您當(dāng)前的位置：
新聞中心 >> 行業(yè)動態(tài)
進口電磁閥控制系統(tǒng)的耐久設(shè)計-德國萊克LIK品牌
發(fā)布時間:2023/4/21
電磁閥的研發(fā)與應(yīng)用體現(xiàn)了工業(yè)科技的突出位置。而本文著重將PLC作為控制核心基礎(chǔ)，并開展全自動化測試以驗證電磁閥的耐久性。在這個設(shè)計中，將突出檢測電磁閥開關(guān)動作次數(shù)及檢測電磁閥漏氣兩個方面。我將從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)工藝流程開始，對繪制流程圖及選型硬件等進行設(shè)計編寫調(diào)試，以對相關(guān)研究形成理論參考。
關(guān)鍵詞：進口電磁閥；耐久試驗；設(shè)計
中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01
一、引言
進口電磁閥，是指用電磁控制的工業(yè)設(shè)備[1]。其在工業(yè)控制系統(tǒng)中的功用主要體現(xiàn)在調(diào)整介質(zhì)方向、介質(zhì)流量、介質(zhì)速度及其他方面的參數(shù)。電磁閥主要通過與不同電路相配合來達到預(yù)期控制效果，并且控制精度及靈活度在可保證范圍內(nèi)。而電磁閥的主要一項指標(biāo)參數(shù)就是電磁閥的耐久性，故而基于PLC對電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)的設(shè)計是在試驗系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán)。
二、進口電磁閥耐久性試驗設(shè)計基礎(chǔ)
（一）電磁閥耐久性試驗工藝原理。衡量電磁閥性能的一項重要參數(shù)就是電磁閥的耐久性能[2]。耐久性檢測主要方法在于利用持續(xù)的開關(guān)信號給予，來檢測記錄次數(shù)。當(dāng)測試次數(shù)達到相關(guān)要求時，開始對電磁閥進行漏氣檢測，來判定電磁閥的狀況。檢測次數(shù)有兩類，一類為最大耐久性的檢測，其內(nèi)容是電磁閥正常工作狀態(tài)下的極限壽命；另一類是合格次數(shù)的檢測，其內(nèi)容是電磁閥達到設(shè)計要求次數(shù)的合格率。目前，在工業(yè)流程中電磁閥測試如果達到要求次數(shù)，就需要實驗人員將電磁閥取下，并接到氣源上加氣壓以測試電磁閥漏氣情況。
（二）電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計思路。（1）下位機程序設(shè)計思路。一般地，順序設(shè)計法是下位機程序設(shè)計的主要方法。其以試驗工藝為基礎(chǔ)，完成試驗次數(shù)及漏氣檢測等過程�？刂扑畨汉愣ㄖ饕菓�(yīng)用PID控制算法。該程序中還加入報警環(huán)節(jié)設(shè)置，以對系統(tǒng)穩(wěn)定性做到實時監(jiān)控。（2）上位機監(jiān)控畫面設(shè)計思路。該系統(tǒng)在主要工藝流程的組態(tài)上，一般采用MCGS組態(tài)軟件。而下位機的程序?qū)?yīng)畫面還有數(shù)據(jù)給定、警示信號、操作幫助及仿真實驗等等。
三、電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)之硬件設(shè)計
漏氣檢測器的工作原理是：如果進行漏氣測試，回水管內(nèi)液體會全部充滿，此時待測電磁閥已經(jīng)關(guān)閉，在大氣壓力下，回水管內(nèi)的水便不會流出。在向電磁閥門加氣壓時，如果檢測電磁閥沒有發(fā)生漏氣，激光燈光線就會在水的折射；如果發(fā)生漏氣，比重比較小的氣泡就會聚集于導(dǎo)氣處。最后經(jīng)由感光器檢測，形成有效信號。測試完成后，氣體從導(dǎo)氣管中導(dǎo)出。
