摘 要

針對目前汽車?yán)鋮s水泵出廠后長期高溫運(yùn)行出現(xiàn)的泄漏故障率較高的問題，本文設(shè)計(jì)了一套基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場實(shí)際測試表明系統(tǒng)具有可靠性高、操作簡單、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理等優(yōu)點(diǎn)，并對系統(tǒng)的未來發(fā)展方向提出了展望。

【關(guān)鍵詞】汽車?yán)鋮s水泵 耐久性測試 PLC 組態(tài)軟件

汽車?yán)鋮s水泵對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻，保障發(fā)動機(jī)在一定溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。若水泵存在泄漏，超過一定密封要求，對發(fā)動機(jī)的性能、功率、壽命及安全等方面將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至使汽車不能正常工作。根據(jù)QC/T288.2-2001“汽車發(fā)動機(jī)冷卻水泵試驗(yàn)方法”中的密封性試驗(yàn)、汽蝕試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)，僅僅是水泵的出廠試驗(yàn)，而對于長期高溫使用中的密封性質(zhì)量隱患并未做出可靠的測試。

針對此問題，本文結(jié)合設(shè)計(jì)了一種基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，在汽車水泵按預(yù)先定的測試轉(zhuǎn)速在設(shè)定水溫中連續(xù)運(yùn)行后，檢測汽車水泵有無泄漏的情況發(fā)生，以此對其耐久性進(jìn)行測試。該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于某汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)組成如圖1所示。整個系統(tǒng)由電機(jī)組調(diào)速控制子系統(tǒng)、溫控子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中PLC為控制核心，通過RS-485協(xié)議和變頻器、溫控器進(jìn)行通訊，一方面控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，模擬出汽車行駛時(shí)加減速以及恒速模式；另一方面控制加熱器來對冷卻水加熱，提供汽車水泵運(yùn)行過程中的熱水。

1.1 調(diào)速控制子系統(tǒng)

由PLC、變頻器、電機(jī)、水泵等組成。為了提高工作效率采用一拖六的控制方案，即一臺PLC控制6臺水泵，PLC 通過RS-485選定工作電機(jī)并控制變頻器來調(diào)節(jié)相應(yīng)編號發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用皮帶輪帶動水泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而模擬出人駕駛汽車加減速以及恒速的模式。

1.2 溫控子系統(tǒng)

由熱電偶、溫控器、固態(tài)繼電器等構(gòu)成。當(dāng)熱電偶檢測水溫低于PLC的設(shè)定時(shí)，PLC通過RS-485與溫控器通訊，控制加熱器對水進(jìn)行加熱，相反，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，PLC輸出信號通過溫控器使加熱器停止加熱。

1.3 參數(shù)設(shè)置

由觸摸屏和PLC構(gòu)成，測試人員根據(jù)待測水泵參數(shù)自行設(shè)置水溫和轉(zhuǎn)速以及加減速時(shí)間。為了使測試效果更為準(zhǔn)確，仿真環(huán)境更為逼真，變頻器提供了15段速的速度設(shè)置。RS-232與PLC通訊實(shí)現(xiàn)整個測試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線測試。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 調(diào)速系統(tǒng)

PLC選用臺達(dá)DVP20EH00T型PLC，100-240VAC電源供電、晶體管輸出、12路輸入、8路輸出。變頻器選用臺達(dá)VFD150F43風(fēng)水及專用型變頻器，多段速指令0-15選擇。R、S、T接三相電源，U、V、W通過熔斷器接三相電機(jī)，P/B1與B2之間接剎車電阻，剎車電阻的阻值是根據(jù)電機(jī)的功率選定的。根據(jù)說明書的說明，15KW的電機(jī)選用的電阻式1000W，50Ω的電阻。接地端子是以特種方式接地的。AFM、ACM分別是模擬電壓輸出端、模擬控制信號共同端，AFM輸出的信號經(jīng)過電阻和電流計(jì)與ACM相連。SG+與SG-是RS-485通訊口，通過RS-485總線與PLC進(jìn)行通訊，接收PLC發(fā)出的指令，然后完成相應(yīng)的操作。

