列車閥檢測試驗臺設計,列車,檢測,試驗臺,設計 編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 列車制動系統(tǒng)比例閥測控試驗臺 設計與研究 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 　　　 0923095　　　　 學生姓名： 李敏虎 指導教師： 薛慶紅 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 列車制動系統(tǒng)比例閥測控試驗臺設計與研究 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械92 學 號： 0923095 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目　　 列車制動系統(tǒng)比例閥測控試驗臺設計與研究 　　 2、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 列車感載比例閥可以使車輛的制動率不隨載重量的變化而變化，保持為一常數(shù)，以減小列車制動時的縱向沖動，避免空車時因制動力過大而使閘瓦抱死車輪，使車輪在鋼軌上滑行擦傷車輪，及重車時因制動力不足而不能在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。由于列車感載比例閥涉及人身安全重要性，對其質(zhì)量提出較高的要求，因此對列車感載比例閥的測試也提出了較多的要求。根據(jù)列車感載比例閥的特性，設計研究了比例閥的檢測試驗臺。最后實際檢測后表明，該試驗臺測試精度高、性能穩(wěn)定、裝卸被測試件快速準確、測試時間短、測試結(jié)果可視化程度高、歷史數(shù)據(jù)查詢方便, 可為列車感載比例閥的研制和在線檢測提供可靠的測試依據(jù)和試驗手段。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 四、接受任務學生： 1.編寫設計說明書（大于40頁）； 2.專業(yè)外語翻譯（大于8000~10000字符，約合漢字5000字符）； 機械92 班 　　姓名 李敏虎 五、開始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師　　 　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名 信機 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月27日 I 摘 要 感載比例閥是列車制動系主要元件之一,它能使制動壓力隨載荷的變化而得到調(diào)整,保證列車在不同載荷和速度情況下制動的穩(wěn)定性。為了保證列車行駛的安全性, 感載比例閥必須經(jīng)過嚴格的測試, 各項性能指標必須滿足行業(yè)標準。目前, 國內(nèi)主要采用手工控制測試或采用進口的性能試驗臺對感載比例閥進行測試。手工控制測試精度低、同步性差、工作節(jié)拍長、生產(chǎn)效率低, 性能檢測常常滯后于生產(chǎn)加工,而且檢測結(jié)果不能儲存, 在出現(xiàn)質(zhì)量問題時無法提交有效的檢測報告。進口試驗臺價格昂貴, 軟件維護不方便, 人機交互性差, 且多數(shù)為專用型, 無法滿足個性化需要。 由于列車感載比例閥涉及人身安全重要性，對其質(zhì)量提出較高的要求，因此對列車感載比例閥的測試也提出了較多的要求。根據(jù)列車感載比例閥的特性，設計研究了比例閥的檢測試驗臺。最后實際檢測后表明，該試驗臺測試精度高、性能穩(wěn)定、裝卸被測試件快速準確、測試時間短、測試結(jié)果可視化程度高、歷史數(shù)據(jù)查詢方便, 可為列車感載比例閥的研制和在線檢測提供可靠的測試依據(jù)和試驗手段。 關鍵詞：列車制車系統(tǒng)；感載比例閥；檢測；試驗臺 Abstract Feeling is proportional valve train brake system is one of the main components, it can make brake pressure along with the change of load adjustment, ensure trains under the condition of different load and speed braking stability. In order to guarantee the safety of the train, sense of proportion valve must go through rigorous testing, the performance indicators must meet industry standards. At present, our country mainly adopts manual control the import of test or use the performance of the test-bed for proportional valve test load. Manual control low test precision, poor synchronicity, long work rhythm, the production efficiency is low, performance testing is often lags behind the production and processing, and the test results cannot be stored, when quality problems cannot submit valid test report. Import