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進口電磁閥控制系統(tǒng)的耐久設計-德國萊克LIK品牌
發(fā)布時間:2023/4/14
一、前言
電磁閥是我們所熟知的一種自動化儀表執(zhí)行器，作為與企業(yè)安全生產(chǎn)直接相關的重要工業(yè)產(chǎn)品，在眾多領域有著不可或缺舉足輕重的地位。由于電磁閥結構簡單，使用安全，工作可靠，功率微小，成批產(chǎn)品的性能一致性好，在國外已被廣泛地應用于汽車、工程機械、農(nóng)業(yè)機械等許多方面。
二、電磁閥控制的相關知識
（一）電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。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實現(xiàn)預期的控制，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，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管，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被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。
（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器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
三、總體設計方案及思路
（一）系統(tǒng)設計要求
傳統(tǒng)式以繼電器為主的電機控制系統(tǒng)中， 每當變更設計時，整個系統(tǒng)幾乎都要重新制作， 不但費時又費力；同時由於繼電器還有接點接觸不良、磨損、體積大之缺點， 因此造成成本升高、可靠性低、不易檢修等問題.。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。因此在設計中選用 PLC 來完成控制系統(tǒng)的搭建，測試實驗要求同時進行幾個電磁閥做耐久性試驗測試，實驗過程具備可靠的安全保護功能，保持電磁閥的水壓力在 O.8Mpa，其中電磁閥的開閉時間、電磁閥動作次數(shù)以及電磁閥所處的壓力環(huán)境都可以由實際情況而設定的。
（二）控制系統(tǒng)總體方案
在工業(yè)控制領域，對電磁閥耐久性測試的研究成為了重要的環(huán)節(jié)。電磁閥耐久性測試與系統(tǒng)的精密程度、設備安全、仿真模擬應用等技術問題有著密切的關系。結合理論研究與實踐經(jīng)驗的特點，選擇一種有效的設計方法也是很必要的，為此繼電接觸器控制我們采用了SIEMENS 編譯環(huán)境編寫PLC 應用程序，選用 MCGS 組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)檢測畫面，在上位機程序中顯示。當測試次數(shù)達到設定次數(shù)系統(tǒng)會自動停止測試，如此來進行電磁閥的耐久性測試。
1.硬件設計。系統(tǒng)硬件設計控制系統(tǒng)硬件部分主要指 PLC 控制部分所用到的元器件及其接線，它在整個系統(tǒng)中起到了連接測試系統(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格比最優(yōu)的機型。在工藝環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結構的 PLC，其它情況則最好選用模塊式結構的 PLC。對于開關量控制以及以開關量控制為主的工程項目中，一般選用帶 A/D 轉換、D/A 轉換的低檔機就能滿足要求。而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中，可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。在工藝環(huán)境條件較好的場合，建議選用選用模塊式結構的 PLC。對于開關量控制和控制功能要求比較高的工程項目中，選用中檔或高檔機。
2.軟件設計。具體程序：首先編寫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，進入后面的相關處理程序；按鍵處理程序主要完成控制器參數(shù)設定，判斷按鍵的狀態(tài)，如果符合要求就轉入到相應的功能處，同一時刻數(shù)據(jù)顯示完成之后，對電磁閥現(xiàn)存的控制精度差、抗干擾能力差等問題進行處理，然后經(jīng)過參數(shù)模糊自整定程序達到調(diào)節(jié)作用。
3.驅動電路設計。驅動電路的好壞對高速電磁閥測控系統(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間克服復位彈簧的拉力，在電磁閥結構參數(shù)一定時，為了提高驅動能量輸入，將線圈電流下降到一個較小的數(shù)值，減小功耗實現(xiàn)快速斷油，保證整個液壓系統(tǒng)長期可靠運行。驅動電路采用自舉電路方式來滿足高壓側柵極驅動要求。對于鍵盤與顯示電路的設計，該模塊的實現(xiàn)使得測控系統(tǒng)有著較好的人機交互功能，即能通過鍵盤設定PWM寄存器中的值來改變輸出流量，鍵盤與電路硬件結構相符。
四、結語
電磁閥的耐久性是電磁閥的重要參數(shù)之一，基于PLC來設計電磁閥的耐久性試驗系統(tǒng)，改進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。應用MCGS進行上位機的組態(tài)，使試驗系統(tǒng)的操作更加簡單、方便。