通訊參數(shù)設(shè)置：通訊口用COM2，通訊格式為ASCII模式。在PLC中，D1120是16位的數(shù)據(jù)寄存器，通過設(shè)置PLC中16位數(shù)據(jù)寄存器D1120數(shù)值，將PLC的通訊協(xié)議與待通訊的從機(jī)保持一致。本系統(tǒng)程序中，D1120=HA6，即通訊頻率為38400bps，數(shù)據(jù)長度為7位，偶校驗(yàn)，1位停止位。M1120置1，即設(shè)定好PLC COM2口通訊協(xié)議。變頻器中通訊設(shè)置的參數(shù)與PLC一致，通訊地址設(shè)為1，通訊傳輸速度為38400bps，通訊格式為7 bit for ASCII。

2.2 溫控系統(tǒng)

溫控器采用臺達(dá)DTA標(biāo)準(zhǔn)功能型溫度控制器，溫度傳感器采用工業(yè)用熱電阻WZC，其類別為銅熱電阻，測溫范圍-50℃-100℃。固態(tài)繼電器采用GJ10-W交流過零型。溫控器通訊參數(shù)設(shè)置要與PLC一致，通訊速率：38400bps，通訊格式：7E1協(xié)議即7位數(shù)據(jù)長，偶校驗(yàn)，1位停止位。

系統(tǒng)采用PID控制方式，溫控器接入熱電阻后可以感應(yīng)到外界溫度，從而使溫控器采用相應(yīng)的操作。當(dāng)溫度沒有達(dá)到要求的溫度時(shí)，加熱器開始工作，對水進(jìn)行加熱。在溫控器工作前，先閉合總開關(guān)QK1，后等待PLC控制溫控器工作。當(dāng)PLC的Y0線圈得電，溫控器開始工作，通過感應(yīng)水的溫度，采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度時(shí)，輸出的信號通過固態(tài)繼電器GJ10-W隔離后，驅(qū)動電流流過加熱器，從而對水進(jìn)行加熱。

2.3 觸摸屏

觸摸屏采用昆侖通態(tài)的TPC7062Hi，該觸摸屏以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻600Hz），采用7寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480）和四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×1024）。外部接口RS232、RS485、USB2.0、RJ45各一個。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 MCGS軟件設(shè)計(jì)

MCGS軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)子程序和觸摸屏子程序兩部分。上位機(jī)子程序主要包括主控界面、遠(yuǎn)程監(jiān)控界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢界面等，如圖2所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)可視化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，操作界面如圖3所示。

觸摸屏子程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化、參數(shù)設(shè)定、現(xiàn)場運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷等。其中參數(shù)設(shè)定界面又分為溫度參數(shù)設(shè)定界面和變頻器參數(shù)設(shè)定界面。

3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC的程序是在WPLSoft_V2.33環(huán)境下，用梯形圖進(jìn)行編程。采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，在不同的模塊中分別實(shí)現(xiàn)溫控、轉(zhuǎn)速控制等任務(wù)，方便程序修改與維護(hù)。PLC程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語

基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)集多種技術(shù)于一體，自動化程度高、抗干擾能力強(qiáng)，操作簡單，已經(jīng)成功用于汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。隨著技術(shù)深入，該系統(tǒng)有望利用高性能的水泵振動試驗(yàn)臺，更逼真地模擬汽車在不同路面的運(yùn)行環(huán)境，更進(jìn)一步完善測試系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽卡，鄒登紀(jì).淺議微型汽車用發(fā)動機(jī)水泵水封密封性的改善[J].裝備制造技術(shù)，2010（7）：139-140.

[2]吳建港，冷永剛，楊彩云.基于終端服務(wù)的水泵機(jī)組遠(yuǎn)程在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)[J].自動化與儀表，2004（2）：38-40.

[3]曹恒，張周岳，董如金，李曉雪，吳昊.實(shí)時(shí)機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2009（7）：90-92.

[4]張忠義.基于C8051F120的水泵全性能測試系統(tǒng)的研究[J].制造業(yè)自動化，2011（9）：40-42.

[5]鐘紹俊，解建，程永恩.汽車發(fā)動機(jī)冷卻水泵可靠性測試[J].機(jī)床與液壓，2009，37（1）：120-123.

