高压水箱电控系统

技术领域

本发明涉及换能器封装技术领域，特别涉及高压水箱电控系统。

背景技术

高压水箱的原理如下：将测试电缆通过高压水箱的筒体周围任意6只电缆孔接口与被测试或试验产品连接，试验产品放置在高压密封筒体内，旋紧电缆接口螺母使电缆接口达到密封，关闭高压密封箱盖，锁圈锁紧箱盖，高压水泵对水箱内部注水、加压，直到所需压力进行保压。测试或试验完毕后，排水取出测试或试验的产品。然而现有的高压水箱仅仅实现对液压系统及相关传感器的控制，并无法实现对高压水箱内部进行自动加压的控制系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种高压水箱电控系统，本发明在保留原有液压系统及相关传感器的基础上，增加对原有液压系统的控制，并配置独立的自动加压控制系统，不仅能够自动地完成原有的液压操作，而且压力控制测量系统由一套电脑、智能仪表、一台加压泵、一只高压电动球阀、一只高压电磁阀、一只压力传感器(自带数字表头)组成，系统依靠变频器改变加压泵电机的转速，控制压力及上升速率。

本发明通过以下技术方案予以实现：

高压水箱电控系统，包括：

PLC电控系统，包括：开合盖油缸、锁紧解锁油缸、油泵电机和PLC控制面板；所述开合盖油缸，用于驱动高压水箱上的盖板进行开启或闭合；还包括与所述开合盖油缸油路相连的开盖电磁阀、合盖电磁阀；所述开盖电磁阀和合盖电磁阀分别与开盖按钮和合盖按钮电性相连；所述锁紧解锁油缸，用于驱动盖板上的锁紧圈对盖板进行锁紧或解锁；还包括与所述锁紧解锁油缸油路相连的锁紧电磁阀、解锁电磁阀；所述锁紧电磁阀和解锁电磁阀分别与锁紧按钮和解锁按钮电性相连；所述油泵电机，用于对所述开合盖油缸和所述锁紧解锁油缸进行供油；所述PLC控制面板，所述PLC控制面板上分别加装有所述开盖按钮、所述合盖按钮、所述锁紧按钮、所述解锁按钮、所述加压启动按钮、所述加压停止按钮、所述加水启动按钮和所述加水停止按钮；

压力控制测量系统，包括：智能仪表、PC电脑、高压电动球阀、高压电磁阀、加压泵电机、变频器、压力传感器和加水泵；所述智能仪表分别与所述PC电脑、所述高压电动球阀、所述高压电磁阀、所述加压泵电机、所述变频器、所述压力传感器和所述PLC控制面板电性相连；所述高压电动球阀，用于对高压水箱内的压力进行卸压；所述高压电磁阀，用于对高压水箱内的加压管路进行导通和关闭；所述加压泵电机，用于对高压水箱内部进行加压；还包括与所述加压泵电机电性相连的加压启动按钮和加压停止按钮；所述变频器，用于对所述加压泵电机的转速进行调节；所述压力传感器，用于检测高压水箱内的压力数值；所述加水泵，用于对高压水箱内部进行加水；还包括与所述加水泵电性相连的加水启动按钮和加水停止按钮。

