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進口電磁閥控制系統的耐久設計-德國萊克LIK品牌
發布時間:2023/4/21
電磁閥的研發與應用體現了工業科技的突出位置。而本文著重將PLC作為控制核心基礎，并開展全自動化測試以驗證電磁閥的耐久性。在這個設計中，將突出檢測電磁閥開關動作次數及檢測電磁閥漏氣兩個方面。我將從設計標準工藝流程開始，對繪制流程圖及選型硬件等進行設計編寫調試，以對相關研究形成理論參考。
關鍵詞：進口電磁閥；耐久試驗；設計
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：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設備[1]。其在工業控制系統中的功用主要體現在調整介質方向、介質流量、介質速度及其他方面的參數。電磁閥主要通過與不同電路相配合來達到預期控制效果，并且控制精度及靈活度在可保證范圍內。而電磁閥的主要一項指標參數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的設計是在試驗系統中不可或缺的一環。
二、進口電磁閥耐久性試驗設計基礎
（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的開關信號給予，來檢測記錄次數。當測試次數達到相關要求時，開始對電磁閥進行漏氣檢測，來判定電磁閥的狀況。檢測次數有兩類，一類為最大耐久性的檢測，其內容是電磁閥正常工作狀態下的極限壽命；另一類是合格次數的檢測，其內容是電磁閥達到設計要求次數的合格率。目前，在工業流程中電磁閥測試如果達到要求次數，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設計思路。（1）下位機程序設計思路。一般地，順序設計法是下位機程序設計的主要方法。其以試驗工藝為基礎，完成試驗次數及漏氣檢測等過程。控制水壓恒定主要是應用PID控制算法。該程序中還加入報警環節設置，以對系統穩定性做到實時監控。（2）上位機監控畫面設計思路。該系統在主要工藝流程的組態上，一般采用MCGS組態軟件。而下位機的程序對應畫面還有數據給定、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之硬件設計
漏氣檢測器的工作原理是：如果進行漏氣測試，回水管內液體會全部充滿，此時待測電磁閥已經關閉，在大氣壓力下，回水管內的水便不會流出。在向電磁閥門加氣壓時，如果檢測電磁閥沒有發生漏氣，激光燈光線就會在水的折射；如果發生漏氣，比重比較小的氣泡就會聚集于導氣處。最后經由感光器檢測，形成有效信號。測試完成后，氣體從導氣管中導出。
四、控制系統中下位機程序的設計
在電磁閥耐久性試驗系統中，因為其工藝流程順序性較強，所以PLC梯形圖的順序設計法設計程序是采用的常見辦法。其過程主要為兩步走，第一步是設計順序功能圖，第二部是編寫梯形圖[3]。
（一）設計順序功能：1）次數檢測環節。該環節起先是對程序進行初始化，以通過上位機得到實際參數。 當 M0.1轉成活動步，變頻器控制電動機并由PID算法計算出該頻率信號。當M0.3轉為活動步時，氣壓電磁閥關閉，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）漏氣檢測環節。漏氣檢測，主要是同時對三個待測電磁閥進行檢測的環節。激活每個電磁閥測試的活動步分別為M2.1、M2.4及M2.7。當符合條件I0.1，就應該測試漏氣，否則不檢測漏氣。當三個工件都測試完畢后，退出測試并進行下一步。
（二）梯形圖設計。在該設計中，從順序功能圖轉化到梯形圖，通常采用保停轉換方法來與順序功能圖諸環節進行對應，并評估部分程序。梯形圖的設計主要有程序初始化、模式選擇、測試開關、判斷計數、漏氣檢測、循環測試及報警等幾個方面[4]。此方面就不一一贅述。
五、控制系統中上位機程序的設計
（一）建立上位機實時數據庫。上位機組態首先需要內部變量的建立，從而使得主畫面里按鈕等連接操作更為方便。該系統所建立的實時數據庫里，數據對象類型有開關量及數據量兩個方面。開關量均需建立數據對象，尤其是檢測次數、主測次數及輔測次數等數據庫的建立更為必要。
（二）選擇設備和連接通道。選擇設備主要是PLC及通信參數的選定。通過相關工藝流程，我們可以知道：電磁閥耐久性試驗系統共有開關量輸入接口6個、開關量輸出接口16個，模擬量輸入輸出接口各1個。所以選用CPU226是可以滿足開關量的需求的。不過它由于缺乏模擬量輸入輸出接口的設置，所以需要擴展該接口模塊。參照CPU226有關數據，其選型是與設計要求相吻合的。
而連接通道是通過對應關系將實時數據庫變量及PLC內部地址連接起來，實現上位機對下位機的監視控制。
（三）主畫面的繪制、連接。關于畫面的運行主要是指四個部分――電磁閥測試主控窗口、仿真測試和數據記錄、關于和幫助及開始畫面。
（四）上位機和下位機聯機調試。試驗調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試，如果沒有達到預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，并完成相關調試。在完成下位機程序后，就需要組態上位機，及在實驗室環境進行連接調試。
六、結束語