作者簡介

王喜昌（1973-），男，河南省魯山縣人。電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生學(xué)位?，F(xiàn)為河南省直網(wǎng)管中心高級講師、主任。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合管理、網(wǎng)絡(luò)安全等。

作者單位

河南省直網(wǎng)管中心 河南省鄭州市 450001endprint

摘 要

針對目前汽車?yán)鋮s水泵出廠后長期高溫運(yùn)行出現(xiàn)的泄漏故障率較高的問題，本文設(shè)計(jì)了一套基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場實(shí)際測試表明系統(tǒng)具有可靠性高、操作簡單、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理等優(yōu)點(diǎn)，并對系統(tǒng)的未來發(fā)展方向提出了展望。

【關(guān)鍵詞】汽車?yán)鋮s水泵 耐久性測試 PLC 組態(tài)軟件

汽車?yán)鋮s水泵對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻，保障發(fā)動機(jī)在一定溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。若水泵存在泄漏，超過一定密封要求，對發(fā)動機(jī)的性能、功率、壽命及安全等方面將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至使汽車不能正常工作。根據(jù)QC/T288.2-2001“汽車發(fā)動機(jī)冷卻水泵試驗(yàn)方法”中的密封性試驗(yàn)、汽蝕試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)，僅僅是水泵的出廠試驗(yàn)，而對于長期高溫使用中的密封性質(zhì)量隱患并未做出可靠的測試。

針對此問題，本文結(jié)合設(shè)計(jì)了一種基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，在汽車水泵按預(yù)先定的測試轉(zhuǎn)速在設(shè)定水溫中連續(xù)運(yùn)行后，檢測汽車水泵有無泄漏的情況發(fā)生，以此對其耐久性進(jìn)行測試。該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于某汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)組成如圖1所示。整個系統(tǒng)由電機(jī)組調(diào)速控制子系統(tǒng)、溫控子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中PLC為控制核心，通過RS-485協(xié)議和變頻器、溫控器進(jìn)行通訊，一方面控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，模擬出汽車行駛時(shí)加減速以及恒速模式；另一方面控制加熱器來對冷卻水加熱，提供汽車水泵運(yùn)行過程中的熱水。

1.1 調(diào)速控制子系統(tǒng)

由PLC、變頻器、電機(jī)、水泵等組成。為了提高工作效率采用一拖六的控制方案，即一臺PLC控制6臺水泵，PLC 通過RS-485選定工作電機(jī)并控制變頻器來調(diào)節(jié)相應(yīng)編號發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用皮帶輪帶動水泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而模擬出人駕駛汽車加減速以及恒速的模式。

1.2 溫控子系統(tǒng)

由熱電偶、溫控器、固態(tài)繼電器等構(gòu)成。當(dāng)熱電偶檢測水溫低于PLC的設(shè)定時(shí)，PLC通過RS-485與溫控器通訊，控制加熱器對水進(jìn)行加熱，相反，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，PLC輸出信號通過溫控器使加熱器停止加熱。

1.3 參數(shù)設(shè)置

由觸摸屏和PLC構(gòu)成，測試人員根據(jù)待測水泵參數(shù)自行設(shè)置水溫和轉(zhuǎn)速以及加減速時(shí)間。為了使測試效果更為準(zhǔn)確，仿真環(huán)境更為逼真，變頻器提供了15段速的速度設(shè)置。RS-232與PLC通訊實(shí)現(xiàn)整個測試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線測試。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 調(diào)速系統(tǒng)

PLC選用臺達(dá)DVP20EH00T型PLC，100-240VAC電源供電、晶體管輸出、12路輸入、8路輸出。變頻器選用臺達(dá)VFD150F43風(fēng)水及專用型變頻器，多段速指令0-15選擇。R、S、T接三相電源，U、V、W通過熔斷器接三相電機(jī)，P/B1與B2之間接剎車電阻，剎車電阻的阻值是根據(jù)電機(jī)的功率選定的。根據(jù)說明書的說明，15KW的電機(jī)選用的電阻式1000W，50Ω的電阻。接地端子是以特種方式接地的。AFM、ACM分別是模擬電壓輸出端、模擬控制信號共同端，AFM輸出的信號經(jīng)過電阻和電流計(jì)與ACM相連。SG+與SG-是RS-485通訊口，通過RS-485總線與PLC進(jìn)行通訊，接收PLC發(fā)出的指令，然后完成相應(yīng)的操作。

