：
16/24/32/40/60
台达DVP-ES2系列主机
2.最大I/O点数：
272点
3.程序容量：
16KSteps
4.指令执行速度:
0.54µS（基本指令）
5.可扩展8台模拟量模块（16bit）
6.通讯端口：
内置1个RS-232口与2个RS-485口，兼容MODBUSASCII/RTU通讯协议，且均支持Master功能
7.高速脉冲输出：
支持4点独立高速脉冲输出功能，（Y0、Y2）最高可达100kHz，（Y1、Y3）最高可达10kHz
8.内置四点高速计数器。
2数据处理系统
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，监视与控制通用系统）是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。
2.1MCGS嵌入版的主要特性和功能
MCGS嵌入版是在MCGS通用版的基础上开发的，专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，MCGS嵌入版包括组态环境和运行环境两部分，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。
适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。
通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。
此外MCGS嵌入版还带有一个模拟运行环境，用于对组态后的工程进行模拟测试，方便用户对组态过程的调试。
2.2MCGS嵌入版组态软件的主要特点
容量小：
整个系统最低配置只需要极小的存贮空间，可以方便的使用DOC等存贮设备；
速度快：
系统的时间控制精度高，可以方便地完成各种高速采集系统，满足实时控制系统要求；
成本低：
使用嵌入式计算机，大大降低设备成本；
真正嵌入：
运行于嵌入式实时多任务操作系统；
稳定性高：
无风扇，内置看门狗，上电重启时间短，可在各种恶劣环境下稳定长时间运行；
功能强大：
提供中断处理，定时扫描精度可达到毫秒级，提供对计算机串口，内存，端口的访问。
并可以根据需要灵活组态；
通讯方便：
内置串行通讯功能、以太网通讯功能、GPRS通讯功能、Web浏览功能和Modem远程诊断功能，可以方便地实现与各种设备进行数据交换、远程采集和Web浏览；
操作简便：
MCGS嵌入版采用的组态环境，继承了MCGS通用版与网络版简单易学的优点，组态操作既简单直观，又灵活多变；
支持多种设备：
提供了所有常用的硬件设备的驱动；
有助于建造完整的解决方案：
MCGS嵌入版组态环境运行于具备良好人机界面的Windows操作系统上，具备与北京昆仑通态公司已经推出的通用版本组态软件和网络版组态软件相同的组态环境界面，可有效帮助用户建造从嵌入式设备，现场监控工作站到企业生产监控信息网在内的完整解决方案；并有助于用户开发的项目在这三个层次上的平滑迁移。
2.3MCGS嵌入版组态软件的主要功能
简单灵活的可视化操作界面。
MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。
以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。
实时性强、有良好的并行处理性能。
MCGS嵌入版是真正的32位系统，充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。
例如，MCGS嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。
丰富、生动的多媒体画面。
MCGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等相关信息；用大小变化、颜色改变、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。
MCGS嵌入版还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。
完善的安全机制。
MCGS嵌入版提供了良好的安全机制，可以为多个不同级别用户设定不同的操作权限。
此外，MCGS嵌入版还提供了工程密码功能，以保护组态开发者的成果。
强大的网络功能。
MCGS嵌入版具有强大的网络通讯功能，支持串口通讯、Modem串口通讯、以太网TCP/IP通讯，不仅可以方便快捷的实现远程数据传输，还可以与网络版相结合通过Web浏览功能，在整个企业范围内浏览监测到所有生产信息，实现设备管理和企业管理的集成。
多样化的报警功能。
MCGS嵌入版提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型，方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。
实时数据库为用户分步组态提供极大方便。
MCGS嵌入版由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。
各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。
在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干。
支持多种硬件设备，实现“设备无关”。
MCGS嵌入版针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。
用户在设备工具箱中可方便选择各种设备构件。