四、控制系統(tǒng)中下位機程序的設(shè)計
在電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)中，因為其工藝流程順序性較強，所以PLC梯形圖的順序設(shè)計法設(shè)計程序是采用的常見辦法。其過程主要為兩步走，第一步是設(shè)計順序功能圖，第二部是編寫梯形圖[3]。
（一）設(shè)計順序功能：1）次數(shù)檢測環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)起先是對程序進行初始化，以通過上位機得到實際參數(shù)。 當(dāng) M0.1轉(zhuǎn)成活動步，變頻器控制電動機并由PID算法計算出該頻率信號。當(dāng)M0.3轉(zhuǎn)為活動步時，氣壓電磁閥關(guān)閉，并把水壓電磁閥打開。M0.3至M0.6是電磁閥A接受測試步階段，當(dāng)Q1.4是1，A組電磁閥測試遭到屏蔽，顯示測試A電磁閥工作已經(jīng)完成。同樣地，M0.7到1.1是B組測試步階段，M1.2到M1.4是C組測試步階段。2）漏氣檢測環(huán)節(jié)。漏氣檢測，主要是同時對三個待測電磁閥進行檢測的環(huán)節(jié)。激活每個電磁閥測試的活動步分別為M2.1、M2.4及M2.7。當(dāng)符合條件I0.1，就應(yīng)該測試漏氣，否則不檢測漏氣。當(dāng)三個工件都測試完畢后，退出測試并進行下一步。
（二）梯形圖設(shè)計。在該設(shè)計中，從順序功能圖轉(zhuǎn)化到梯形圖，通常采用保停轉(zhuǎn)換方法來與順序功能圖諸環(huán)節(jié)進行對應(yīng)，并評估部分程序。梯形圖的設(shè)計主要有程序初始化、模式選擇、測試開關(guān)、判斷計數(shù)、漏氣檢測、循環(huán)測試及報警等幾個方面[4]。此方面就不一一贅述。
五、控制系統(tǒng)中上位機程序的設(shè)計
（一）建立上位機實時數(shù)據(jù)庫。上位機組態(tài)首先需要內(nèi)部變量的建立，從而使得主畫面里按鈕等連接操作更為方便。該系統(tǒng)所建立的實時數(shù)據(jù)庫里，數(shù)據(jù)對象類型有開關(guān)量及數(shù)據(jù)量兩個方面。開關(guān)量均需建立數(shù)據(jù)對象，尤其是檢測次數(shù)、主測次數(shù)及輔測次數(shù)等數(shù)據(jù)庫的建立更為必要。
（二）選擇設(shè)備和連接通道。選擇設(shè)備主要是PLC及通信參數(shù)的選定。通過相關(guān)工藝流程，我們可以知道：電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入接口6個、開關(guān)量輸出接口16個，模擬量輸入輸出接口各1個。所以選用CPU226是可以滿足開關(guān)量的需求的。不過它由于缺乏模擬量輸入輸出接口的設(shè)置，所以需要擴展該接口模塊。參照CPU226有關(guān)數(shù)據(jù)，其選型是與設(shè)計要求相吻合的。
而連接通道是通過對應(yīng)關(guān)系將實時數(shù)據(jù)庫變量及PLC內(nèi)部地址連接起來，實現(xiàn)上位機對下位機的監(jiān)視控制。
（三）主畫面的繪制、連接。關(guān)于畫面的運行主要是指四個部分――電磁閥測試主控窗口、仿真測試和數(shù)據(jù)記錄、關(guān)于和幫助及開始畫面。
（四）上位機和下位機聯(lián)機調(diào)試。試驗調(diào)試主要是指下位機程序的完善程度及上位機對下位機的控制程度[5]。前一階段，我們通過PLC仿真軟件參與程序調(diào)試，如果沒有達到預(yù)期效果或者正常邏輯順序測試不明顯，則使用實驗室PLC進行再次檢查，并完成相關(guān)調(diào)試。在完成下位機程序后，就需要組態(tài)上位機，及在實驗室環(huán)境進行連接調(diào)試。
六、結(jié)束語