优选的，所述PLC控制面板上还包括安装的手动模式/自动模式选择开关，用于执行开盖、合盖、锁紧、解锁四个动作。

优选的，所述合盖按钮上还包括电性相连的合盖电磁铁，所述锁紧按钮上还包括电性相连的锁紧电磁铁。

优选的，还包括与所述PLC控制面板电性相连的开盖到位限位器、合盖到位限位器、解锁到位限位器和锁紧到位限位器。

优选的，所述PLC控制面板上还包括安装的合盖到位指示灯、开盖到位指示灯、锁紧到位指示灯和解锁到位指示灯，分别用于显示盖板的位置状态。

优选的，所述PLC控制面板上还包括安装的用于卸压的开阀按钮和关阀按钮，以及用于显示高压电动球阀位置状态的开阀到位指示灯和关阀到位指示灯。

优选的，所述PLC控制面板上还包括安装的紧停按钮。

优选的，还包括如下操作方法：

1)合上电源总开关，电源指示灯亮，警示灯绿灯亮；

2)选择自动模式；

3)按油泵启动按钮，启动油泵；

4)按合盖按钮，高压水箱自动合盖并锁圈自动锁紧；

5)按卸荷阀关按钮，关闭卸荷阀，卸荷阀关指示灯亮；

6)打开高压水箱顶部排气阀；

7)打开进水阀，高压水箱底部进水顶部排气，当顶部排气变成排水时，关闭排气阀；

8)关闭进水阀；

9)按电脑电源启动按钮，启动Windows 10操作系统；

10)按加压启动按钮，变频器控制接触器吸合加电；

11)运行宇电AIFCS软件，根据试验要求编程，设定压力、时间和程序段；

12)点击宇电AIFCS软件运行按键，系统将按照所编程序进行自动加压控制；

13)程序运行完成，系统自动进入保持状态；

14)点击宇电AIFCS软件停止按键，程序停止运行；

15)程序运行过程中点击宇电AIFCS软件保持按键，系统进入保持状态，再按运行按键，程序接着从暂停处继续往后运行；

16)程序运行完成后，点击宇电AIFCS软件停止按键，程序停止运行；

17)退出宇电AIFCS软件；

18)按电脑电源启动按钮，关闭Windows 10操作系统，电脑自动关机；

19)按加压停止按钮，变频器控制接触器释放断电；

20)按卸荷阀开按钮，打开卸荷阀，卸荷阀开指示灯亮；

21)打开排水阀，高压水箱排水；

22)排水完毕后按开盖按钮，高压水箱锁圈自动松开并自动开盖到位。

本发明具有以下有益效果：

西门子PLC控制系统是在保留原有液压系统及相关传感器的基础上，增加对原有液压系统的控制，并配置独立的自动加压控制系统，不仅能够自动地完成原有的液压操作，而且压力控制测量系统由一套电脑、智能仪表、一台加压泵、一只高压电动球阀、一只高压电磁阀、一只压力传感器(自带数字表头)组成，系统依靠变频器改变加压泵电机的转速，控制压力及上升速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高压水箱PLC接线图。

图2为本发明的高压水箱电气原理图。

图3为本发明的高压水箱控制回路原理图。

图4为本发明的高压水箱智能仪表接线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1～4，本发明实施例提供了高压水箱电控系统，包括：PLC电控系统，包括：开合盖油缸、锁紧解锁油缸、油泵电机和PLC控制面板；开合盖油缸，用于驱动高压水箱上的盖板进行开启或闭合；还包括与开合盖油缸油路相连的开盖电磁阀、合盖电磁阀；开盖电磁阀和合盖电磁阀分别与开盖按钮和合盖按钮电性相连；锁紧解锁油缸，用于驱动盖板上的锁紧圈对盖板进行锁紧或解锁；还包括与锁紧解锁油缸油路相连的锁紧电磁阀、解锁电磁阀；锁紧电磁阀和解锁电磁阀分别与锁紧按钮和解锁按钮电性相连；油泵电机，用于对开合盖油缸和锁紧解锁油缸进行供油；PLC控制面板，PLC控制面板上分别加装有开盖按钮、合盖按钮、锁紧按钮、解锁按钮、加压启动按钮、加压停止按钮、加水启动按钮和加水停止按钮；压力控制测量系统，包括：智能仪表、PC电脑、高压电动球阀、高压电磁阀、加压泵电机、变频器、压力传感器和加水泵；智能仪表分别与PC电脑、高压电动球阀、高压电磁阀、加压泵电机、变频器、压力传感器和PLC控制面板电性相连；高压电动球阀，用于对高压水箱内的压力进行卸压；高压电磁阀，用于对高压水箱内的加压管路进行导通和关闭；加压泵电机，用于对高压水箱内部进行加压；还包括与加压泵电机电性相连的加压启动按钮和加压停止按钮；变频器，用于对加压泵电机的转速进行调节；压力传感器，用于检测高压水箱内的压力数值；加水泵，用于对高压水箱内部进行加水；还包括与加水泵电性相连的加水启动按钮和加水停止按钮。