不同的设备对应不同的构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统的结构，因此MCGS嵌入版是一个“设备无关”的系统，用户不必担心因外部设备的局部改动，而影响整个系统。
方便控制复杂的运行流程。
MCGS嵌入版开辟了“运行策略”窗口，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简单的类Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换，实现自由、精确地控制运行流程，同时也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。
良好的可维护性。
MCGS嵌入版系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。
三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了MCGS嵌入版系统的三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。
用自建文件系统来管理数据存储，系统可靠性更高。
由于MCGS嵌入版不再使用ACCESS数据库来存储数据，而是使用了自建的文件系统来管理数据存储，所以与MCGS通用版相比，MCGS嵌入版的可靠性更高，在异常掉电的情况下也不会丢失数据。
设立对象元件库，组态工作简单方便。
对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。
组态时，可把制作完好的对象（包括图形对象、窗口对象、策略对象以至位图文件等）以元件的形式存入图库中，也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用，随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富。
这样解决了组态结果的积累和重新利用问题。
组态工作将会变得越来越简单方便。
总之，MCGS嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
同时使用MCGS嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
二：
硬件系统
硬件包括，控制柜，变频柜，现场传感器和风管四部分。
1.1控制柜
控制柜采用琴台柜的外形，内部包括PLC主机，数据采集模组，主回路控制，工控机，传感器线性电源，传感器变送器，变频柜控制回路，人机界面，电源显示等部分。
系统通过模拟量采集模组采集温度，湿度，大气压力，集流器压力，进口压力，扭矩，通过通讯方式采集噪声值，通过人机界面或操作系统对变频柜进行基本控制（启动/停止，速度/频率控制），采集到的原始数据通过通讯的方式发给MCGS嵌入式系统，MCGS嵌入式系统将把计算所需要的计算公式融入系统中，通过在线数据显示和曲线，历史数据和曲线的方式进行显示和保存，用户可通过调用数据库文件回放历史数据，通过现存的Excel文档方式显示历史数据的曲线和完成检测报告。
工控机通过Modbus通讯方式RS232通讯接口与PLC和两台噪声仪通讯，获取原始数据。
工控机与PLC通讯RS232
通讯协议7E1通讯速率9600
工控机与噪声仪1通讯RS232
通讯协议8无1通讯速率19200
工控机与噪声仪2通讯RS232
通讯协议8无1通讯速率19200
温度，湿度，大气压力，集流器压力，进口压力，扭矩通过4-20mA模拟量信号，通过模拟量采集模组（16位精度），将以上传感器的测量数据转换成工程变量（数字变量，模数转换），通过PLC通讯方式发给工控机。
使用PLC作为基本控制和数据采集的优势是，由于PLC作为工业控制系统，在工业使用环境中具有良好的稳定性，工业环境中具有电磁干扰，电源高次谐波干扰，机械振动，腐蚀性气体等这些情况都会对整个系统的稳定性造成影响，PLC适用于各种工业环境，但PLC作为逻辑可编程控制器，适合逻辑控制和少量的数据计算，但作为风机检测系统，不可避免的会使用到大量复杂的数据计算并且需要完成报表，历史数据保存，这样上端就需要上位工控机。
使用工控机而未使用普通商用电脑，原因在于工控机（IndustrialPersonalComputer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。
因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：
1）机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。
2）机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。
3）机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。
4）要求具有连续长时间工作能力。
5）一般采用便于安装的标准机箱（4U标准机箱较为常见）
1.2变频柜
系统将变频器单独成柜，使用山东曲阜嘉信JX300型变频器，电机带编码器，编码器采用欧姆龙E6B2-CWZ6C（600线）编码器，编码器脉冲发给变频器脉冲接口卡，使变频器与电机和电机编码器形成速度闭环，使电机工作的平稳，精度更高。
使用独立的变频柜形成封闭环境，使变频器造成的干扰降到最小。
关于振动传感器
我们选用BZ11系列振动传感器。
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