通訊參數(shù)設(shè)置：通訊口用COM2，通訊格式為ASCII模式。在PLC中，D1120是16位的數(shù)據(jù)寄存器，通過設(shè)置PLC中16位數(shù)據(jù)寄存器D1120數(shù)值，將PLC的通訊協(xié)議與待通訊的從機(jī)保持一致。本系統(tǒng)程序中，D1120=HA6，即通訊頻率為38400bps，數(shù)據(jù)長度為7位，偶校驗(yàn)，1位停止位。M1120置1，即設(shè)定好PLC COM2口通訊協(xié)議。變頻器中通訊設(shè)置的參數(shù)與PLC一致，通訊地址設(shè)為1，通訊傳輸速度為38400bps，通訊格式為7 bit for ASCII。

2.2 溫控系統(tǒng)

溫控器采用臺達(dá)DTA標(biāo)準(zhǔn)功能型溫度控制器，溫度傳感器采用工業(yè)用熱電阻WZC，其類別為銅熱電阻，測溫范圍-50℃-100℃。固態(tài)繼電器采用GJ10-W交流過零型。溫控器通訊參數(shù)設(shè)置要與PLC一致，通訊速率：38400bps，通訊格式：7E1協(xié)議即7位數(shù)據(jù)長，偶校驗(yàn)，1位停止位。

系統(tǒng)采用PID控制方式，溫控器接入熱電阻后可以感應(yīng)到外界溫度，從而使溫控器采用相應(yīng)的操作。當(dāng)溫度沒有達(dá)到要求的溫度時(shí)，加熱器開始工作，對水進(jìn)行加熱。在溫控器工作前，先閉合總開關(guān)QK1，后等待PLC控制溫控器工作。當(dāng)PLC的Y0線圈得電，溫控器開始工作，通過感應(yīng)水的溫度，采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度時(shí)，輸出的信號通過固態(tài)繼電器GJ10-W隔離后，驅(qū)動電流流過加熱器，從而對水進(jìn)行加熱。

2.3 觸摸屏

觸摸屏采用昆侖通態(tài)的TPC7062Hi，該觸摸屏以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻600Hz），采用7寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480）和四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×1024）。外部接口RS232、RS485、USB2.0、RJ45各一個。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 MCGS軟件設(shè)計(jì)

MCGS軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)子程序和觸摸屏子程序兩部分。上位機(jī)子程序主要包括主控界面、遠(yuǎn)程監(jiān)控界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢界面等，如圖2所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)可視化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，操作界面如圖3所示。

觸摸屏子程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化、參數(shù)設(shè)定、現(xiàn)場運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷等。其中參數(shù)設(shè)定界面又分為溫度參數(shù)設(shè)定界面和變頻器參數(shù)設(shè)定界面。

3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC的程序是在WPLSoft_V2.33環(huán)境下，用梯形圖進(jìn)行編程。采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，在不同的模塊中分別實(shí)現(xiàn)溫控、轉(zhuǎn)速控制等任務(wù)，方便程序修改與維護(hù)。PLC程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語

基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)集多種技術(shù)于一體，自動化程度高、抗干擾能力強(qiáng)，操作簡單，已經(jīng)成功用于汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。隨著技術(shù)深入，該系統(tǒng)有望利用高性能的水泵振動試驗(yàn)臺，更逼真地模擬汽車在不同路面的運(yùn)行環(huán)境，更進(jìn)一步完善測試系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽卡，鄒登紀(jì).淺議微型汽車用發(fā)動機(jī)水泵水封密封性的改善[J].裝備制造技術(shù)，2010（7）：139-140.

[2]吳建港，冷永剛，楊彩云.基于終端服務(wù)的水泵機(jī)組遠(yuǎn)程在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)[J].自動化與儀表，2004（2）：38-40.

[3]曹恒，張周岳，董如金，李曉雪，吳昊.實(shí)時(shí)機(jī)泵狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2009（7）：90-92.

[4]張忠義.基于C8051F120的水泵全性能測試系統(tǒng)的研究[J].制造業(yè)自動化，2011（9）：40-42.