具体包括如下部分：

一、电源：

高压水箱电气系统采用交流380V电源，设备总功率5kW。

二、电气控制系统：

电气控制系统中主控制器采用西门子S7-200 Smart可编程控制器，控制油泵电机、加压泵电机的交流接触器采用施耐德品牌的产品，可提高系统的可靠性。

压力测控系统采用宇电公司的智能仪表AI-719P，以及PC电脑上安装的宇电AIFCS(2.0)测控软件构成。

高压水箱的盖子的动作有液压系统来完成，液压系统工作时，先按控制柜面板上油泵启动按钮，油泵电机工作，经一定时间后观察油压表压力是否正常。

电气系统控制由四只电磁阀的通断来执行开盖、合盖、锁紧、解锁四个动作。电控柜面板上装有手动/自动选择开关。当选择开关打到手动位置时：按合盖按钮合盖电磁铁通电，开合盖油缸顶出，进行合盖动作。松开合盖按钮电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。如果一直按住合盖按钮不松开，则合盖动作完成，碰到合盖到位限位，电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。

按锁紧按钮锁紧电磁铁通电，锁紧解锁油缸顶出，进行锁紧动作。松开锁紧按钮电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。如果一直按住锁紧按钮不松开，则锁紧动作完成，碰到锁紧到位限位，电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。

按解锁按钮解锁电磁铁通电，锁紧解锁油缸缩回，进行解锁动作。松开解锁按钮电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。如果一直按住解锁按钮不松开，则解锁动作完成，碰到解锁到位限位，电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。

按开盖按钮开盖电磁铁通电，开合盖油缸缩回，进行开盖动作。松开开盖按钮电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。如果一直按住开盖按钮不松开，则开盖动作完成，碰到开盖到位限位，电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。

当选择开关打到自动模式位置时：按一下合盖按钮合盖电磁铁通电，开合盖油缸顶出，进行合盖动作。碰到合盖到位限位，电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。经过一定延时后，锁紧电磁铁通电，锁紧解锁油缸顶出，进行锁紧动作。碰到锁紧到位限位，电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。合盖、锁紧动作完成。

按一下解锁按钮解锁电磁铁通电，锁紧解锁油缸缩回，进行解锁动作。碰到解锁到位限位，电磁铁断电，锁紧解锁油缸动作停止。经过一定延时后，开盖电磁铁通电，开合盖油缸缩回，进行开盖动作。碰到开盖到位限位，电磁铁断电，开合盖油缸动作停止。解锁、开盖动作完成。

控制柜面板上装有合盖到位、开盖到位、锁紧到位、解锁到位指示灯，显示盖子的位置状态。

高压水箱的加压工作，由加压泵电机来完成。按控制柜面板上加压启动按钮，然后用宇电AIFCS(2.0)软件编程并运行，加压泵电机起动运转，向水箱中注水，水箱压力增高，到设定压力时，停止加压，进入保压状态，程序结束时自动泄压并报警提示。

当选择开关在自动模式时，水箱压力加压到智能数显表设定值时，自动停止加压，当水压回到智能数显表设定回差值时，加压泵工作补压到智能数显表设定值时停止。同时进行计时，根据智能仪表中编制的多段程序，自动控制水压箱压力和时间。当压力试验工作结束时，要按控制柜面板上开阀按钮卸压，当压力为零，水放光后才能进行解锁开盖动作。控制柜面板上装有开阀到位、关阀到位指示灯，显示电动球阀的位置状态。

三、安全措施：

1)水路系统中装有水压开关设定值为5.25MPa，禁止在带压、满水状态开盖。

2)电控系统装有紧停按钮，当出现异常工况时可按紧停按钮，切断设备电源，高压水箱外壳接地防止漏电。

3)高压水箱压力保护除电气保护外，在管路上还采用弹簧式安全阀进行过压保护，动作压力设定为5.5Mpa。

4)智能仪表AI-719P设有上限报警保护，设定值为5.12MPa。

5)压力继电器动作、变频器报警、或者智能仪表测量值超出上限值时，警示灯声光报警。

四、设备概述：

设备名称：高压水箱

主要技术参数：

1)筒体容积直径(内径)：1500mm；

2)有效高度：1400mm；

3)设计压力：6MPa；

4)使用压力：5MPa；

5)工作温度：4～40℃；

6)电缆接口：24只；

7)电缆接口直径：Φ15mm(12只)，Φ30mm(12只)；

8)传动方式：液压传动；

9)电控方式：手动/自动控制；

10)安全阀整定压力5.5MPa。

五、工作原理：

将测试电缆通过筒体周围任意6只电缆孔接口与被测试或试验产品连接，试验产品放置在高压密封筒体内，旋紧电缆接口螺母使电缆接口达到密封，关闭高压密封箱盖，锁圈锁紧箱盖，高压水泵对水箱内部注水、加压，直到所需压力进行保压。测试或试验完毕后，排水取出测试或试验的产品。液压系统由油泵电机驱动叶片泵对液压系统供油，系统压力由溢流阀控制，活塞移动速度由调速阀控制，电磁阀分别控制油缸换向，箱盖的运动由液压缸带动，液压缸固定在筒体上，活塞杆固定在箱盖上，由液压系统控制箱盖开启和关闭，锁圈的运动由2只液压缸带动，液压缸固定在筒体上，活塞杆固定在锁圈上，由液压系统控制锁圈锁紧和松开。

