一种基于plc的气体冷热冲击试验系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体冷热冲击试验系统及其控制方法，特别是涉及一种基于PLC的气体冷热冲击试验系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]中冷器是发动机增压中冷技术在整车上普遍应用的重要部件，它的作用是对增压后的高温高压空气进行冷却，进一步增大发动机进气密度和进气量，降低燃烧温度的峰值，提高发动机功率和降低油耗，改善排放，对机动车的节能减排具有重要的意义。中冷器冷热冲击试验是考核和检验中冷器设计制造水平、可靠性及性能状况的重要试验项目，是用于考核试验件抗温度交变循环性能的一种强化试验。试验过程中经由数千次的快速冷热冲击交变循环，使中冷器中承受温度较高且易于热疲劳的零部件经受热胀冷热交变工况，以考核和评价其在连续的高低温交变环境下的运行状况，并检验其因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。而冷热冲击试验台的关键控制技术是保证温度和运行时间的准确性。现有技术中的冷热冲击试验系统无法实现全自动，且可靠性和灵活性较差。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明的目的是提供一种能够自动完成整个试验过程、可靠性和灵活性较高的基于PLC的气体冷热冲击试验系统及其控制方法。
[0004]技术方案:为达到此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]本发明所述的基于PLC的气体冷热冲击试验系统，采用PLC作为控制核心，包括气源，气源分别连接第一补气电磁阀的一端和第二补气电磁阀的一端，第一补气电磁阀的另一端连接第一安全阀，第一安全阀还连接第一电加热器的一端，第一电加热器内设有第一温度传感器和第一电力调功器，第一电加热器的另一端连接第二电磁阀的一端，第一电加热器的另一端还设有第一压力传感器和第一流量传感器，第二电磁阀的另一端连接试验仓的一端，第二电磁阀的另一端还设有第三流量传感器、第三压力传感器和第三温度传感器，试验仓设有门，并安装有试验仓门开关传感器，试验仓的另一端连接第三电磁阀的一端，第三电磁阀的另一端通过第一调节阀还连接第一电加热器的第三端，第三电磁阀的另一端连接水冷器的第一端，水冷器的第二端通过水冷器开关电磁阀再经水压力开关连接进水口，水冷器的第三端连接第一压缩机的第一端，水冷器的第四端为出水口，第一压缩机的第二端连接第一补气电磁阀的另一端，第一压缩机由第一变频器控制；第二补气电磁阀的另一端连接第二安全阀，第二安全阀还连接第二电加热器的一端，第二电加热器内设有第二温度传感器和第二电力调功器，第二电加热器的另一端连接第五电磁阀的一端，第二电加热器的另一端还设有第二压力传感器和第二流量传感器，第五电磁阀的另一端经第三流量传感器、第三压力传感器和第三温度传感器连接试验仓的一端，试验仓的另一端还连接第六电磁阀的一端，第六电磁阀的另一端通过第二调节阀还连接第二电加热器的另一端，第六电磁阀的另一端连接空冷器的一端，空冷器由空冷器开关电磁阀控制，空冷器的另一端连接第二压缩机的第一端，第二压缩机的第二端连接第二补气电磁阀的另一端，第二压缩机由第二变频器控制；
[0006]其中，第一补气电磁阀、第一安全阀、第一电加热器、第一温度传感器、第一电力调功器、第一压力传感器、第一流量传感器、第二电磁阀、第三电磁阀、第一调节阀、水冷器开关电磁阀、水压力开关、水冷器、第一变频器和第一压缩机构成上支路，第二补气电磁阀、第二安全阀、第二电加热器、第二温度传感器、第二电力调功器、第二压力传感器、第二流量传感器、第五电磁阀、第六电磁阀、第二调节阀、空冷器、空冷器开关电磁阀、第二变频器、第二压缩机构成下支路。
[0007]进一步，所述PLC的型号为S7-200 Smart0
[0008]进一步，所述第一电力调功器和第二电力调功器均采用三相数显调功器。
[0009]进一步，所述第一变频器和第二变频器均采用型号为SINAMICS V20的变频器。