電磁閥是我們所熟知的一種自動化儀表執(zhí)行器，作為與企業(yè)安全生產(chǎn)直接相關的重要工業(yè)產(chǎn)品，在眾多領域有著不可或缺舉足輕重的地位。由于電磁閥結構簡單，使用安全，工作可靠，功率微小，成批產(chǎn)品的性能一致性好，在國外已被廣泛地應用于汽車、工程機械、農(nóng)業(yè)機械等許多方面。
二、電磁閥控制的相關知識
（一）電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。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實現(xiàn)預期的控制，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，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管，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被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。
（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器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
三、總體設計方案及思路
（一）系統(tǒng)設計要求
傳統(tǒng)式以繼電器為主的電機控制系統(tǒng)中， 每當變更設計時，整個系統(tǒng)幾乎都要重新制作， 不但費時又費力；同時由於繼電器還有接點接觸不良、磨損、體積大之缺點， 因此造成成本升高、可靠性低、不易檢修等問題.。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。因此在設計中選用 PLC 來完成控制系統(tǒng)的搭建，測試實驗要求同時進行幾個電磁閥做耐久性試驗測試，實驗過程具備可靠的安全保護功能，保持電磁閥的水壓力在 O.8Mpa，其中電磁閥的開閉時間、電磁閥動作次數(shù)以及電磁閥所處的壓力環(huán)境都可以由實際情況而設定的。
（二）控制系統(tǒng)總體方案
在工業(yè)控制領域，對電磁閥耐久性測試的研究成為了重要的環(huán)節(jié)。電磁閥耐久性測試與系統(tǒng)的精密程度、設備安全、仿真模擬應用等技術問題有著密切的關系。結合理論研究與實踐經(jīng)驗的特點，選擇一種有效的設計方法也是很必要的，為此繼電接觸器控制我們采用了SIEMENS 編譯環(huán)境編寫PLC 應用程序，選用 MCGS 組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)檢測畫面，在上位機程序中顯示。當測試次數(shù)達到設定次數(shù)系統(tǒng)會自動停止測試，如此來進行電磁閥的耐久性測試。
1.硬件設計。系統(tǒng)硬件設計控制系統(tǒng)硬件部分主要指 PLC 控制部分所用到的元器件及其接線，它在整個系統(tǒng)中起到了連接測試系統(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格比最優(yōu)的機型。在工藝環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結構的 PLC，其它情況則最好選用模塊式結構的 PLC。對于開關量控制以及以開關量控制為主的工程項目中，一般選用帶 A/D 轉換、D/A 轉換的低檔機就能滿足要求。而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中，可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。在工藝環(huán)境條件較好的場合，建議選用選用模塊式結構的 PLC。對于開關量控制和控制功能要求比較高的工程項目中，選用中檔或高檔機。
2.軟件設計。具體程序：首先編寫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，進入后面的相關處理程序；按鍵處理程序主要完成控制器參數(shù)設定，判斷按鍵的狀態(tài)，如果符合要求就轉入到相應的功能處，同一時刻數(shù)據(jù)顯示完成之后，對電磁閥現(xiàn)存的控制精度差、抗干擾能力差等問題進行處理，然后經(jīng)過參數(shù)模糊自整定程序達到調(diào)節(jié)作用。
3.驅動電路設計。驅動電路的好壞對高速電磁閥測控系統(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間克服復位彈簧的拉力，在電磁閥結構參數(shù)一定時，為了提高驅動能量輸入，將線圈電流下降到一個較小的數(shù)值，減小功耗實現(xiàn)快速斷油，保證整個液壓系統(tǒng)長期可靠運行。驅動電路采用自舉電路方式來滿足高壓側柵極驅動要求。對于鍵盤與顯示電路的設計，該模塊的實現(xiàn)使得測控系統(tǒng)有著較好的人機交互功能，即能通過鍵盤設定PWM寄存器中的值來改變輸出流量，鍵盤與電路硬件結構相符。
四、結語
電磁閥的耐久性是電磁閥的重要參數(shù)之一，基于PLC來設計電磁閥的耐久性試驗系統(tǒng)，改進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。應用MCGS進行上位機的組態(tài)，使試驗系統(tǒng)的操作更加簡單、方便。
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