[5]鐘紹俊，解建，程永恩.汽車發(fā)動機(jī)冷卻水泵可靠性測試[J].機(jī)床與液壓，2009，37（1）：120-123.

作者簡介

王喜昌（1973-），男，河南省魯山縣人。電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生學(xué)位?，F(xiàn)為河南省直網(wǎng)管中心高級講師、主任。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合管理、網(wǎng)絡(luò)安全等。

作者單位

河南省直網(wǎng)管中心 河南省鄭州市 450001endprint

摘 要

針對目前汽車?yán)鋮s水泵出廠后長期高溫運(yùn)行出現(xiàn)的泄漏故障率較高的問題，本文設(shè)計(jì)了一套基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場實(shí)際測試表明系統(tǒng)具有可靠性高、操作簡單、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理等優(yōu)點(diǎn)，并對系統(tǒng)的未來發(fā)展方向提出了展望。

【關(guān)鍵詞】汽車?yán)鋮s水泵 耐久性測試 PLC 組態(tài)軟件

汽車?yán)鋮s水泵對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻，保障發(fā)動機(jī)在一定溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)行。若水泵存在泄漏，超過一定密封要求，對發(fā)動機(jī)的性能、功率、壽命及安全等方面將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至使汽車不能正常工作。根據(jù)QC/T288.2-2001“汽車發(fā)動機(jī)冷卻水泵試驗(yàn)方法”中的密封性試驗(yàn)、汽蝕試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)，僅僅是水泵的出廠試驗(yàn)，而對于長期高溫使用中的密封性質(zhì)量隱患并未做出可靠的測試。

針對此問題，本文結(jié)合設(shè)計(jì)了一種基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)，在汽車水泵按預(yù)先定的測試轉(zhuǎn)速在設(shè)定水溫中連續(xù)運(yùn)行后，檢測汽車水泵有無泄漏的情況發(fā)生，以此對其耐久性進(jìn)行測試。該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于某汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)組成如圖1所示。整個系統(tǒng)由電機(jī)組調(diào)速控制子系統(tǒng)、溫控子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中PLC為控制核心，通過RS-485協(xié)議和變頻器、溫控器進(jìn)行通訊，一方面控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，模擬出汽車行駛時(shí)加減速以及恒速模式；另一方面控制加熱器來對冷卻水加熱，提供汽車水泵運(yùn)行過程中的熱水。

1.1 調(diào)速控制子系統(tǒng)

由PLC、變頻器、電機(jī)、水泵等組成。為了提高工作效率采用一拖六的控制方案，即一臺PLC控制6臺水泵，PLC 通過RS-485選定工作電機(jī)并控制變頻器來調(diào)節(jié)相應(yīng)編號發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用皮帶輪帶動水泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而模擬出人駕駛汽車加減速以及恒速的模式。

1.2 溫控子系統(tǒng)

由熱電偶、溫控器、固態(tài)繼電器等構(gòu)成。當(dāng)熱電偶檢測水溫低于PLC的設(shè)定時(shí)，PLC通過RS-485與溫控器通訊，控制加熱器對水進(jìn)行加熱，相反，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，PLC輸出信號通過溫控器使加熱器停止加熱。

1.3 參數(shù)設(shè)置

由觸摸屏和PLC構(gòu)成，測試人員根據(jù)待測水泵參數(shù)自行設(shè)置水溫和轉(zhuǎn)速以及加減速時(shí)間。為了使測試效果更為準(zhǔn)確，仿真環(huán)境更為逼真，變頻器提供了15段速的速度設(shè)置。RS-232與PLC通訊實(shí)現(xiàn)整個測試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線測試。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 調(diào)速系統(tǒng)

PLC選用臺達(dá)DVP20EH00T型PLC，100-240VAC電源供電、晶體管輸出、12路輸入、8路輸出。變頻器選用臺達(dá)VFD150F43風(fēng)水及專用型變頻器，多段速指令0-15選擇。R、S、T接三相電源，U、V、W通過熔斷器接三相電機(jī)，P/B1與B2之間接剎車電阻，剎車電阻的阻值是根據(jù)電機(jī)的功率選定的。根據(jù)說明書的說明，15KW的電機(jī)選用的電阻式1000W，50Ω的電阻。接地端子是以特種方式接地的。AFM、ACM分別是模擬電壓輸出端、模擬控制信號共同端，AFM輸出的信號經(jīng)過電阻和電流計(jì)與ACM相連。SG+與SG-是RS-485通訊口，通過RS-485總線與PLC進(jìn)行通訊，接收PLC發(fā)出的指令，然后完成相應(yīng)的操作。

