在單螺桿泵性能測試系統中，針對重要測試參數(流量-轉速、功率-轉速)之間的函數關系，研究了采用線性最小二乘法對采集的數據進行曲線擬合，用VBScript腳本語言編程形成流量-轉速特征曲線和功率-轉速特征曲線的方法;同時，介紹了在上位組態軟件WINCC和VB的編程環境下，使用TeeChart控件繪制特征曲線的方法，并給出了相關代碼。測試系統的程序開發采用C/S結構和SQL　Server數據庫，數據來源于WINCC系統，數據庫前臺開發工具選用Visual　Basic　6.0，數據庫控件選用TeeChart組件。采用該方法可有效剔除干擾數據，減少測試誤差，提高單螺桿泵測試系統數據分析處理的準確性。

　　為了保證螺桿泵在實際工作中能夠安全穩定地運行，在出廠前，都要對螺桿泵進行嚴格的性能測試。單螺桿泵的性能測試是辨別產品優劣、保證單螺桿泵系統(由于實際工程所要測試的螺桿泵的電動機、減速器和奈莫泵體已連為一體，因此，簡稱為單螺桿泵系統)性能穩定和促進產品升級的重要手段。在單螺桿泵性能測試中，根據在不同工作參數下采集的測試數據，繪制出單螺桿泵的特征曲線，準確地反映單螺桿泵的工作特性，對判斷產品的質量和性能優劣具有重要意義;同時，也可為單螺桿泵的設計、制造與技術改進提供重要依據。

1、測試系統

　　本測試系統以德國耐馳(蘭州)泵業有限公司的單螺桿泵性能測試系統為研究對象，試驗裝置分為4套相對獨立的測試管路，且共用1個循環水箱，設計容積為12m³。根據國標GB9064—88《螺桿泵試驗方法》的要求，本測試系統對數據實時采集與處理進行了重新設計，綜合運用了PLC控制、計算機網絡、通信和數據庫等技術，實現了信號采集、傳輸與分析處理的一體化和網絡化。該測試系統以西門子S7-300PLC作為下位機，完成單螺桿泵性能測試系統的數據采集及處理，用WINCC組態軟件和SQL　Server數據庫作為上位機，進行測試系統的開發及特征曲線的繪制。

　　1.1、測試系統的硬件結構及通信組成

　　本測試系統的硬件主要由單螺桿泵系統、電動機調速模塊、進口壓力檢測控制裝置、出口壓力檢測控制裝置、流量檢測單元及控制單元等組成。單螺桿泵系統是由電動機、減速器和奈莫泵體組成。電動機調速模塊由變頻器連接電動機組成，變頻器采用西門子MicroMaster440，可通過其配置的PROFIBUS通信模塊直接接入PROFIBUS-DP總線，與PLC組成網絡連接，實現單螺桿泵轉子無級調速。對于電動機的電壓、電流、功率和轉速等參數通過變頻器和PLC的PROFIBUS通信網絡采集。進口壓力檢測控制裝置由加壓泵和進口壓力變送器組成，出口壓力檢測控制裝置由電動調節閥和出口壓力變送器組成，流量檢測單元由電磁流量計組成。

　　利用PLC的D/A 轉換模塊，實現電動調節閥的PID閉環控制，PLC根據單螺桿泵出口壓力設定值與實際出口壓力反饋值之間的差值，計算所需的頻率值，并將該值輸出到變頻器的模擬量輸入口。變頻器則相應地改變頻率，調整電動機轉速，電動調節閥也相應地根據PLC的控制，調節單螺桿泵的出口閥門開度，達到調整單螺桿泵出口壓力的目的，形成閉環控制。通過PLC的A/D轉換模塊，采集現場的壓力和流量信號，實現單螺桿泵的入口壓力和出口壓力的無級調節，完成單螺桿泵進出口壓力和進出口流量參數的檢測及數據采集。

　　操作站采用工業控制計算機，通過西門子工業以太網卡CP5611與下位機PLC進行通信連接，完成數據的實時傳輸。控制單元選擇西門子S7-300系列PLC作為主控制器，選用CPU　315-2DP作為核心控制單元，它集成總線接口PROFIBUS-DP，直接掛接于PROFIBUS-DP現場總線。單螺桿泵測試系統硬件部分結構如圖1所示。

圖1　單螺桿泵測試系統硬件結構圖

　　1.2、測試系統的軟件組成

　　上位機軟件部分的設計主要在WINCC上位組態軟件和SQL　Server數據庫的基礎上完成。數據庫前臺開發工具選用Visual　Basic　6.0，數據庫控件選用TeeChart組件。

　　1.3、特征曲線的實現方法

　　在WINCC友好界面下進行組態、編程和數據管理，能夠顯示實時數據，生成實時數據曲線;但是因為系統自動生成的曲線達不到要求的精度，本文通過線性最小二乘法對特征曲線進行擬合，插入TeeChart控件實現特征曲線的繪制。TeeChart控件組中主要包含Tchart、TDBChart和TQBChart　3個類，TChart類是TeeChart類庫中最主要的類，可以使用它創建給定數據序列的統計圖表。TDBChart和數據庫連接，可實現趨勢顯示。用VBScript腳本語言實現WINCC與SQL　Server數據庫的數據交換，通過VBScript訪問ActiveX 控件TeeChart。在單螺桿泵性能測試系中，采用TDBChart控件實現與自定義數據庫SQL　Server的連接，對特征曲線進行繪制[5-6]。

　　1.4、測試軟件的程序流程

　　根據上述單螺桿泵性能測試系統的設計要求，制訂了詳細的程序流程，如圖2所示。

圖2　測試軟件程序流程圖

　　在WINCC系統中判斷是否進行新試驗，如果進行新試驗，在輸入產品型號、訂單號等各種參數后，進入測試系統主界面。測試系統分3大模塊，即性能試驗、運轉試驗和靜壓試驗。對電動機設定運轉頻率，進行PID調節后，開始定時采集測試數據，數據被保存到SQL　Server數據庫中。從數據庫中調取數據并進行數據處理，利用TeeChart控件進行曲線擬合并繪制圖線;然后查看和打印線，完成測試。如果不進行新試驗，選擇歷史查詢，則根據測試機的機器號進行查看和打印曲線。

結語

　　針對單螺桿泵性能測試系統的特征曲線進行了研究。在上位組態軟件WINCC和VB的編程環境下，應用最小二乘法擬合特征曲線，用TeeChart控件繪制曲線，有效地剔除了干擾數據，減少由數據造成的測試誤差，提高了數據分析處理的準確性。該特征曲線可以為企業分析單螺桿泵產品質量、改進工藝提供決策依據，有助于提高產品的性能和質量，使企業更具競爭力。