摘 要

和谐机车是我国机车集团和国外合作，吸收了以往机车制造的先进经验，研制出国产化的大功率交流传动电力机车。因为和谐系列机车拥有强大动力的整流逆变系统，使其具有良好的运载能力和使用寿命。为了使大功率整流柜得到良好的冷却，在其电气整流系统中设计了冷却水循环冷却系统，因此其中水泵的性能就关系到了整车整流系统的冷却性能的好坏。本文设计的水泵试验台的作用就是针对机车运用检修后，对其中的水泵性能进行试验的设备。

水泵试验台是通过采集水泵在运行中的各项参数来判断水泵性能，其中参数包括水泵运行的速度、水泵水入口处的真空度、水泵输出水的压力和流量、水泵运行中的温升以及水泵工作的效率。

本文是对和谐机车水泵试验台的电控系统进行了设计，本设计以组态触摸屏设计试验台的人机界面；以数据采集模块对传感器输出的试验参数信号进行采集并通过通讯口传送至人机界面；以PLC输入输出端口对试验中被试水泵驱动电机等一系列部件进行控制。所有触摸屏、数据采集模块和PLC通过数据通讯口使各部分有机结合在一起。试验完成后，通过对观测数据的统计计算，自动判断监测的参数指标是否处于合格范围，形成最终试验结构，并按委托方的要求生成打印报表。

本设计人机界面良好，操作使用方便，自动化程度较高，满足了和谐机车水泵检修后的试验要求。

关键词：机车水泵；试验台；触摸屏；组态软件；

Abstract

The Hexie locomotive is our country Locomotive Group and the overseas cooperation, has absorbed the past locomotive manufacture's advanced experience, developed the high power AC drive electric locomotive. Because the series of locomotives have powerful power rectifier inverter system, so that it has good carrying capacity and service life. In order to make the high power rectifier cabinet has good cooling design of cooling water circulating cooling system in the electric rectifier system, so the pump performance is related to the cooling performance of the vehicle rectifier system is good or bad. The function of the water pump test-bed designed in this paper is to test the performance of the pump after the locomotive is operated and repaired.

The pump test bench is through the various parameters in the operation of the water pump collection to determine the pump performance parameters, which include the pump speed, pump water inlet of the vacuum pump output, water pressure and flow rate, pump running temperature rise and water pump working efficiency.

This is the electronic control system of the locomotive water pump test bench is designed, the design of the test bench design configuration of touch screen man-machine interface; data acquisition module to test parameters of the sensor output signal is collected and transmitted to the communication port through the man-machine interface; PLC input and output port in the test is to control water pump the drive motor and a series of components. All touch screens, data acquisition modules, and PLC combine each part organically through a data communication port. After the test is completed, the monitoring parameters are automatically judged by the statistical calculation of the observed data, and the final test structure is formed, and the printed reports are generated according to the requirements of the entrusting party.

The design of man-machine interface is good, easy to operate and use, high degree of automation, to meet the requirements of the harmonious locomotive water pump after inspection and maintenance.

Key Words：locomotive water pump; test platform; touch screen; configuration software;

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 和谐机车水泵试验台概述 1

1.3 国内外现状 2

1.4 本文设计的内容及文章内容安排 2

第2章 方案论证 4

2.1方案简介 4

2.2 方案选择 5

第3章 硬件设计 8

3.1硬件结构 8

3.1.1 触摸屏控制电路 9

3.1.2 ADAM4017与下位机连接图 10

3.1.3 PLC控制电路图 11

3.2 传感器的选型 12

3.2.1 真空度传感器的选型 12

3.2.3 流量传感器的选型 14

3.2.4 转速传感器的选型 14

3.2.5 轴温传感器的选型 15

3.3 触摸屏的选型 16

3.4 PLC的选型 16

3.5 A/D转换器的选型 17

第4章 软件设计 18

4.1软件类型 18

4.1.1 mcgs嵌入版组态软件设计思想及流程 18

4.1.3组建工程的一般过程： 18

4.1.4 启动界面的设计 19

4.1.5 测试界面的设计 21

4.1.6 数据界面 23

4.1.7 报表界面 26

4.1.8 实时数据库 27

4.1.9 设备窗口 27

4.1.10 运行策略 29

4.2 PLC程序 31

第5章 系统调试 33

5.1 硬件调试 33

5.1 软件调试 33

结论 34

参考文献 35

附录A 36

附录B 37

致 谢 38

绪论

1.1研究背景及意义

我国家长期以来，由于工业体系上的不足和欠缺，一直缺乏大功率、大载重的牵引机车系列，导致了在很长时间内大载重机车依靠进口的尴尬现实，制约了我国铁路运输的快速发展，由于进口机车或者技术的引进，在这方面也导致了资金的大量流失。从2006年开始，我国通过引进外国先进技术对传统机车进行了全面的技术设计和改造，设计生产了以“和谐机车”为代表的大功率、重载交流传动型电力机车，填补了我国在这一区域的空白。改革开放以来中国经济飞速爬升，各种物流业务也迅速发展，对各种货运方式都有很大的依赖和要求，运货量也逐年增加，“和谐机车”的出现极大地促进了我国运输效能和质量。这也是因为“和谐机车”良好的性能，特别是其整流逆变系统性能可靠且稳定。冷却水泵的作用就是给大功率整流变压器降温，使其温度处于一个正常范围，并使其良好地运作。因此机车水泵的各项性能指标直接决定了机车整流系统的性能，所以本次毕业设计的目的就是设计一个水泵试验台，在水泵检修后能检测水泵的各项性能和指标，试验中为适应不同水泵驱动电动机的电压等级能发出指令控制调压器输出对应的电压，以满足水泵驱动电动机不同电压档位，同时试验台显示屏可以直观显示试验中各参数的变化，使操作人员能直观地了解水泵的性能并给出试验结果报表。

1.2 和谐机车水泵试验台概述

首先对和谐机车水泵试验台作出说明：机车水泵试验台的作用是通过试验台自身所带传感器，测量出所测水泵的各项性能指标，从而达到对水泵运行参数的测量、试验的目的。

和谐机车水泵电控试验台，适用于380v，400v，440v这三种电压水泵驱动电动机的水泵运行时的真空度、输出水压、输出流量和工作轴温数据的采集，从而使操作人员能直观地了解该水泵的性能。本设计以mcgs触摸屏为显示和核心，以A/D转换器来采集各传感器输出的模拟信号，以plc来检测试验台中的开关量输入和输出开关量以控制试验台各部分的电机运行，并可以实现试验报表数据打印，直接利用触摸屏来控制系统的功能。软件编程分为昆仑通泰的mcgs触摸屏嵌入版的程序和三菱公司FX2N系列plc程序，在下面会详细介绍。硬件系统会在电气图详细给出。本设计总体实现了数据采集和控制功能，人机界面良好，控制简单。

1.3 国内外现状

在较长的一段时间，我国的水泵测试技术都是相当原始和落后的。许多水泵测试单位都手动地去进行试验，甚至于手工地绘制曲线，绘制表格，费时费力，并且精度无法稳定和提高。