通訊參數(shù)設(shè)置：通訊口用COM2，通訊格式為ASCII模式。在PLC中，D1120是16位的數(shù)據(jù)寄存器，通過設(shè)置PLC中16位數(shù)據(jù)寄存器D1120數(shù)值，將PLC的通訊協(xié)議與待通訊的從機(jī)保持一致。本系統(tǒng)程序中，D1120=HA6，即通訊頻率為38400bps，數(shù)據(jù)長度為7位，偶校驗(yàn)，1位停止位。M1120置1，即設(shè)定好PLC COM2口通訊協(xié)議。變頻器中通訊設(shè)置的參數(shù)與PLC一致，通訊地址設(shè)為1，通訊傳輸速度為38400bps，通訊格式為7 bit for ASCII。

2.2 溫控系統(tǒng)

溫控器采用臺達(dá)DTA標(biāo)準(zhǔn)功能型溫度控制器，溫度傳感器采用工業(yè)用熱電阻WZC，其類別為銅熱電阻，測溫范圍-50℃-100℃。固態(tài)繼電器采用GJ10-W交流過零型。溫控器通訊參數(shù)設(shè)置要與PLC一致，通訊速率：38400bps，通訊格式：7E1協(xié)議即7位數(shù)據(jù)長，偶校驗(yàn)，1位停止位。

系統(tǒng)采用PID控制方式，溫控器接入熱電阻后可以感應(yīng)到外界溫度，從而使溫控器采用相應(yīng)的操作。當(dāng)溫度沒有達(dá)到要求的溫度時(shí)，加熱器開始工作，對水進(jìn)行加熱。在溫控器工作前，先閉合總開關(guān)QK1，后等待PLC控制溫控器工作。當(dāng)PLC的Y0線圈得電，溫控器開始工作，通過感應(yīng)水的溫度，采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度時(shí)，輸出的信號通過固態(tài)繼電器GJ10-W隔離后，驅(qū)動電流流過加熱器，從而對水進(jìn)行加熱。

2.3 觸摸屏

觸摸屏采用昆侖通態(tài)的TPC7062Hi，該觸摸屏以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻600Hz），采用7寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480）和四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×1024）。外部接口RS232、RS485、USB2.0、RJ45各一個。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 MCGS軟件設(shè)計(jì)

MCGS軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)子程序和觸摸屏子程序兩部分。上位機(jī)子程序主要包括主控界面、遠(yuǎn)程監(jiān)控界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢界面等，如圖2所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)可視化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，操作界面如圖3所示。

觸摸屏子程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化、參數(shù)設(shè)定、現(xiàn)場運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷等。其中參數(shù)設(shè)定界面又分為溫度參數(shù)設(shè)定界面和變頻器參數(shù)設(shè)定界面。

3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

PLC的程序是在WPLSoft_V2.33環(huán)境下，用梯形圖進(jìn)行編程。采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，在不同的模塊中分別實(shí)現(xiàn)溫控、轉(zhuǎn)速控制等任務(wù)，方便程序修改與維護(hù)。PLC程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語

基于PLC的汽車水泵耐久性自動網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)集多種技術(shù)于一體，自動化程度高、抗干擾能力強(qiáng)，操作簡單，已經(jīng)成功用于汽車水泵生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。隨著技術(shù)深入，該系統(tǒng)有望利用高性能的水泵振動試驗(yàn)臺，更逼真地模擬汽車在不同路面的運(yùn)行環(huán)境，更進(jìn)一步完善測試系統(tǒng)。

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作者簡介

王喜昌（1973-），男，河南省魯山縣人。電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)碩士研究生學(xué)位?，F(xiàn)為河南省直網(wǎng)管中心高級講師、主任。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合管理、網(wǎng)絡(luò)安全等。

作者單位

河南省直網(wǎng)管中心 河南省鄭州市 450001endprint