在本設(shè)計中，雖然改進了電磁閥耐久性試驗流程，設(shè)計了上位機與下位機主體程序，但是由于條件所限，對PLC認識不夠，出現(xiàn)了一些問題，比如編寫順序程序圖，添加復(fù)位環(huán)節(jié)等。借助這次設(shè)計，我對本專業(yè)知識構(gòu)架更為了解，責(zé)任意識加強，并計劃對知識體系中的不足進一步完善。
關(guān)鍵詞：進口電磁閥；耐久試驗；設(shè)計
中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01
一、引言
進口電磁閥，是指用電磁控制的工業(yè)設(shè)備[1]。其在工業(yè)控制系統(tǒng)中的功用主要體現(xiàn)在調(diào)整介質(zhì)方向、介質(zhì)流量、介質(zhì)速度及其他方面的參數(shù)。電磁閥主要通過與不同電路相配合來達到預(yù)期控制效果，并且控制精度及靈活度在可保證范圍內(nèi)。而電磁閥的主要一項指標(biāo)參數(shù)就是電磁閥的耐久性，故而基于PLC對電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)的設(shè)計是在試驗系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán)。
二、進口電磁閥耐久性試驗設(shè)計基礎(chǔ)
（一）電磁閥耐久性試驗工藝原理。衡量電磁閥性能的一項重要參數(shù)就是電磁閥的耐久性能[2]。耐久性檢測主要方法在于利用持續(xù)的開關(guān)信號給予，來檢測記錄次數(shù)。當(dāng)測試次數(shù)達到相關(guān)要求時，開始對電磁閥進行漏氣檢測，來判定電磁閥的狀況。檢測次數(shù)有兩類，一類為最大耐久性的檢測，其內(nèi)容是電磁閥正常工作狀態(tài)下的極限壽命；另一類是合格次數(shù)的檢測，其內(nèi)容是電磁閥達到設(shè)計要求次數(shù)的合格率。目前，在工業(yè)流程中電磁閥測試如果達到要求次數(shù)，就需要實驗人員將電磁閥取下，并接到氣源上加氣壓以測試電磁閥漏氣情況。
（二）電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)設(shè)計思路。（1）下位機程序設(shè)計思路。一般地，順序設(shè)計法是下位機程序設(shè)計的主要方法。其以試驗工藝為基礎(chǔ)，完成試驗次數(shù)及漏氣檢測等過程�？刂扑畨汉愣ㄖ饕菓�(yīng)用PID控制算法。該程序中還加入報警環(huán)節(jié)設(shè)置，以對系統(tǒng)穩(wěn)定性做到實時監(jiān)控。（2）上位機監(jiān)控畫面設(shè)計思路。該系統(tǒng)在主要工藝流程的組態(tài)上，一般采用MCGS組態(tài)軟件。而下位機的程序?qū)?yīng)畫面還有數(shù)據(jù)給定、警示信號、操作幫助及仿真實驗等等。
三、電磁閥耐久性試驗控制系統(tǒng)之硬件設(shè)計
漏氣檢測器的工作原理是：如果進行漏氣測試，回水管內(nèi)液體會全部充滿，此時待測電磁閥已經(jīng)關(guān)閉，在大氣壓力下，回水管內(nèi)的水便不會流出。在向電磁閥門加氣壓時，如果檢測電磁閥沒有發(fā)生漏氣，激光燈光線就會在水的折射；如果發(fā)生漏氣，比重比較小的氣泡就會聚集于導(dǎo)氣處。最后經(jīng)由感光器檢測，形成有效信號。測試完成后，氣體從導(dǎo)氣管中導(dǎo)出。
四、控制系統(tǒng)中下位機程序的設(shè)計
在電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)中，因為其工藝流程順序性較強，所以PLC梯形圖的順序設(shè)計法設(shè)計程序是采用的常見辦法。其過程主要為兩步走，第一步是設(shè)計順序功能圖，第二部是編寫梯形圖[3]。
