PLC控制的电磁阀耐久试验系统设计

摘 要：在工业发展中，电磁阀的研发与应用体现了工业科技的突出位置。而本文着重将PLC作为控制核心基础，并开展全自动化测试以验证电磁阀的耐久性。在这个设计中，将突出检测电磁阀开关动作次数及检测电磁阀漏气两个方面。我将从设计标准工艺流程开始，对绘制流程图及选型硬件等进行设计编写调试，以对相关研究形成理论参考。

关键词：PLC；电磁阀；耐久试验；设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01

一、引言

电磁阀，是指用电磁控制的工业设备[1]。其在工业控制系统中的功用主要体现在调整介质方向、介质流量、介质速度及其他方面的参数。电磁阀主要通过与不同电路相配合来达到预期控制效果，并且控制精度及灵活度在可保证范围内。而电磁阀的主要一项指标参数就是电磁阀的耐久性，故而基于PLC对电磁阀耐久性试验系统的设计是在试验系统中不可或缺的一环。

二、电磁阀耐久性试验设计基础

（一）电磁阀耐久性试验工艺原理。衡量电磁阀性能的一项重要参数就是电磁阀的耐久性能[2]。耐久性检测主要方法在于利用持续的开关信号给予，来检测记录次数。当测试次数达到相关要求时，开始对电磁阀进行漏气检测，来判定电磁阀的状况。检测次数有两类，一类为最大耐久性的检测，其内容是电磁阀正常工作状态下的极限寿命；另一类是合格次数的检测，其内容是电磁阀达到设计要求次数的合格率。目前，在工业流程中电磁阀测试如果达到要求次数，就需要实验人员将电磁阀取下，并接到气源上加气压以测试电磁阀漏气情况。

（二）电磁阀耐久性试验控制系统设计思路。（1）下位机程序设计思路。一般地，顺序设计法是下位机程序设计的主要方法。其以试验工艺为基础，完成试验次数及漏气检测等过程。控制水压恒定主要是应用PID控制算法。该程序中还加入报警环节设置，以对系统稳定性做到实时监控。（2）上位机监控画面设计思路。该系统在主要工艺流程的组态上，一般采用MCGS组态软件。而下位机的程序对应画面还有数据给定、警示信号、操作帮助及仿真实验等等。

三、电磁阀耐久性试验控制系统之硬件设计

漏气检测器的工作原理是：如果进行漏气测试，回水管内液体会全部充满，此时待测电磁阀已经关闭，在大气压力下，回水管内的水便不会流出。在向电磁阀门加气压时，如果检测电磁阀没有发生漏气，激光灯光线就会在水的折射；如果发生漏气，比重比较小的气泡就会聚集于导气处。最后经由感光器检测，形成有效信号。测试完成后，气体从导气管中导出。

四、控制系统中下位机程序的设计

在电磁阀耐久性试验系统中，因为其工艺流程顺序性较强，所以PLC梯形图的顺序设计法设计程序是采用的常见办法。其过程主要为两步走，第一步是设计顺序功能图，第二部是编写梯形图[3]。

（一）设计顺序功能：1）次数检测环节。该环节起先是对程序进行初始化，以通过上位机得到实际参数。 当 M0.1转成活动步，变频器控制电动机并由PID算法计算出该频率信号。当M0.3转为活动步时，气压电磁阀关闭，并把水压电磁阀打开。M0.3至M0.6是电磁阀A接受测试步阶段，当Q1.4是1，A组电磁阀测试遭到屏蔽，显示测试A电磁阀工作已经完成。同样地，M0.7到1.1是B组测试步阶段，M1.2到M1.4是C组测试步阶段。2）漏气检测环节。漏气检测，主要是同时对三个待测电磁阀进行检测的环节。激活每个电磁阀测试的活动步分别为M2.1、M2.4及M2.7。当符合条件I0.1，就应该测试漏气，否则不检测漏气。当三个工件都测试完毕后，退出测试并进行下一步。

（二）梯形图设计。在该设计中，从顺序功能图转化到梯形图，通常采用保停转换方法来与顺序功能图诸环节进行对应，并评估部分程序。梯形图的设计主要有程序初始化、模式选择、测试开关、判断计数、漏气检测、循环测试及报警等几个方面[4]。此方面就不一一赘述。

五、控制系统中上位机程序的设计

（一）建立上位机实时数据库。上位机组态首先需要内部变量的建立，从而使得主画面里按钮等连接操作更为方便。该系统所建立的实时数据库里，数据对象类型有开关量及数据量两个方面。开关量均需建立数据对象，尤其是检测次数、主测次数及辅测次数等数据库的建立更为必要。

（二）选择设备和连接通道。选择设备主要是PLC及通信参数的选定。通过相关工艺流程，我们可以知道：电磁阀耐久性试验系统共有开关量输入接口6个、开关量输出接口16个，模拟量输入输出接口各1个。所以选用CPU226是可以满足开关量的需求的。不过它由于缺乏模拟量输入输出接口的设置，所以需要扩展该接口模块。参照CPU226有关数据，其选型是与设计要求相吻合的。

而连接通道是通过对应关系将实时数据库变量及PLC内部地址连接起来，实现上位机对下位机的监视控制。

（三）主画面的绘制、连接。关于画面的运行主要是指四个部分――电磁阀测试主控窗口、仿真测试和数据记录、关于和帮助及开始画面。

（四）上位机和下位机联机调试。试验调试主要是指下位机程序的完善程度及上位机对下位机的控制程度[5]。前一阶段，我们通过PLC仿真软件参与程序调试，如果没有达到预期效果或者正常逻辑顺序测试不明显，则使用实验室PLC进行再次检查，并完成相关调试。在完成下位机程序后，就需要组态上位机，及在实验室环境进行连接调试。

六、结束语

在本设计中，虽然改进了电磁阀耐久性试验流程，设计了上位机与下位机主体程序，但是由于条件所限，对PLC认识不够，出现了一些问题，比如编写顺序程序图，添加复位环节等。借助这次设计，我对本专业知识构架更为了解，责任意识加强，并计划对知识体系中的不足进一步完善。

参考文献：

[1]王淑英.s7200西门子PLC基础教程[M].北京：机械工业出版社，1999：9-100.

[2]姚立波.工业控制技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，1999：17-35.

[3]昊作明.工控组态软件PLC应用技术[M].北京：北京航天大学出版社，2007：2-89.

[4]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S72200PLC[M].北京：北京航空航天出版社，2006.