高壓膠管試驗(yàn)臺解決方案
1 高壓膠管試驗(yàn)臺分析
1.1 高壓膠管實(shí)驗(yàn)臺簡介
高壓膠管實(shí)驗(yàn)臺是一種主要適用于液態(tài)膠管以及液態(tài)元件的設(shè)備，其主要應(yīng)用于液壓元件的爆破，耐壓測試等，其設(shè)備主要應(yīng)用于液壓膠管的生產(chǎn)工程，產(chǎn)品質(zhì)量管理的檢驗(yàn)所，以及對各種液壓膠管以及元件的生產(chǎn)檢驗(yàn)和生產(chǎn)研究。
文章中的高壓膠管爆破試驗(yàn)臺主要采用計算機(jī)控制整個液壓的過程，可以實(shí)現(xiàn)最大為200MPa 壓力等級的膠管、軟管、銅管、以及不銹鋼管的爆破實(shí)驗(yàn)以及封閉試驗(yàn)。
1.2 高壓膠管實(shí)驗(yàn)臺的工作原理分析
高壓膠管實(shí)驗(yàn)臺的工作原理如下：（1）首先要進(jìn)行整個實(shí)驗(yàn)臺的連接，先將液壓支架軟管總成安裝至試驗(yàn)臺上，對整個實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行通電，通過充氣壓縮機(jī)并將其內(nèi)部的氣體壓力調(diào)整至需要的數(shù)值。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，將電源接通啟動旋轉(zhuǎn)按鈕，啟動充液泵。（3）轉(zhuǎn)到加載位置，關(guān)閉卸荷閥口，通過逐步增加充液泵的驅(qū)動氣體壓力，觀察充液泵的驅(qū)動壓力，直至數(shù)字壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需要的壓力為止。（4）達(dá)到實(shí)驗(yàn)壓力之后，設(shè)置保壓，并在實(shí)驗(yàn)規(guī)定的保壓時間之后，進(jìn)行卸荷處理。（5）更換試液軟管總成，重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。
2 煤炭企業(yè)對控制系統(tǒng)的要求
經(jīng)過對整個煤炭企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作，進(jìn)行市場調(diào)研、分析和綜合，進(jìn)而提出更加具體、詳細(xì)的要求，在征求得實(shí)驗(yàn)臺管理部門的同意之后進(jìn)行試驗(yàn)控制系統(tǒng)的升級和改造，以下為改造的主要方案內(nèi)容：
2.1 最大限度幫助煤炭企業(yè)的生產(chǎn)工藝的實(shí)驗(yàn)要求在設(shè)計之前，需要確定煤炭企業(yè)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺的主要工藝要求，并從真正意義上了解整個煤炭企業(yè)對于生產(chǎn)工藝的需求和流程，這樣才能夠保證整個自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)不會出現(xiàn)反復(fù)，而且保證對整個液壓傳送機(jī)的控制方向。
2.2 在實(shí)現(xiàn)高壓膠管試驗(yàn)臺的自動控制前提下，實(shí)現(xiàn)控制線路簡單、方便
（1）選取標(biāo)準(zhǔn)化器件，保證整個實(shí)驗(yàn)過程中能夠簡單方便。（2）使用最短的導(dǎo)線數(shù)量和長度。（3）使用標(biāo)準(zhǔn)的元件，且使用的器件屬于相同型號。（4）盡量讓控制系統(tǒng)節(jié)能省電。
2.3 操作簡易性和易維修
控制系統(tǒng)應(yīng)操作簡單和便利，能迅速和方便地由一種控制方式轉(zhuǎn)換到另一種控制形式。該系統(tǒng)中設(shè)有自動和手動兩種控制，使工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)有效進(jìn)行。
3 高壓膠管試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)的總體升級方案高壓膠管試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)主要的性能在于控制系統(tǒng)的使用，為了能夠讓試驗(yàn)臺實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境下的控制任務(wù)，文章主要從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，通過研究控制器以及合理的采用執(zhí)行元件，檢測元件，以及支持元件等組成的控制系統(tǒng)，使得整個控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化。
3.1 控制系統(tǒng)的方案
