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    電磁閥控制系統(tǒng)的耐久設(shè)計(jì)

    2014-01-01 00:00:00張琦
    數(shù)字化用戶 2014年3期

    【摘 要】本文探討了電磁閥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)知識(shí),及其在現(xiàn)在工業(yè)化領(lǐng)域的發(fā)展,闡述了電磁閥耐久試驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)策略。

    【關(guān)鍵詞】電磁閥 系統(tǒng) PLC 設(shè)計(jì)

    一、前言

    電磁閥是我們所熟知的一種自動(dòng)化儀表執(zhí)行器,作為與企業(yè)安全生產(chǎn)直接相關(guān)的重要工業(yè)產(chǎn)品,在眾多領(lǐng)域有著不可或缺舉足輕重的地位。由于電磁閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用安全,工作可靠,功率微小,成批產(chǎn)品的性能一致性好,在國(guó)外已被廣泛地應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等許多方面。

    二、電磁閥控制的相關(guān)知識(shí)

    (一)電磁閥(Electromagnetic valve)是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備,是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件,屬于執(zhí)行器,并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制,而控制的精度和靈活性都能夠保證。

    (二)工作原理

    電磁閥里有密閉的腔,在不同位置開(kāi)有通孔,每個(gè)孔連接不同的油管,腔中間是活塞,兩面是兩塊電磁鐵,哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊,通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉不同的排油孔,而進(jìn)油孔是常開(kāi)的,液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管,然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞,活塞又帶動(dòng)活塞桿,活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

    (三)PLC即可編程邏輯控制器

    可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

    三、總體設(shè)計(jì)方案及思路

    (一)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

    傳統(tǒng)式以繼電器為主的電機(jī)控制系統(tǒng)中, 每當(dāng)變更設(shè)計(jì)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)幾乎都要重新制作, 不但費(fèi)時(shí)又費(fèi)力;同時(shí)由於繼電器還有接點(diǎn)接觸不良、磨損、體積大之缺點(diǎn), 因此造成成本升高、可靠性低、不易檢修等問(wèn)題.。已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今需要經(jīng)常改變生產(chǎn)工藝以及步驟的需要。因此在設(shè)計(jì)中選用 PLC 來(lái)完成控制系統(tǒng)的搭建,測(cè)試實(shí)驗(yàn)要求同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)電磁閥做耐久性試驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)過(guò)程具備可靠的安全保護(hù)功能,保持電磁閥的水壓力在 O.8Mpa,其中電磁閥的開(kāi)閉時(shí)間、電磁閥動(dòng)作次數(shù)以及電磁閥所處的壓力環(huán)境都可以由實(shí)際情況而設(shè)定的。

    (二)控制系統(tǒng)總體方案

    在工業(yè)控制領(lǐng)域,對(duì)電磁閥耐久性測(cè)試的研究成為了重要的環(huán)節(jié)。電磁閥耐久性測(cè)試與系統(tǒng)的精密程度、設(shè)備安全、仿真模擬應(yīng)用等技術(shù)問(wèn)題有著密切的關(guān)系。結(jié)合理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn),選擇一種有效的設(shè)計(jì)方法也是很必要的,為此繼電接觸器控制我們采用了SIEMENS 編譯環(huán)境編寫(xiě)PLC 應(yīng)用程序,選用 MCGS 組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)檢測(cè)畫(huà)面,在上位機(jī)程序中顯示。當(dāng)測(cè)試次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止測(cè)試,如此來(lái)進(jìn)行電磁閥的耐久性測(cè)試。

    1.硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件部分主要指 PLC 控制部分所用到的元器件及其接線,它在整個(gè)系統(tǒng)中起到了連接測(cè)試系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的作用,在功能滿足要求的前提下,選擇最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。在工藝環(huán)境條件較好的場(chǎng)合,建議選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC,其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主的工程項(xiàng)目中,一般選用帶 A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜,控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中,可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。在工藝環(huán)境條件較好的場(chǎng)合,建議選用選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制和控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中,選用中檔或高檔機(jī)。

    2.軟件設(shè)計(jì)。具體程序:首先編寫(xiě)PID參數(shù)模糊整定查詢表等,輸入一些初始化的參數(shù),把數(shù)據(jù)輸入完成后,進(jìn)入后面的相關(guān)處理程序;按鍵處理程序主要完成控制器參數(shù)設(shè)定,判斷按鍵的狀態(tài),如果符合要求就轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的功能處,同一時(shí)刻數(shù)據(jù)顯示完成之后,對(duì)電磁閥現(xiàn)存的控制精度差、抗干擾能力差等問(wèn)題進(jìn)行處理,然后經(jīng)過(guò)參數(shù)模糊自整定程序達(dá)到調(diào)節(jié)作用。

    3.驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路的好壞對(duì)高速電磁閥測(cè)控系統(tǒng)的精度高低和功率損耗有著決定性的作用。為降低功率損耗,電磁鐵必須在很短的時(shí)間克服復(fù)位彈簧的拉力,在電磁閥結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí),為了提高驅(qū)動(dòng)能量輸入,將線圈電流下降到一個(gè)較小的數(shù)值,減小功耗實(shí)現(xiàn)快速斷油,保證整個(gè)液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)電路采用自舉電路方式來(lái)滿足高壓側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)要求。對(duì)于鍵盤(pán)與顯示電路的設(shè)計(jì),該模塊的實(shí)現(xiàn)使得測(cè)控系統(tǒng)有著較好的人機(jī)交互功能,即能通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定PWM寄存器中的值來(lái)改變輸出流量,鍵盤(pán)與電路硬件結(jié)構(gòu)相符。

    四、結(jié)語(yǔ)

    電磁閥的耐久性是電磁閥的重要參數(shù)之一,基于PLC來(lái)設(shè)計(jì)電磁閥的耐久性試驗(yàn)系統(tǒng),改進(jìn)了以往采用繼電器控制性能不可靠,使用不方便,功能單一,噪聲大,耗能高的缺點(diǎn)。應(yīng)用MCGS進(jìn)行上位機(jī)的組態(tài),使試驗(yàn)系統(tǒng)的操作更加簡(jiǎn)單、方便。

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