基于PLC和組態(tài)王的真空檢漏回收裝置監(jiān)控

2012-09-29 褚向前 合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院

  為實(shí)現(xiàn)電冰箱整機(jī)、空調(diào)器及蒸發(fā)器和冷凝器等部件在流水線上焊接工序后進(jìn)行快速檢漏和氦氣的循環(huán)利用,研發(fā)了真空檢漏回收裝置監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上下位機(jī)控制模式,上位機(jī)采用工控機(jī)+
組態(tài)軟件,下位機(jī)采用OMRON 中型CQM1H,充分發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了真空檢漏回收裝置的監(jiān)控。實(shí)際運(yùn)行表明,系統(tǒng)最小可檢漏率達(dá)到1×10- 8 Pa·m3/s,氦氣回收率不低于97%。

  在制冷行業(yè)中,冰箱、空調(diào)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品及其部件的氣體漏率有一定的要求,其漏率的在線檢測(cè)和控制顯得非常重要[1]?删幊炭刂破(PLC)由簡(jiǎn)單的邏輯量控制,逐步具備了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能,同時(shí)PLC 還具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、體積小、編程方便、修改容易、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn),可以與上位計(jì)算機(jī)工業(yè)組態(tài)軟件組成功能完備的控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)電冰箱整機(jī)、空調(diào)器及蒸發(fā)器和冷凝器等部件在流水線上焊接工序后進(jìn)行快速檢漏和氦氣的循環(huán)利用,研發(fā)了真空檢漏回收裝置監(jiān)控系統(tǒng)。

1、真空檢漏回收裝置的工藝流程

  該裝置原理如圖1 所示,采用干燥壓縮空氣對(duì)被檢試件進(jìn)行耐壓強(qiáng)度檢驗(yàn)和大漏氣密性檢驗(yàn),采用對(duì)被檢試件充入氦氣應(yīng)用真空箱法進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏,然后將被檢試件內(nèi)的氦氣回收循環(huán)使用[2,3]。真空檢漏回收系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成:充氣回收部分、真空箱部分和檢漏儀部分。以檢漏某種冷凝器為例,說(shuō)明此工藝流程。系統(tǒng)啟動(dòng)前,氦氣瓶接好,壓力調(diào)到1.0 MPa;氮?dú)馄拷雍,壓力調(diào)到2.0 MPa;壓縮空氣源接好,壓力調(diào)到0.4 MPa~0.6 MPa;檢漏儀與設(shè)備正確連接,滑閥泵、(羅茨泵)的冷卻水打開(kāi)。真空箱裝置首先對(duì)被檢試件充高壓氮?dú),利用真空度的變化判斷是否存在大漏。若檢測(cè)不通過(guò),則系統(tǒng)報(bào)警,大漏試件序號(hào)顯示;若檢測(cè)通過(guò),再對(duì)試件放氮?dú)夂罄^續(xù)抽空(500 Pa),為下一步被檢試件充氦做準(zhǔn)備。充氦回收裝置將高壓罐的氦氣充入被檢試件,之后再對(duì)真空箱預(yù)抽、主抽(到5 Pa),維持泵打開(kāi),讓真空度維持在10 Pa 左右。檢漏閥打開(kāi),對(duì)試件進(jìn)行微漏檢漏。若檢測(cè)不通過(guò),系統(tǒng)報(bào)警,小漏試件序號(hào)顯示;若檢測(cè)通過(guò),對(duì)試件放空,真空箱放氣,被檢工件內(nèi)的氦氣將經(jīng)過(guò)壓縮、過(guò)濾回收至高壓罐內(nèi),以便反復(fù)使用。通過(guò)使用該系統(tǒng),可以大大降低檢漏成本,提高檢漏效率和可靠性。

真空檢漏回收裝置

圖1 真空檢漏回收裝置

2、監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

  根據(jù)本監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求,將監(jiān)控系統(tǒng)分成兩部分:現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和監(jiān)督控制級(jí)。

2.1、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)實(shí)現(xiàn)

  為保證現(xiàn)場(chǎng)的可靠控制,本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制器選用PLC。由于PLC 人機(jī)對(duì)話(huà)功能較弱,選用觸摸屏作為PLC 的操作終端,處理現(xiàn)場(chǎng)與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面,系統(tǒng)框圖如圖2 所示。

  本系統(tǒng)輸入PLC 的信號(hào)有模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào),模擬量信號(hào)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的壓力傳感器,有9 個(gè)信號(hào);開(kāi)關(guān)量信號(hào)來(lái)自真空計(jì)、電接點(diǎn)壓力表、氦氣濃度計(jì)、氦檢漏儀的輸出信號(hào),各個(gè)啟動(dòng)按鈕、氣動(dòng)閥門(mén)的到位信號(hào),氣壓、水壓等安全裝置的輸出信號(hào),共有44 點(diǎn);PLC 輸出信號(hào)全為開(kāi)關(guān)量信號(hào),用于控制羅茨泵組、壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止,報(bào)警器、指示燈、電磁閥的開(kāi)關(guān),共有60點(diǎn)?紤]系統(tǒng)功能擴(kuò)展,PLC 選用OMRON 中型CQM1H。人機(jī)界面選用NS12- T500- V2 可編程終端。根據(jù)本系統(tǒng)的工藝流程要求,建立了4 個(gè)工作畫(huà)面。主畫(huà)面、自動(dòng)運(yùn)行畫(huà)面、手動(dòng)操作畫(huà)面和報(bào)警畫(huà)面分別如圖3~6 所示。

圖9 實(shí)時(shí)報(bào)警畫(huà)面

  在曲線表達(dá)中,選取之前設(shè)置過(guò)的充氮壓力、抽空壓力、充氦壓力和回收壓力,得到如圖10 所示的一條實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線。

圖10 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線

3、結(jié)束語(yǔ)

  實(shí)際運(yùn)行表明,系統(tǒng)最小可檢漏率達(dá)到1×10- 8 Pa·m3/s,氦氣回收率不低于97%。該真空檢漏回收裝置對(duì)被檢試件的外型尺寸有一定限制,如果被檢試件太大,則真空箱尺寸加大,真空機(jī)組功率也要加大,投資就會(huì)成倍加大。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱佃功.小型制冷產(chǎn)品的檢漏和檢漏技術(shù)的研究與探討[J].制冷與空調(diào),2003,3(2):32- 38.
[2] 唐利利,張政.真空箱法氦檢漏回收箱的設(shè)計(jì)[J]. 真空,2010,47(3):59- 62.
[3] Reddy H P, Narasimhan S, Bhallamudi S M.Leak detection in gas pipeline networks using an efficient state estimator [J]. Computers & Chemical Engineering, 2011,35 (4):662- 670.