计算思维与信息前沿技术论文(2)
加油机电磁阀技术论文篇二
电磁阀动作寿命试验系统设计
摘 要：电磁阀动作寿命试验系统设计研究对工业生产有着非常大的意义。传统动作寿命试验方法耗费的时间与成本较大。本文正是在这样的背景下，基于PLC(可编程控制器)控制的电磁阀可靠性及耐久性系统的尝试，同时对其试验系统结构、原理及软硬件设计等运用文字进行详实描述。通过构建此试验系统，对高性能电磁阀的开发提供高效能测试研究借鉴。
关键词：电磁阀;动作寿命试验;可编程控制器。
中图分类号：TH134 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2014) 02-0000-01
一、引言
如今，机电一体化发展步伐加快，尤其是工业生产的复杂及自动化需求对设备性能提出更高的要求。作为流体控制系统的主要元件，电磁阀的动作时间、寿命等指标是系统工作性能得以发挥的关键点[1]。因此，通过实验对电磁阀产品指标的及时、准确测定十分必要。在各项电磁阀试验中，评估工作可靠性的主要试验方法是动作寿命试验。在可编程控制器的基础上，力求设计并实现自动化程度高、可靠性能好和操作简易的试验系统。
二、关于试验系统流路的设计
首先试验环境方面，要求北侧电磁阀入口时气压控制在0―0.8MPa范围内，因此空气压缩机配储气瓶的使用，使得可以压缩空气至气瓶中并保持在1MPa。
在气瓶的出口处，我们可以看到依次有压力表，过滤器及自带压力表(即调压阀)。试验中调压阀是调节气瓶出口压力的主要使用部分。也就是说调压阀可以保证被测电磁阀入口处气压始终保持在符合测试要求的范围内。然后在额定驱动电信号的作用下，可以借助PLC控制使得被测阀逐个开始开关试验并持续循环，以达到规定动作次数为止，完成动作实验寿命的试验工作。
在该系统的试验条件下，我们需要满足实验压力要求的静音无油空气压缩机，该机器应具备高输出压力、高效率及自动调节压力变化或运行功能的条件[2]。包括与被测阀在内的管路连接，都将快换接头与工程塑料软管插接相配合的方式作为首选。该方式不仅可以完全符合耐压性能要求，而且在安装拆卸等方面都十分方便。在保证流体清洁度方面，在管路入口处加装精密空气干燥净化过滤器，这样也避免了对被测阀造成直接或间接影响。而控制空气压缩机电机的起停及被测电磁阀的驱动，则通过PLC控制实现。不过为了方便能够在监控环境下操作，一般通过上下机位控制方式来实现PLC与一体计算机的连接。
三、关于PLC的硬件设计
(一)PLC的选型。PLC输入信号中，一般地由空气压缩机电机起停控制信号、过载保护信号及被测电磁阀的起停控制信号来组成。同时，因为编程可以帮助单按钮进行起停控制及串联输入保护信号，所以在保证经济性的前提下，PLC的开关量输入点数均在3个以上。而其他控制对象还有1个空气压缩机电机、5个被测阀及6个以上的可确定PLC开关量。PLC输出部件工作寿命保证的基础上，被测电磁阀才可以实现连续稳定驱动。在这方面可靠性高、反应速度快及无动作限制的应用类型是晶体管输出型。在综合各种系统要求及性价比因素后，欧姆龙PLC产品ZEN系列中的10C1DT-D-V2及扩展I/O单元较为适合系统要求。(二)输入接线与输出接线。通过对试验系统要求的分析，设计出PLC输入及输出驱动电路。输入系统由空气压缩机电机起停控制按钮SB1、被测电磁起停控制按钮SB2及一路保护信号输入组成。输出驱动的6个SSR(固态继电器)中，SSR控制空气压缩机电机为1个，SSR控制被测电磁阀为5个。而SSR对负载的间接控制，也很好地保护了PLC，实现了对试验系统的可靠性提高。
在PLC的控制程序中，单按钮控制功能，可以实现对空气压缩机电机和被测电磁阀单的按钮起停控制[3]。也就是说，奇数次时，通过空气压缩机电机起停控制按钮来使电机气动并保持工作;偶数次时，还是电机起停控制按钮利用PLC输出使得电机停止。在被测电磁阀上，道理是一样的。
在对空气压缩机电机进行控制时需要的SSR容量较大，对被测电磁阀控制时需要的SSR容量较小。在不同的电压电流等参数下，SSR的选择尤为重要。电磁阀线圈在感性负载的范畴内，并且每个被测电磁阀线圈端口均有单个二极管的反并联，借此实现对泄放回路的保护。空气压缩机电机电路中，FU(快速熔断器)、FR(热继电器)的连串，分别在短路和过载保护方面发挥作用。
除此之外，SSR的使用、保护措施的多重设置、PLC本身的高稳定性，使得试验系统的安全可靠性能得以提高。
四、关于PLC软件的设计
遵照试验系统控制要求以及运行特点，一些技巧的使用，(如顺序控制设计的编程方法、单按钮控制及计数器级联等)使得PLC的程序编写更为便捷。PLC系统程序有初始化子程序与主程序两部分构成。其中，初始化子程序主要应用在关断时间值、电磁阀实验动作次数值等初始化操作及初始值的设置上;主程序主要用来控制空气压缩机电机和电磁阀。
当奇数次启动电机控制按钮时，在没有过载保护功能的前提下，电机工作开始;如果其工作过程无过载保护或者电磁阀动作次数不达设定值，则电动机工作及被测电磁阀动作均恢复停止状态。
五、关于上位机的设计
系统在欧姆龙PLC按键功能设置及修改液晶显示屏功能上，借助PLC内部程序集参数，来大道控制试验系统的目的。不过期操作过程较为繁复，需要专业人员才能适合使用。在试验系统操作人员的监控下，适应现实条件，系统通过上下位机控制方式来连接PLC及PC机。同时利用MCGS软件进行组态，完成上机位程序以实现监控的实时化。另外，上位机里的信息自动记录功能(类似于电磁阀试验动作次数的自动保存记录集报警信息的自动记录等)更加合理，便捷。如此上下级控制方式利用人机界面使得该试验系统不仅操作便捷，而且拥有极高的自动化及可靠性程度。
六、结束语
本系统的形成，尤其是耐久动作试验不断进行，更加证明了其良好的工作整体性能。试验效果表明，该系统运行稳定可靠，操作简单方便且自动化程度较高，无需人员值守，实现了与其设计目的。这也为今后电磁阀测试平台的综合性及高性能研究奠定一定基础。
参考文献：
[1]王建新.TRT系统煤气快切阀驱动装置的集成设计[J].流体机械，2010(38).
[2]王先忧.可编程控制器在配料自动控制系统中的应用[J].机电工程，2013(16).
[3]周兆忠.流量阀液压试验系统的测试与应用[J].机械研究与应用，2003(16).
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