一種基于plc的氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)及其控制方法，特別是涉及一種基于PLC的氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中冷器是發(fā)動機(jī)增壓中冷技術(shù)在整車上普遍應(yīng)用的重要部件，它的作用是對增壓后的高溫高壓空氣進(jìn)行冷卻，進(jìn)一步增大發(fā)動機(jī)進(jìn)氣密度和進(jìn)氣量，降低燃燒溫度的峰值，提高發(fā)動機(jī)功率和降低油耗，改善排放，對機(jī)動車的節(jié)能減排具有重要的意義。中冷器冷熱沖擊試驗是考核和檢驗中冷器設(shè)計制造水平、可靠性及性能狀況的重要試驗項目，是用于考核試驗件抗溫度交變循環(huán)性能的一種強(qiáng)化試驗。試驗過程中經(jīng)由數(shù)千次的快速冷熱沖擊交變循環(huán)，使中冷器中承受溫度較高且易于熱疲勞的零部件經(jīng)受熱脹冷熱交變工況，以考核和評價其在連續(xù)的高低溫交變環(huán)境下的運行狀況，并檢驗其因熱脹冷縮所引起的化學(xué)變化或物理傷害。而冷熱沖擊試驗臺的關(guān)鍵控制技術(shù)是保證溫度和運行時間的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有技術(shù)中的冷熱沖擊試驗系統(tǒng)無法實現(xiàn)全自動，且可靠性和靈活性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠自動完成整個試驗過程、可靠性和靈活性較高的基于PLC的氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)及其控制方法。
[0004]技術(shù)方案:為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明所述的基于PLC的氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)，采用PLC作為控制核心，包括氣源，氣源分別連接第一補(bǔ)氣電磁閥的一端和第二補(bǔ)氣電磁閥的一端，第一補(bǔ)氣電磁閥的另一端連接第一安全閥，第一安全閥還連接第一電加熱器的一端，第一電加熱器內(nèi)設(shè)有第一溫度傳感器和第一電力調(diào)功器，第一電加熱器的另一端連接第二電磁閥的一端，第一電加熱器的另一端還設(shè)有第一壓力傳感器和第一流量傳感器，第二電磁閥的另一端連接試驗倉的一端，第二電磁閥的另一端還設(shè)有第三流量傳感器、第三壓力傳感器和第三溫度傳感器，試驗倉設(shè)有門，并安裝有試驗倉門開關(guān)傳感器，試驗倉的另一端連接第三電磁閥的一端，第三電磁閥的另一端通過第一調(diào)節(jié)閥還連接第一電加熱器的第三端，第三電磁閥的另一端連接水冷器的第一端，水冷器的第二端通過水冷器開關(guān)電磁閥再經(jīng)水壓力開關(guān)連接進(jìn)水口，水冷器的第三端連接第一壓縮機(jī)的第一端，水冷器的第四端為出水口，第一壓縮機(jī)的第二端連接第一補(bǔ)氣電磁閥的另一端，第一壓縮機(jī)由第一變頻器控制；第二補(bǔ)氣電磁閥的另一端連接第二安全閥，第二安全閥還連接第二電加熱器的一端，第二電加熱器內(nèi)設(shè)有第二溫度傳感器和第二電力調(diào)功器，第二電加熱器的另一端連接第五電磁閥的一端，第二電加熱器的另一端還設(shè)有第二壓力傳感器和第二流量傳感器，第五電磁閥的另一端經(jīng)第三流量傳感器、第三壓力傳感器和第三溫度傳感器連接試驗倉的一端，試驗倉的另一端還連接第六電磁閥的一端，第六電磁閥的另一端通過第二調(diào)節(jié)閥還連接第二電加熱器的另一端，第六電磁閥的另一端連接空冷器的一端，空冷器由空冷器開關(guān)電磁閥控制，空冷器的另一端連接第二壓縮機(jī)的第一端，第二壓縮機(jī)的第二端連接第二補(bǔ)氣電磁閥的另一端，第二壓縮機(jī)由第二變頻器控制；
[0006]其中，第一補(bǔ)氣電磁閥、第一安全閥、第一電加熱器、第一溫度傳感器、第一電力調(diào)功器、第一壓力傳感器、第一流量傳感器、第二電磁閥、第三電磁閥、第一調(diào)節(jié)閥、水冷器開關(guān)電磁閥、水壓力開關(guān)、水冷器、第一變頻器和第一壓縮機(jī)構(gòu)成上支路，第二補(bǔ)氣電磁閥、第二安全閥、第二電加熱器、第二溫度傳感器、第二電力調(diào)功器、第二壓力傳感器、第二流量傳感器、第五電磁閥、第六電磁閥、第二調(diào)節(jié)閥、空冷器、空冷器開關(guān)電磁閥、第二變頻器、第二壓縮機(jī)構(gòu)成下支路。
[0007]進(jìn)一步，所述PLC的型號為S7-200 Smart0
[0008]進(jìn)一步，所述第一電力調(diào)功器和第二電力調(diào)功器均采用三相數(shù)顯調(diào)功器。
[0009]進(jìn)一步，所述第一變頻器和第二變頻器均采用型號為SINAMICS V20的變頻器。
[0010]進(jìn)一步，采用工控機(jī)配合組態(tài)軟件作為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明所述的一種控制基于PLC的氣體冷熱沖擊試驗系統(tǒng)的方法，包括蓄能過程、低溫沖擊過程、高溫沖擊過程和降溫過程，其中:
[0012]蓄能過程:氣源分別通過第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥向上、下支路供氣，第二電磁閥、第三電磁閥、第五電磁閥和第六電磁閥關(guān)閉，第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥打開；
