施耐德Twido PLC在噴油泵校驗控制系統的實際應用

分類：技術教程日期：2008-01-11 00:00:00

1. 概述
　　近年來中國機動車產量和保有量迅速增長，機動車排放造成的污染問題逐漸顯現出來，要使環境能夠容納更多的機動車,降低排放負荷是解決機動車污染問題的必然選擇和有效手段。2004年，北京全面實行了歐II排放標準，2005年7月北京實行歐III排放標準，低排放甚至零排放汽車將成為未來汽車工業的發展方向。
　　隨著柴油機技術水平的提高，柴油機的使用呈上升趨勢。噴油泵是柴油機的重要總成，其工作性能直接影響與其匹配的柴油機的動力性、經濟性和排放，所以噴油泵的調試是柴油機的生產和維修的一個重要環節。噴油泵的調試在噴油泵試驗臺上進行，調試質量與噴油泵試驗臺所反映的油量真實性密切相關。
　　目前國內噴油泵實驗臺大多采用單片機開發，噴油泵進油口溫度控制，溫度控制范圍在±2℃，無法滿足噴油泵歐Ⅱ排放標準的檢驗要求。進口實驗臺以博世為例，全套引進大約200萬人民幣左右。采用施耐德Twido PLC和ATV31變頻器配合控制，觸摸屏設置和監控整個校驗過程，除可滿足歐II排放標準噴油泵的校驗要求外，也大大降低了成本，同時解決了原有實驗臺操作不直觀、界面不友好及維護升級困難等缺點。
2. 系統描述
　　系統要實現智能化的試驗模式，操作簡捷方便簡單、界面友好美觀，重要參數（轉數、溫度、壓力、計數值）要醒目。系統安全、可靠、使用的技術，細致考慮，涉及多方位。

1) 系統框圖

2) 施耐德電氣元件配置表

３) 系統組成及功能
　　<1>油箱
　　(1) 熱油箱采用電阻絲加熱，通過PID功能配合熱油箱溫度傳感器的反饋將熱油箱溫度控制在設置范圍內。
　　(2) 冷油箱采用壓縮機制冷，由于壓縮機不能夠頻繁啟動，故采用前饋控制，通過冷油箱溫度傳感器反饋的上下限溫度來開啟和關閉制冷機。
　　(3) 熱油箱、冷油箱的加熱和制冷工作前提：油泵開啟，油位正常。油位報警實時在觸摸屏中顯示。
　　(4) 熱油溫度、冷油溫度、制冷機最小起動時間可在觸摸屏中設置。
　　<2>油泵
油泵控制為外部電路完成，熱油泵、冷油泵同時啟停。PLC采集油泵起動信號作為控制油箱加熱和制冷起動的條件。
　　<3>溫度和壓力控制和測量
　　溫度通過PLC控制熱油和冷油電磁閥的開啟時間將油混合的方式，將回油溫度控制在設置值的±0.3℃。進油壓力、泵腔壓力穩定并在觸摸屏上顯示。不同流量噴油泵的校驗參數通過觸摸屏一鍵轉換。
　　<4>電機控制和量油計數值設置
　　電機控制采用2種不同方式，控制精度±1轉/分。為防止分配泵干磨，油泵起動后方可起動電機。
　　(1) 第一種方式為自動方式，即PLC和變頻器通過內置的RS485接口連接，MODBUS RTU協議DRIVECOM標準進行通訊控制。可實現對電機的正轉、反轉、停機和20段轉速的控制。每一轉速可單獨設置回油溫度和量油次數值。大大增加了可靠性，并減少了模擬量輸出的成本和接線復雜度。
　　(2) 第二種方式為手動方式，即通過變頻器的外部AI/DI端子通過電位器0-10V模擬量信號自由調速并控制電機正反轉。對應輸出為0-3200轉/分。回油溫度和量油計數值單獨設置。
　　<5>量油次數和控制
　　量油計數采用霍爾開關檢測，通過PLC高速計數功能計算，大大提高了精確度。開始計數時電磁鐵吸合拉開擋油板，油開始進入量油杯。計數到，電磁鐵釋放推回擋油板。油從擋油板回流。
　　<6>報警
　　多種實時報警功能：油箱油位報警，霍爾開關損壞報警，制冷時間報警，油溫未在控制范圍內量油計數報警，變頻器故障報警，急停報警。
　　3. 結束語
　　(1)使用全套施耐德產品，如XBTG人機界面，Twido PLC，使控制系統能夠更好的相互結合，實現無縫化通信。
　　(2)充分利用XBTG觸摸屏內部大量的內存空間來存放用戶工藝參數，簡化了Twido PLC的編程工作，使PLC系統更容易。
　　(3)可以讀取變頻器內部許多參數，如電機電流，電機轉速等等，用于變頻器的故障報警，更好地維護保養設備。
　　<7>ATV31可以實現控制與給定分開，這樣可以保證系統在發生故障時及時停車。