六、控制系统：

西门子PLC控制系统是在保留原有液压系统及相关传感器的基础上，增加对原有液压系统的控制，并配置独立的自动加压控制系统，不仅能够自动地完成原有的液压操作，而且压力控制测量系统由一套电脑、智能仪表、一台加压泵、一只高压电动球阀、一只高压电磁阀、一只压力传感器(自带数字表头)组成，系统依靠变频器改变加压泵电机的转速，控制压力及上升速率。

七、压力控制系统功能：

(1)高压水箱具备进水、排气、加压、泄压、报警等操作。

(2)系统在自动模式根据规程要求，通过编程全程自动控制加压、减压等动作，手动模式下可进行手动操作和调试，但不能加压操作。

(3)压力实时监控并在计算机上显示，可采集试验数据并存储。

(4)全程自动控制加压、减压等动作的同时，可显示各进程开始和完成所需时间、压力参数，试验过程中对压力实时监控。

(5)如设备工作状态异常，警示灯声光报警并停止加压，并打开电动球阀泄压。

实施例2

在实施例1的基础上，还包括如下操作方法：

1)合上电源总开关，电源指示灯亮，警示灯绿灯亮；

2)选择自动模式；

3)按油泵启动按钮，启动油泵；

4)按合盖按钮，高压水箱自动合盖并锁圈自动锁紧；

5)按卸荷阀关按钮，关闭卸荷阀，卸荷阀关指示灯亮；

6)打开高压水箱顶部排气阀；

7)打开进水阀，高压水箱底部进水顶部排气，当顶部排气变成排水时，关闭排气阀；

8)关闭进水阀；

9)按电脑电源启动按钮，启动Windows 10操作系统；

10)按加压启动按钮，变频器控制接触器吸合加电；

11)运行宇电AIFCS(2.0)软件，根据试验要求编程，设定压力、时间和程序段；

12)点击宇电AIFCS(2.0)软件运行按键，系统将按照所编程序进行自动加压控制；

13)程序运行完成，系统自动进入保持状态；

14)点击宇电AIFCS(2.0)软件停止按键，程序停止运行；

15)程序运行过程中点击宇电AIFCS(2.0)软件保持按键，系统进入保持状态，再按运行按键，程序接着从暂停处继续往后运行；

16)程序运行完成后，点击宇电AIFCS(2.0)软件停止按键，程序停止运行；

17)退出宇电AIFCS(2.0)软件；

18)按电脑电源启动按钮，关闭Windows 10操作系统，电脑自动关机；

19)按加压停止按钮，变频器控制接触器释放断电；

20)按卸荷阀开按钮，打开卸荷阀，卸荷阀开指示灯亮；

21)打开排水阀，高压水箱排水；

22)排水完毕后按开盖按钮，高压水箱锁圈自动松开并自动开盖到位。

实施例3

在实施例1和2的基础上，还包括：宇电AIFCS(2.0)软件操作说明的具体过程如下：

1)启动电脑进入系统桌面，双击桌面图标进入显示画面；

2)点击登录按钮，弹出“请输入密码”对话框，输入密码111，点击确定；

3)点击操作画面按钮，进入操作画面；

4)点击设定按钮，弹出“运行设定”对话框；

5)点击程序配方按钮，弹出编程界面，根据水压试验要求，进行设定压力和时间的编程，编好后点击程序写入按钮，把数据保存到仪表；

6)或者点击程序选择按钮，弹出“程序配方选择对话框”，可选择已编好的程序，点击应用配方按钮，然后点击关闭；

7)返回到编程界面，点击程序写入按钮，画面红字变黑字表示数据已写入仪表；

8)本仪表参数已整定好，操作者不要随便更改参数；

9)编程时设定的压力单位为MPa，时间单位为分钟。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。