[0013]低溫沖擊過程:第二電磁閥和第三電磁閥打開，上支路向試驗倉進(jìn)氣；氣源分別通過第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥向上、下支路供氣，第五電磁閥和第六電磁閥關(guān)閉，第二調(diào)節(jié)閥打開；此過程中，第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥僅在需要供氣時打開，如果第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥的打開時間超過設(shè)定的值，即發(fā)生了管路泄漏，則PLC控制系統(tǒng)停止工作；如果試驗倉的門開啟，試驗倉門開關(guān)傳感器將檢測、報警并聯(lián)鎖，系統(tǒng)自動停止工作；
[0014]高溫沖擊過程:氣源分別通過第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥向上、下支路供氣，第二電磁閥和第三電磁閥關(guān)閉，第一調(diào)節(jié)閥打開；第五電磁閥和第六電磁閥打開，下支路向試驗倉進(jìn)氣；此過程中，第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥僅在需要供氣時打開，如果第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥的打開時間超過設(shè)定的值，即發(fā)生了管路泄漏，則PLC控制系統(tǒng)停止工作；如果試驗倉的門開啟，試驗倉門開關(guān)傳感器將檢測、報警并聯(lián)鎖，系統(tǒng)自動停止工作；
[0015]降溫過程:包括如下的步驟:
[0016]S1:第一補(bǔ)氣電磁閥和第二補(bǔ)氣電磁閥關(guān)閉，氣源不再進(jìn)行供氣；
[0017]S2:第一電加熱器和第二電加熱器關(guān)閉，水冷器開關(guān)電磁閥和空冷器開關(guān)電磁閥打開，控制水冷器和空冷器投入運行，水壓力開關(guān)對進(jìn)水壓力進(jìn)行檢測，當(dāng)無水壓時給出報警指示；
[0018]S3:第二電磁閥和第三電磁閥打開，第一調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鞯臏y試值低于指定閾值后，關(guān)閉水冷器和第一壓縮機(jī)；
[0019]S4:第五電磁閥和第六電磁閥關(guān)閉，第二調(diào)節(jié)閥打開，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅鞯臏y試值低于指定閾值后，關(guān)閉空冷器和第二壓縮機(jī)。
[0020]有益效果:本發(fā)明采用PLC作為控制核心，無需人工干預(yù)就能自動完成氣體冷熱沖擊試驗；并且當(dāng)發(fā)生管路泄漏、冷卻水中斷和試驗倉門意外打開等異常情況時，系統(tǒng)能自動識別、報警并停止工作；采用工業(yè)PC構(gòu)成系統(tǒng)的監(jiān)控操作平臺，提供以太網(wǎng)、RS485/232等多種通訊接口，方便與試驗室管理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)集成或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。本裝置自動化程度高、可靠性高、操控靈活、擴(kuò)展方便。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的測控部分與電氣儀表部件的連接關(guān)系示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的上支路溫度PID控制的示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明的下支路溫度PID控制的示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的上支路流量PID控制的示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明的下支路流量PID控制的示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明的上支路壓力PID控制的示意圖；
[0028]圖8為本發(fā)明的下支路壓力PID控制的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
[0030]本發(fā)明的系統(tǒng)如圖1所示，采用PLC作為控制核心，包括氣源1，氣源I分別連接第一補(bǔ)氣電磁閥11的一端和第二補(bǔ)氣電磁閥14的一端，第一補(bǔ)氣電磁閥11的另一端連接第一安全閥81，第一安全閥81還連接第一電加熱器71的一端，第一電加熱器71內(nèi)設(shè)有第一溫度傳感器21和第一電力調(diào)功器31，第一電加熱器71的另一端連接第二電磁閥12的一端，第一電加熱器71的另一端還設(shè)有第一壓力傳感器41和第一流量傳感器51，第二電磁閥12的另一端連接試驗倉2的一端，第二電磁閥12的另一端還設(shè)有第三流量傳感器53、第三壓力傳感器43和第三溫度傳感器23，試驗倉2設(shè)有門，并安裝有試驗倉門開關(guān)傳感器121，試驗倉2的另一端連接第三電磁閥13的一端，第三電磁閥13的另一端通過