论文总字数：17014字

摘 要

齿轮及齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，作为传递运动和动力的装置其性能直接决定着设备能否正常工作。而水站油站作为齿轮箱试验台重要的辅助系统，为使试验台在长时间的试验过程中能够工作在允许的温度范围内，对水站和油站的控制起到了决定性的作用。

本文对齿轮箱试验台水油站控制系统进行了相关设计，整个控制系统由硬件和软件两部分组成，根据系统的具体要求进行硬件的选型和软件设计，软件的设计主要是通过组态软件wincc实现对水油站的实时监控，从而方便了工作人员实时了解整个试验台运行的状况和相应的控制。相比传统控制系统而言，更加自动化、可视化和智能化。

关键词：齿轮箱试验台 水油站 控制系统 WINCC

ABSTRACT

Gears and gear box as an essential mechanical equipment universal connectivity and power transmission components, motion and power as the transmission device and its performance directly determines whether the device is working properly.The water station petrol station gearbox test rig as important auxiliary systems, in order to test stand trial in a long process to work within the allowable temperature range, the control of water stations and petrol stations played a decisive role.

In this paper, gearbox test rig control system water filling stations were related design, the entire control system consists of both hardware and software components, according to the specific requirements for hardware selection and system software design, software design is mainly through the configuration software wincc to achieve real-time monitoring of water and oil stations, making it easy to understand the real-time status of staff to run the entire test rig and the corresponding control. In contrast, traditional control systems, more automation, visualization and intelligent.

Keywords: gearbox test rig; water petrol stations; control systems; wincc

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内现状和发展趋势 1

1.3 国外现状和发展趋势 2

1.4 课题内容 3

第二章 齿轮箱试验台水油站总体设计 4

2.1 齿轮箱试验台结构及工作原理 4

2.1.1 齿轮箱试验台结构 4

2.1.2 齿轮箱试验台工作原理 5

2.2.2 水油站工作原理 6

2.3水油站测控参数 7

第三章 控制系统硬件设计 10

3.1 系统原理图 10

3.2 PLC选型 10

3.3 传感器选型 11

3.3.1 压力传感器 11

3.3.2 流量传感器 14

3.3.3 温度传感器 14

3.4电气选型 17

3.4.1电机选型 17

3.4.2交流接触器 18

3.4.3空开 19

3.4.4中间继电器 19

3.4.5热继电器 20

3.4.6指示灯 20

第四章 控制系统软件设计 22

4.1 软件功能介绍 22

4.2 软件界面设计、结构层次 23

4.2.1 封面设计 23

4.2.2 登录界面设计 23

4.2.3 参数设置界面设计 24

4.2.4 全貌图设计 25

4.2.5 温度参数、流量参数、压力参数界面设计 26

4.2.6 报警界面设计 28

4.2.7 报表界面设计 29

4.3 软件使用说明 30

结语 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1 研究背景

齿轮及齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，作为传递运动和动力的装置其性能直接决定着设备能否正常工作。但实际中齿轮传动的大量问题是综合性的，不少问题难于进行理论分析和纯数学定量分析，而必须借助试验的方法解决。 通过齿轮箱试验台模拟各工况下的试验对齿轮箱性能的研究具有重要的作用和意义。其中水站油站作为齿轮箱试验台重要的辅助系统，为使试验台在长时间的试验过程中能够工作在允许的温度范围内，对水站和油站的控制起到了决定性的作用。 针对齿轮箱试验台采用的冷却方式，了解齿轮箱试验台需要完成的台架试验，同时结合现代控制技术、通讯技术等特点设计齿轮箱试验台水油站控制系统。与当前生产管理方式和控制技术水平相适应，从而方便工作人员的管理和操作，也为提高齿轮箱试验台中冷却系统的自动化水平。 通过对水油站的控制系统的设计，从而为试验台在试验过程中的冷却环节得到保障，使试验能够正常有序的进行。同时也是学生应用所学知识解决实际问题的课题。

1.2 国内现状和发展趋势

近十年内，中国齿轮箱行业快速发展，行业规模不断扩大。在“十一五”期间，根据国家统计局及中国齿轮专业协会公布的数据，2005-2010年中国齿轮箱行业的工业总产值逐年增加，且同比增幅均在18.00%以上，2009年实现工业总产值781.85亿元，2010年实现工业总产值946.35亿万元。齿轮箱行业已成为中国机械基础件中规模较大的行业。我国齿轮箱行业近年总产值如图1-1所示：

图1-1 中国齿轮箱行业近年来总产值情况

目前中国齿轮箱行业市场供求状况基本平衡，规模增长较快，中国齿轮箱行业销售产值一直保持稳定的增长。根据国家统计局及前瞻研究中心数据，2010-2011年中国齿轮箱制造行业销售利润率保持在13%以上，行业获利能力较强，盈利能力保持平稳的态势。至2011年，我国齿轮箱工业年产值在2000万元以上的企业903家，已形成了国有控股企业、外资独资与合资企业、民营企业三足鼎立的局面，并各具特点。中国齿轮箱工业的基础是由国有控股企业组成，近十年来国有控股企业发展迅速，已发展出多家销售额10亿元以上的企业；外资独资与合资企业技术先进，市场运作比较成熟；民营企业发展迅速，正在进入国际市场，部分企业的销售规模已超过50亿元。根据国家统计局数据表明，在齿轮箱行业中，民营企业的地位越来越显著。

1.3 国外现状和发展趋势

一直以来，欧美国家凭借先进的技术，在国际高端齿轮箱的制造行业中始终占有领先地位，从具体产品市场看，国际工业齿轮箱的市场规模最大，竞争也最激烈。根据前瞻研究中心的行业研究报告，目前，国际工业齿轮箱每年大约有160亿美元的市场规模，但由于工业齿轮箱行业产品种类多样，整体集中度较低，其中前10大制造商市场份额合计约20%。国际高端齿轮箱在产品的设计的先进性、产品的功率密度、噪音指标和测试检测手段仍然比国内的整体水平有较大幅度的领先。

1.4 课题内容

齿轮及齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，作为传递运动和动力的装置其性能直接决定着设备能否正常工作。而水站油站作为齿轮箱试验台重要的辅助系统，为使试验台在长时间的试验过程中能够工作在允许的温度范围内，对水站和油站的控制起到了决定性的作用。本课题就对齿轮箱试验台水油站的控制系统进行了相关设计,总体分为软件设计和硬件设计两大部分。首先，第二章介绍了齿轮箱试验台水油站控制系统的总体设计，其中包括齿轮箱试验台的结构及工作原理、水油站的功能及工作原理、水油站测控参数；其次，第三章介绍了系统的硬件部分设计，其中包括系统原理图、PLC选型、传感器选型、电气选型；最后，第四章介绍了系统软件部分设计，其中包括了软件功能介绍、软件界面设计及结构层次、软件使用说明。以上就是本课题的基本内容。

第二章 齿轮箱试验台水油站总体设计

2.1 齿轮箱试验台结构及工作原理

2.1.1 齿轮箱试验台结构

齿轮箱试验台的构建图2-1，由电气控柜（件1）、塔式皮带轮组（件2）、传动轴承箱（件3）、电机座（件4）、安全栏（件5）、电机（件6）、万向节传动轴（件7）、连接法兰（件8）、T行槽平台（件9）、齿轮箱（件10）、螺旋千斤顶（件11）、齿轮箱固定座（件12）组成。

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