在本設計中，雖然改進了電磁閥耐久性試驗流程，設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，出現了一些問題，比如編寫順序程序圖，添加復位環節等。借助這次設計，我對本專業知識構架更為了解，責任意識加強，并計劃對知識體系中的不足進一步完善。
關鍵詞：進口電磁閥；耐久試驗；設計
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：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設備[1]。其在工業控制系統中的功用主要體現在調整介質方向、介質流量、介質速度及其他方面的參數。電磁閥主要通過與不同電路相配合來達到預期控制效果，并且控制精度及靈活度在可保證范圍內。而電磁閥的主要一項指標參數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的設計是在試驗系統中不可或缺的一環。
二、進口電磁閥耐久性試驗設計基礎
（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的開關信號給予，來檢測記錄次數。當測試次數達到相關要求時，開始對電磁閥進行漏氣檢測，來判定電磁閥的狀況。檢測次數有兩類，一類為最大耐久性的檢測，其內容是電磁閥正常工作狀態下的極限壽命；另一類是合格次數的檢測，其內容是電磁閥達到設計要求次數的合格率。目前，在工業流程中電磁閥測試如果達到要求次數，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設計思路。（1）下位機程序設計思路。一般地，順序設計法是下位機程序設計的主要方法。其以試驗工藝為基礎，完成試驗次數及漏氣檢測等過程。控制水壓恒定主要是應用PID控制算法。該程序中還加入報警環節設置，以對系統穩定性做到實時監控。（2）上位機監控畫面設計思路。該系統在主要工藝流程的組態上，一般采用MCGS組態軟件。而下位機的程序對應畫面還有數據給定、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之硬件設計
漏氣檢測器的工作原理是：如果進行漏氣測試，回水管內液體會全部充滿，此時待測電磁閥已經關閉，在大氣壓力下，回水管內的水便不會流出。在向電磁閥門加氣壓時，如果檢測電磁閥沒有發生漏氣，激光燈光線就會在水的折射；如果發生漏氣，比重比較小的氣泡就會聚集于導氣處。最后經由感光器檢測，形成有效信號。測試完成后，氣體從導氣管中導出。
四、控制系統中下位機程序的設計
在電磁閥耐久性試驗系統中，因為其工藝流程順序性較強，所以PLC梯形圖的順序設計法設計程序是采用的常見辦法。其過程主要為兩步走，第一步是設計順序功能圖，第二部是編寫梯形圖[3]。
（一）設計順序功能：1）次數檢測環節。該環節起先是對程序進行初始化，以通過上位機得到實際參數。 當 M0.1轉成活動步，變頻器控制電動機并由PID算法計算出該頻率信號。當M0.3轉為活動步時，氣壓電磁閥關閉，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）漏氣檢測環節。漏氣檢測，主要是同時對三個待測電磁閥進行檢測的環節。激活每個電磁閥測試的活動步分別為M2.1、M2.4及M2.7。當符合條件I0.1，就應該測試漏氣，否則不檢測漏氣。當三個工件都測試完畢后，退出測試并進行下一步。
（二）梯形圖設計。在該設計中，從順序功能圖轉化到梯形圖，通常采用保停轉換方法來與順序功能圖諸環節進行對應，并評估部分程序。梯形圖的設計主要有程序初始化、模式選擇、測試開關、判斷計數、漏氣檢測、循環測試及報警等幾個方面[4]。此方面就不一一贅述。
五、控制系統中上位機程序的設計
（一）建立上位機實時數據庫。上位機組態首先需要內部變量的建立，從而使得主畫面里按鈕等連接操作更為方便。該系統所建立的實時數據庫里，數據對象類型有開關量及數據量兩個方面。開關量均需建立數據對象，尤其是檢測次數、主測次數及輔測次數等數據庫的建立更為必要。
（二）選擇設備和連接通道。選擇設備主要是PLC及通信參數的選定。通過相關工藝流程，我們可以知道：電磁閥耐久性試驗系統共有開關量輸入接口6個、開關量輸出接口16個，模擬量輸入輸出接口各1個。所以選用CPU226是可以滿足開關量的需求的。不過它由于缺乏模擬量輸入輸出接口的設置，所以需要擴展該接口模塊。參照CPU226有關數據，其選型是與設計要求相吻合的。
而連接通道是通過對應關系將實時數據庫變量及PLC內部地址連接起來，實現上位機對下位機的監視控制。
（三）主畫面的繪制、連接。關于畫面的運行主要是指四個部分――電磁閥測試主控窗口、仿真測試和數據記錄、關于和幫助及開始畫面。
（四）上位機和下位機聯機調試。試驗調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試，如果沒有達到預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，并完成相關調試。在完成下位機程序后，就需要組態上位機，及在實驗室環境進行連接調試。
六、結束語
在本設計中，雖然改進了電磁閥耐久性試驗流程，設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，出現了一些問題，比如編寫順序程序圖，添加復位環節等。借助這次設計，我對本專業知識構架更為了解，責任意識加強，并計劃對知識體系中的不足進一步完善。
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