油液污染度檢測儀動態校準試驗臺的設計

摘要：油液污染度檢測儀動態校準試驗臺用以在流量交變狀態下動態校準顆粒計數器，設備以 PLC為控制核心 , 通過與上位工控機的通訊 , 實現數據的高速采集、處理和分析; 利用回路控制來控制系統中壓力、流量，應用以太網模塊與上位機通訊，簡化了設計，提高了系統的性能。
關鍵詞:流量交變；動態校準；回路控制

1.引言
顆粒度計數器應用于油液污染度檢測，可精密計量出油液中各種規格微粒的個數，是油液污染度檢測中的重要部件。油液污染度檢測儀動態校準試驗臺是用以校準顆粒度計數器，在定壓力、定流量狀態下與定壓力、流量交變狀態下，被校準顆粒度計數器與標準計數器接在系統同一位置，檢測被校準顆粒計數器的性能。本文介紹以 PLC為控制核心的實時測控系統及其在油液污染度檢測儀動態校準試驗臺的應用。
2.系統工作原理

圖1示出設備在工作中運行狀態如下：在上位機上設定系統所需壓力P1，最大流量Q1與最小流量Q2，流量交變周期T，系統保持溫度t，開始運行系統后，打開電動球閥1，2，3；關閉電動球閥4。系統自動檢測最大流量值來計算電機的最大轉速，并在此轉速上恒定運行。此時油液經泵組后通過比例溢流閥回到油箱，運行比例溢流閥PID控制程序，調整系統壓力，在系統壓力滿足0.99P1≤P≤1.01P1時開始運行比例流量閥PID控制程序，調整系統流量Q，當系統壓力0.99P1≤P≤1.01P1與系統流量0.99Q2≤Q≤1.01Q2同時滿足時，記錄比例溢流閥與比例流量閥PID參數；繼續運行比例流量閥PID控制程序，調整系統流量，系統壓力0.99P1≤P≤1.01P1與系統流量0.99Q1≤Q≤1.01Q1同時滿足時，記錄記錄比例溢流閥與比例流量閥PID參數。之后在周期內循環運行兩組PID控制參數下的控制，使系統在定壓力P下在流量Q1與流量Q2交變運行。
3.PLC控制原理
根據系統的控制及可擴展性等方面的要求, 選用日本OMRON公司的 CJ系列 PLC, CPU采用CJ1G-CPU43P，各功能模塊中, CJ1W-ETN21通訊模塊實現與上位機的通訊連接; CJ1WAD081-V1模擬量輸入模塊負責各傳感器的數據采集; CJ1W-TC103溫度模塊用于采集系統溫度信號，CJ1W-DA041模擬量輸出模塊用于向各比例控制放大器，變頻器發送控制信號。CJ1GCPU43P內置回路控制，在本系統中應用如下：主要使用兩個PID分別控制比例溢流閥及比例流量閥（見圖2）。在PID控制中，回路控制在User Link Table中設置PID模塊中運行及輸出參數，壓力和流量PID控制MV值輸出在DM區，再由DM區輸出到模擬量輸出模塊來控制比例溢流閥與比例流量閥。

PID設定參數（以PID1為例）
在本系統中，由于系統控制的特性，在P、I、D中只使用了P與I，將P值設定為200％，可保證系統穩定運行，I值調整到550倍操作周期，效果良好，PID設定參數如圖3所示。

4.結束語
本試驗臺具有以下優點：
（1）采用 PLC的邏輯互鎖及外部物理互鎖相結合的方式, 大大減少了誤操作；
（2）所帶本試驗臺功能齊全，既可進行顆粒度計數器的校準，又可應用于其它產品的性能試驗，滿足了試驗臺經濟性的需要；
（3）通過CJ1G-CPU43P的運用，提高了試驗精度，操作更加的方便。