電磁閥動作壽命試驗系統(tǒng)設(shè)計

電磁閥動作壽命試驗系統(tǒng)設(shè)計針對某型號電磁閥可靠性及耐久性試驗的需要，研制實現(xiàn)了一套基于可編程控制器(PLC)控制的電磁閥動作壽命試驗系統(tǒng)，文中對試驗系統(tǒng)構(gòu)造、原理及軟硬件設(shè)計開展了詳細(xì)闡述。實踐結(jié)果說明，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對試驗參數(shù)的快速準(zhǔn)確控制，具有自動化程度高、可靠性好和操作方便的特點，為開發(fā)高性能的電磁閥提供了一個高效能的測試研究平臺。1、引言

隨著機電一體化的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和自動化程度對設(shè)備性能的要求越來越高，電磁閥作為流體控制系統(tǒng)中最主要的元件之一，其動作時間、可靠性、壽命等指標(biāo)對系統(tǒng)的工作性能及經(jīng)濟性影響巨大，須通過試驗對電磁閥產(chǎn)品相關(guān)指標(biāo)開展準(zhǔn)確測定。電磁閥試驗是電磁閥產(chǎn)品開發(fā)及改良過程中用于檢驗產(chǎn)品性能和質(zhì)量的有效手段，在各項試驗中需要根據(jù)試驗要求對試驗系統(tǒng)中各項參數(shù)開展實時、準(zhǔn)確控制，真空技術(shù)網(wǎng)(http:///)認(rèn)為如何對試驗系統(tǒng)中的各項被控參數(shù)開展自動化快速準(zhǔn)確控制是成功開發(fā)電磁閥試驗系統(tǒng)的關(guān)鍵。

在各項相關(guān)試驗中，電磁閥動作壽命試驗主要用于評估其工作可靠性及壽命，為進一步改良電磁閥設(shè)計、提高其性能提供依據(jù)，由于電磁閥動作壽命試驗周期長、強度高，其試驗系統(tǒng)須具有自動化程度高、可靠性好的特點。基于可編程控制器(PLC)這一自動控制裝置，本設(shè)計實現(xiàn)了一套高效能的電磁閥動作壽命試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對電磁閥驅(qū)動電壓\電流信號占空比等被控參數(shù)的快速準(zhǔn)確控制，具有自動化程度高、可靠性好和操作方便的特點。2、試驗系統(tǒng)流路設(shè)計

為開展電磁閥動作壽命試驗的研究，根據(jù)試驗用電磁閥的工作條件及測試要求，建立系統(tǒng)流體回路如圖1所示(測試流體為空氣，被測電磁閥數(shù)目定為5個)。

圖1試驗系統(tǒng)流路

試驗要求被測電磁閥入口氣壓可以在0～0.8MPa內(nèi)可調(diào)，為此采用空氣壓縮機配儲氣瓶方式為試驗系統(tǒng)供氣，空氣壓縮機將空氣壓縮到氣瓶中并維持氣瓶中壓力為1MPa，即，如氣瓶中壓力到達1MPa，壓縮機自動停止工作，反之，若氣瓶中壓力小于1MPa，則壓縮機自動投入工作。氣瓶出口端依次接有壓力表、過濾器、調(diào)壓閥(自身帶壓力表)，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓閥調(diào)節(jié)氣瓶出口壓力，即保證被測電磁閥入口氣壓到達測試要求并一直保持，此后通過PLC控制使被測閥在額定驅(qū)動電信號作用下逐一開關(guān)動作并連續(xù)循環(huán)，直至到達設(shè)定動作次數(shù)才停止動作(隨后對被測電磁閥密閉性等工作性能開展檢測)，實現(xiàn)動作壽命試驗。

系統(tǒng)中選用高輸出壓力、高效率的且具有根據(jù)壓力變化自動停止或運行功能的靜音無油空氣壓縮機，以滿足試驗的壓力要求;管路的連接，包括與被測閥的連接，均采用快換接頭與工程塑料軟管插接配合方式，不但耐壓性能滿足要求，且便于安裝和拆卸;為保證流體的清潔度，不致對被測閥產(chǎn)生影響，管路入口端加裝精細(xì)空氣干燥凈化過濾器;空氣壓縮機電機的起?？刂萍氨粶y電磁閥的驅(qū)動控制由PLC控制實現(xiàn)(注:當(dāng)PLC起動空氣壓縮機電機時，實質(zhì)是使空氣壓縮機電機電路外部控制端接通，此后由空氣壓縮機內(nèi)部裝置根據(jù)出口壓力情況決定電機是否工作;當(dāng)PLC停止空氣壓縮機電機工作時，實質(zhì)是使空氣壓縮機電機電路外部控制端斷開，使空氣壓縮機電機失去工作的可能)，為方便監(jiān)控操作，將PLC與一計算機(PC)連接形成上下位機控制方式。3、PLC硬件設(shè)計3.1、PLC選型

PLC的輸入信號包括空氣壓縮機電機起動停止控制信號、過載保護信號、被測電磁閥的起動停止控制信號等，考慮到可以通過編程實現(xiàn)單按鈕起?？刂?，及將相關(guān)保護信號串聯(lián)輸入，由此減少輸入點數(shù)提高經(jīng)濟性，綜上可以判定PLC開關(guān)量輸入點數(shù)不能少于3個。試驗系統(tǒng)內(nèi)需PLC控制的對象有空氣壓縮機電機1個、被測閥5個，可確定PLC開關(guān)量輸出點數(shù)不能少于6個。

因試驗中被測電磁閥須被長期連續(xù)驅(qū)動，故要求控制用PLC輸出部件工作壽命要長，不適合采用壽命較短的繼電器輸出型，而晶體管輸出型可靠性高，反應(yīng)速度快，不受動作次數(shù)的限制，應(yīng)選擇晶體管輸出型[6]。根據(jù)以上系統(tǒng)要求，綜合性價比等因素考慮，最終選用歐姆龍PLC產(chǎn)品ZEN系列中的10C1DT-D-V2(CPU單元)及8E1DT(擴展I/O單元)，該機型組合具有10個開關(guān)量輸入端子、8個開關(guān)量輸出端子(均為晶體管輸出型)，程序存儲器容量大小適合，完全滿足系統(tǒng)要求。3.2、輸入輸出接線

根據(jù)試驗系統(tǒng)要求，設(shè)計PLC輸入及輸出驅(qū)動電路如圖2所示。輸入包括空氣壓縮機電機起?？刂瓢粹oSB1、被測電磁閥起?？刂瓢粹oSB2及一路保護信號輸入(為空氣壓縮機電機熱繼電器的常閉觸點)，輸出驅(qū)動了6