（一）設(shè)計順序功能：1）次數(shù)檢測環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)起先是對程序進行初始化，以通過上位機得到實際參數(shù)。 當(dāng) M0.1轉(zhuǎn)成活動步，變頻器控制電動機并由PID算法計算出該頻率信號。當(dāng)M0.3轉(zhuǎn)為活動步時，氣壓電磁閥關(guān)閉，并把水壓電磁閥打開。M0.3至M0.6是電磁閥A接受測試步階段，當(dāng)Q1.4是1，A組電磁閥測試遭到屏蔽，顯示測試A電磁閥工作已經(jīng)完成。同樣地，M0.7到1.1是B組測試步階段，M1.2到M1.4是C組測試步階段。2）漏氣檢測環(huán)節(jié)。漏氣檢測，主要是同時對三個待測電磁閥進行檢測的環(huán)節(jié)。激活每個電磁閥測試的活動步分別為M2.1、M2.4及M2.7。當(dāng)符合條件I0.1，就應(yīng)該測試漏氣，否則不檢測漏氣。當(dāng)三個工件都測試完畢后，退出測試并進行下一步。
（二）梯形圖設(shè)計。在該設(shè)計中，從順序功能圖轉(zhuǎn)化到梯形圖，通常采用保停轉(zhuǎn)換方法來與順序功能圖諸環(huán)節(jié)進行對應(yīng)，并評估部分程序。梯形圖的設(shè)計主要有程序初始化、模式選擇、測試開關(guān)、判斷計數(shù)、漏氣檢測、循環(huán)測試及報警等幾個方面[4]。此方面就不一一贅述。
五、控制系統(tǒng)中上位機程序的設(shè)計
（一）建立上位機實時數(shù)據(jù)庫。上位機組態(tài)首先需要內(nèi)部變量的建立，從而使得主畫面里按鈕等連接操作更為方便。該系統(tǒng)所建立的實時數(shù)據(jù)庫里，數(shù)據(jù)對象類型有開關(guān)量及數(shù)據(jù)量兩個方面。開關(guān)量均需建立數(shù)據(jù)對象，尤其是檢測次數(shù)、主測次數(shù)及輔測次數(shù)等數(shù)據(jù)庫的建立更為必要。
（二）選擇設(shè)備和連接通道。選擇設(shè)備主要是PLC及通信參數(shù)的選定。通過相關(guān)工藝流程，我們可以知道：電磁閥耐久性試驗系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入接口6個、開關(guān)量輸出接口16個，模擬量輸入輸出接口各1個。所以選用CPU226是可以滿足開關(guān)量的需求的。不過它由于缺乏模擬量輸入輸出接口的設(shè)置，所以需要擴展該接口模塊。參照CPU226有關(guān)數(shù)據(jù)，其選型是與設(shè)計要求相吻合的。
而連接通道是通過對應(yīng)關(guān)系將實時數(shù)據(jù)庫變量及PLC內(nèi)部地址連接起來，實現(xiàn)上位機對下位機的監(jiān)視控制。
（三）主畫面的繪制、連接。關(guān)于畫面的運行主要是指四個部分――電磁閥測試主控窗口、仿真測試和數(shù)據(jù)記錄、關(guān)于和幫助及開始畫面。
（四）上位機和下位機聯(lián)機調(diào)試。試驗調(diào)試主要是指下位機程序的完善程度及上位機對下位機的控制程度[5]。前一階段，我們通過PLC仿真軟件參與程序調(diào)試，如果沒有達到預(yù)期效果或者正常邏輯順序測試不明顯，則使用實驗室PLC進行再次檢查，并完成相關(guān)調(diào)試。在完成下位機程序后，就需要組態(tài)上位機，及在實驗室環(huán)境進行連接調(diào)試。
六、結(jié)束語
在本設(shè)計中，雖然改進了電磁閥耐久性試驗流程，設(shè)計了上位機與下位機主體程序，但是由于條件所限，對PLC認識不夠，出現(xiàn)了一些問題，比如編寫順序程序圖，添加復(fù)位環(huán)節(jié)等。借助這次設(shè)計，我對本專業(yè)知識構(gòu)架更為了解，責(zé)任意識加強，并計劃對知識體系中的不足進一步完善。
020-32399500