[0010]进一步，采用工控机配合组态软件作为数据采集、数据处理、数据存储及数据共享系统。
[0011]本发明所述的一种控制基于PLC的气体冷热冲击试验系统的方法，包括蓄能过程、低温冲击过程、高温冲击过程和降温过程，其中:
[0012]蓄能过程:气源分别通过第一补气电磁阀和第二补气电磁阀向上、下支路供气，第二电磁阀、第三电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀关闭，第一调节阀和第二调节阀打开；
[0013]低温冲击过程:第二电磁阀和第三电磁阀打开，上支路向试验仓进气；气源分别通过第一补气电磁阀和第二补气电磁阀向上、下支路供气，第五电磁阀和第六电磁阀关闭，第二调节阀打开；此过程中，第一补气电磁阀和第二补气电磁阀仅在需要供气时打开，如果第一补气电磁阀和第二补气电磁阀的打开时间超过设定的值，即发生了管路泄漏，则PLC控制系统停止工作；如果试验仓的门开启，试验仓门开关传感器将检测、报警并联锁，系统自动停止工作；
[0014]高温冲击过程:气源分别通过第一补气电磁阀和第二补气电磁阀向上、下支路供气，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，第一调节阀打开；第五电磁阀和第六电磁阀打开，下支路向试验仓进气；此过程中，第一补气电磁阀和第二补气电磁阀仅在需要供气时打开，如果第一补气电磁阀和第二补气电磁阀的打开时间超过设定的值，即发生了管路泄漏，则PLC控制系统停止工作；如果试验仓的门开启，试验仓门开关传感器将检测、报警并联锁，系统自动停止工作；
[0015]降温过程:包括如下的步骤:
[0016]S1:第一补气电磁阀和第二补气电磁阀关闭，气源不再进行供气；
[0017]S2:第一电加热器和第二电加热器关闭，水冷器开关电磁阀和空冷器开关电磁阀打开，控制水冷器和空冷器投入运行，水压力开关对进水压力进行检测，当无水压时给出报警指示；
[0018]S3:第二电磁阀和第三电磁阀打开，第一调节阀关闭，当第一温度传感器的测试值低于指定阈值后，关闭水冷器和第一压缩机；
[0019]S4:第五电磁阀和第六电磁阀关闭，第二调节阀打开，当第二温度传感器的测试值低于指定阈值后，关闭空冷器和第二压缩机。
[0020]有益效果:本发明采用PLC作为控制核心，无需人工干预就能自动完成气体冷热冲击试验；并且当发生管路泄漏、冷却水中断和试验仓门意外打开等异常情况时，系统能自动识别、报警并停止工作；采用工业PC构成系统的监控操作平台，提供以太网、RS485/232等多种通讯接口，方便与试验室管理平台进行数据共享、系统集成或实现远程控制。本装置自动化程度高、可靠性高、操控灵活、扩展方便。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的示意图；
[0022]图2为本发明的测控部分与电气仪表部件的连接关系示意图；
[0023]图3为本发明的上支路温度PID控制的示意图；
[0024]图4为本发明的下支路温度PID控制的示意图；
[0025]图5为本发明的上支路流量PID控制的示意图；
[0026]图6为本发明的下支路流量PID控制的示意图；
[0027]图7为本发明的上支路压力PID控制的示意图；
[0028]图8为本发明的下支路压力PID控制的示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的介绍。
[0030]本发明的系统如图1所示，采用PLC作为控制核心，包括气源1，气源I分别连接第一补气电磁阀11的一端和第二补气电磁阀14的一端，第一补气电磁阀11的另一端连接第一安全阀81，第一安全阀81还连接第一电加热器71的一端，第一电加热器71内设有第一温度传感器21和第一电力调功器31，第一电加热器71的另一端连接第二电磁阀12的一端，第一电加热器71的另一端还设有第一压力传感器41和第一流量传感器51，第二电磁阀12的另一端连接试验仓2的一端，第二电磁阀12的另一端还设有第三流量传感器53、第三压力传感器43和第三温度传感器23，试验仓2设有门，并安装有试验仓门开关传感器121，试验仓2的另一端连接第三电磁阀13的一端，第三电磁阀13的另一端通过