test bench is expensive, software maintenance is not convenient, man-machine interactivity is poor, and the most special, can't satisfy personalized needs. Because trains are proportional valve importance related to the personal safety, the quality put forward higher requirements, therefore to train load proportional valve test is also put forward more requirements. According to the properties of the sense of train load proportional valve, proportional valve testing test-bed design studied. Finally after the actual test shows that the test high test precision, stable performance, loading and unloading test parts quickly and accurately, short test time, test results, high degree of visualization, historical data query is convenient, can be developed for train sense of proportional valve and provide reliable testing basis and on-line detection methods. Key words: train car manufacturing system; Load proportional valve; Detection; Test bench 43 目 錄 摘 要 III Abstract IV 1 緒論 １ 1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 １ 1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 １ 1.3本課題應達到的要求 １ 2 列車制動系統(tǒng)簡介 ２ 2.1列車制車系統(tǒng) ２ 2.1.1制動方式 ２ 2.1.2制動系統(tǒng)組成 ３ 2.1.3制動控制裝置 ３ 2.2 空氣制動系統(tǒng)的組成及其作用 ３ 3 列車感載比例閥技術(shù)分析 ５ 3.1 列車感載比例閥的用途 ５ 3.2 列車感載比例閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理 ８ 3.2.1 列車感載比例閥的結(jié)構(gòu) ８ 3.2.2 列車感載比例閥工作原理 ８ 4 列車感載比例閥的技術(shù)要求 ９ 4.1 主要技術(shù)指標 ９ 4.1.1 工作壓力范圍： ９ 4.1.2 緩解特性： ９ 4.1.3 回差： ９ 4.1.4 跟隨性： ９ 4.1.5 密封性： ９ 4.1.6 耐壓： ９ 4.1.7 壽命： ９ 4.1.8 外觀： ９ 4.2 列車感載比例閥試驗檢測 １０ 4.2.1 試驗條件 １０ 4.2.2 試驗方法 １１ 5 測試系統(tǒng)設計原理以及控制方法 １３ 5.1真空系統(tǒng) １３ 5.2主要性能測試系統(tǒng) １３ 5.3彈簧拉伸裝置 １４ 5.4殘液排空和回收裝置 １４ 5.5氣動夾緊機構(gòu) １４ 5.6計算機控制系統(tǒng) １４ 6 列車感載比例閥的測試方案設計 １６ 6.1 試驗系統(tǒng)總體方案 １７ 6.2 主控系統(tǒng)方案 １８ 7 PLC的特點及與其它控制系統(tǒng)的比較 １９ 7.1 PLC的結(jié)構(gòu)與特點 １９ 7.1.1 CPU的構(gòu)成及功能 １９ 7.1.2 I/O模塊 １９ 7.1.3 內(nèi)存 ２０ 7.1.4 電源模塊 ２０ 7.1.5 底板或機架 ２０ 7.1.6 PLC系統(tǒng)的其它設備 ２０ 7.1.7 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) ２０ 7.2 PLC具有許多優(yōu)點,因而被廣泛應用于各種控制場合 ２０ 7.2.1 可靠性高 ２０ 7.2.2 編程簡單 ２１ 7.2.3通用性好 ２１ 7.2.4 功能強大 ２１ 7.2.5 體積小、功耗低 ２１ 7.2.6 設計施工周期短 ２１ 8 列車感載比例閥測試方案的硬件選擇 ２２ 8.1 試驗臺硬件平臺 ２２ 8.2 試驗臺控制系統(tǒng)氣動回路設計 ２２ 8.2.1 電磁閥的選擇 ２２ 8.2.2 電磁閥取代EP閥 ２２ 8.2.3 電磁閥氣動回路 ２４ 8.2.4 優(yōu)化試驗臺氣動回路 ２５ 8.3 試驗臺電控系統(tǒng)設計 ２５ 8.3.1 電控系統(tǒng)組成 ２５ 8.3.2 壓力變送器選用 ２６ 8.3.3 高速數(shù)據(jù)采集卡選用 ２７ 8.4 試驗臺硬件優(yōu)化措施 ２８ 8.4.1 普通電磁閥代替EP閥 ２８ 8.4.2 提高精密調(diào)壓閥調(diào)壓壓力 ２８ 8.4.3 增加氣容 ２９ 9 列車感載比例閥測控試驗臺的應用與試驗 ３０ 9.1 列車感載比例閥試驗步驟 ３０ 9.2 檢測試驗及其結(jié)果分析 ３３ 9.2.1 試驗臺性能指標 ３３ 9.2.2 充風、排風方式分析 ３３ 9.2.3 回差性分析 ３５ 9.2.4 信號壓力-輸出壓力分析 ３５ 10 結(jié)論與展望 ３７ 致 謝 ３８ 參考文獻 39 1 緒論 1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 列車感載比例閥可以使車輛的制動率不隨載重量的變化而變化，保持為一常數(shù)，以減小列車制動時的縱向沖動，避免空車時因制動力過大而使閘瓦抱死車輪，使車輪在鋼軌上滑行擦傷車輪，及重車時因制動力不足而不能在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。