3.1.1 控制系統(tǒng)方案。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中一定要將各個控制元件實(shí)現(xiàn)相互協(xié)調(diào)，相互配合才能鞏固實(shí)現(xiàn)高壓膠管爆破過程，因此在控制系統(tǒng)中的核心部分主要是對可編程序控制器（PLC）進(jìn)行處理，PLC 在采集輸入信號之后，控制各個相應(yīng)的設(shè)備，并實(shí)時跟蹤整個爆破壓力的測試過程。系統(tǒng)具有良好的手動控制和自動控制兩種方式，自動控制的方式是設(shè)備直接運(yùn)行之后，系統(tǒng)PLC 按照原先設(shè)定好的程序周期進(jìn)行運(yùn)行；手動控制方式是通過手動操作面板直接控制設(shè)備的各個動作，并根據(jù)動作來獲得某個時間點(diǎn)的詳細(xì)值。
3.1.2 各控制方案的分析與控制方案的選擇。方案一：工業(yè)計算機(jī)控制高壓膠管實(shí)驗(yàn)臺系統(tǒng)。使用工業(yè)控制計算機(jī)可以通過個人電腦的PCI 總線和高壓膠管PC/104 總線相互結(jié)合，并采用多功能卡的方式，連接對應(yīng)的設(shè)備控制程序，但這其中存在著一個比較難以解決的問題，就是一旦工控機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)軟硬件故障，如沒有專業(yè)設(shè)備將會很難診斷故障元件的問題，并且使用專業(yè)設(shè)備將會導(dǎo)致維修時長增加、維修難度提升，且非專業(yè)人員無法維修，進(jìn)而增加人員成本，因此本系統(tǒng)的設(shè)計不考慮工業(yè)計算機(jī)控制系統(tǒng)。方案二：采用典型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。使用單片機(jī)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單化、控制方便、擴(kuò)展容易、且成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在使用單片機(jī)時可以進(jìn)行儀器儀表的控制。但由于單片機(jī)需要I/O 輸出闡述去控制外部的設(shè)備，而且單片機(jī)對于設(shè)備的驅(qū)動控制能力有限，對于一些大功率的設(shè)備都無法實(shí)現(xiàn)，而且在試驗(yàn)臺中不少設(shè)備需要強(qiáng)電進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動，而單片機(jī)在開關(guān)過程中會產(chǎn)生較大的電磁干擾，這有可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰的現(xiàn)象。因此為保證單片機(jī)控制系統(tǒng)，不但需要增加上驅(qū)動電路，而且還要在設(shè)計過程中增加強(qiáng)弱電隔離等措施，這就會無形之中讓整個控制系統(tǒng)設(shè)計增加復(fù)雜性和不確定性，而且設(shè)計研發(fā)的周期、成本都會有所增加，因此本系統(tǒng)設(shè)計也不考慮單片機(jī)控制系統(tǒng)的方案。方案三：PLC 控制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鳎ê喎QPLC），是一種直接面向用戶的專用控制計算機(jī)，其具有非常多的優(yōu)點(diǎn)。首先，其可靠性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的抗干擾力。其采用的電子器件大都屬于工業(yè)專用，在軟硬件的設(shè)計上還采用了高屏蔽、高濾波以及光電隔離等內(nèi)容，這讓PLC 具有非常強(qiáng)大的抗干擾能力，其平均無故障時間可以達(dá)到上萬小時。其次，編程方法簡單、直觀。PLC 采用的是面向?qū)刂七^程的梯形圖語言，這種語言直觀，一般具有電工知識的人員在短時間內(nèi)都可以學(xué)會并良好的掌握。加上計算機(jī)基礎(chǔ)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)的隔閡在PLC 上完全不存在，僅僅需要修改部分的程序就可以實(shí)現(xiàn)。再次，PLC 已經(jīng)對內(nèi)部的控件進(jìn)行模塊化、系列化的設(shè)計，它可以通過組合的方式形成了更多的具有不同系統(tǒng)功能、操作方案、規(guī)模差異的控制系統(tǒng)，適應(yīng)性非常強(qiáng)。最后PLC 的維護(hù)非常簡單，其自帶的自我診斷功能和監(jiān)視功能，可以迅速找到故障點(diǎn)，并可以盡快排出問題。因此本系統(tǒng)主要采用PLC 控制系統(tǒng)。
3.2 控制系統(tǒng)的總體升級方案設(shè)計控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4 結(jié)束語
文章是針對實(shí)驗(yàn)室高壓膠管試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，解決了實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)不夠穩(wěn)定和維修難的問題。高壓膠管試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中操作簡單，運(yùn)行良好，取得的試驗(yàn)曲線效果較好，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值。