由于列車感載比例閥涉及人身安全重要性，對其質(zhì)量提出較高的要求，因此對列車感載比例閥的測試也提出了較多的要求。根據(jù)列車感載比例閥的特性，設計研究了比例閥的檢測試驗臺。最后實際檢測后表明，該試驗臺測試精度高、性能穩(wěn)定、裝卸被測試件快速準確、測試時間短、測試結(jié)果可視化程度高、歷史數(shù)據(jù)查詢方便, 可為列車感載比例閥的研制和在線檢測提供可靠的測試依據(jù)和試驗手段。 1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈，它擔負著十分繁重的客貨運輸任務。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的不斷進步，鐵路客貨運量在持續(xù)增長，從而對鐵路系統(tǒng)的運輸能力提出了越來越高的要求。在此情況下，除了需要開行更多的鐵路線路外，提高列車速度是解決運力不足的更有效辦法。2008年8月1日，京津城際鐵路正式通車運營，標志著中國列車高速時代的到來，越來越多的高鐵線路將會在未來開通。 1.3本課題應達到的要求 試驗臺的硬件設計包括試驗臺控制系統(tǒng)氣動回路、電控系統(tǒng)、硬件優(yōu)化等。首先，基于列車感載比例閥的性能檢測試驗需求，提出回路設計的初始方案，明確了設計的思路與方法；然后，通過性價比分析，對初始方案進行了進一步優(yōu)化改進；最后，選配了壓力變送器、數(shù)據(jù)采集卡等電控系統(tǒng)主要測控部件，最終完成了列車感載比例閥測控試驗臺的硬件設計。 說明書分為9個大章節(jié)： .緒論 .列車制車系統(tǒng)簡介 .列車感載比例閥技術(shù)分析 .列車感載比例閥的技術(shù)要求 .測試系統(tǒng)設計原理以及控制方法 .PLC的特點及與其它控制系統(tǒng)的比較 .列車感載比例閥測試方案的硬件選擇 .列車感載比例閥測控試驗臺的應用與試驗 具體介紹了列車制動，感載比例閥，測試系統(tǒng)以及PLC。通過進行的對比與測試，最終選定了試驗臺的構(gòu)造。 列車制動系統(tǒng)比例閥測控試驗臺設計與研究 2 列車制動系統(tǒng)簡介 2.1列車制車系統(tǒng) 2.1.1制動方式 1）制動控制方式 動車組動車使用電制動、拖車使用空氣制動的復合制動方式。動車電制動優(yōu)先，低速區(qū)域的電制動停止工作時或電制動故障時，不足的部分由空氣制動力補充實施。制動時，列車首先最大限度地利用電制動力制動列車，減輕拖車的空氣制動負荷，減少拖車的機械制動部件的磨損。 通過ATP的自動控制及手動制動光傳送指令式采用再生制動并用電氣指令式空氣制動延遲控制，首先讓動車（再生制動）負擔制動力，減小拖車自身制動力的方式。以1輛動車、1輛拖車為控制單位進行延遲控制。 2）制動的種類 通常運行時司機用制動控制器操作常用制動（表示為1級～7級的7個檔位的制動力）和快速制動。ATP動作時常用最大制動（7級）和快速制動作用相同。緊急制動、輔助制動，在故障時等異常情況下通過開關操作。耐雪制動是積雪時通過開關操作，制動力幾乎不作用。 3）制動方式 ①適應粘著變化規(guī)律的速度-粘著控制模式； ②根據(jù)載荷變化自動調(diào)整制動力； ③防滑保護控制； ④以1M1T為單元進行制動力的協(xié)調(diào)配合，充分利用動車再生制動力，減少拖車空氣制動力的使用，僅在再生制動力不足時才由空氣制動力補充； ⑤優(yōu)先響應車載ATP/LKJ2000接口的指令，可施行安全制動； ⑥故障診斷和相關信息保存功能； ⑦當安全控制回路分離時產(chǎn)生緊急制動； 常用制動：常用制動力為1級～7級；延遲控制，在初速度為75km/h以上時，由動車的再生制動負擔拖車部分的制動力，在65km/h以下切換成為單獨控制。 快速制動：具備常用制動1.5倍的制動力，在手動制動操作時及在閉塞區(qū)間無法減速至設定的速度時根據(jù)ATP指令動作。 緊急制動：當列車分離、總風管壓力降低及手柄取出時均會實施緊急制動。此時，不具有按照負荷大小調(diào)整制動力的功能。 耐雪制動：在降雪時，為了防止冰雪進入制動盤和閘瓦之間，使得閘瓦無間隙輕輕接觸制動盤。在110km/h的速度以下，接通耐雪制動開關，通過操作制動手柄動作。制動缸壓力設定為40±20kPa，可以操作制動控制器的開關調(diào)整設定值。 輔助制動：以在制動控制裝置異常、制動指令線路斷線、以及在救援等時使用為目的而設置。操作司機臺的設定開關及各單元（Tc車）的配電盤開關進行動作，與常用、快速制動不同，制動力為與速度無關的定值。 停車制動：采用鐵靴實施停車制動［1］。 2.1.2制動系統(tǒng)組成 制動控制系統(tǒng)包括：制動信號發(fā)生裝置（司機制動控制器），制動信號傳輸裝置（列車信息控制系統(tǒng)，包括中央裝置、車輛終端裝置），制動控制裝置（內(nèi)部集成了電子控制單元和制動控制單元（BCU）、空氣制動管路上所需的各種閥門及風缸等）。 基礎制動裝置位于轉(zhuǎn)向架上，由帶防滑閥的增壓氣缸及油壓盤式制動裝置等組成?？諝夤┙o系統(tǒng)由位于3、5、7號車地板下的3臺空氣壓縮機、干燥器，及用于每輛車的總風缸、制動供給風缸，以及貫穿全車的總風管等組成。 2.1.3制動控制裝置 制動控制裝置包括制動控制器、空氣制動相關閥門及儲氣缸實現(xiàn)單元化，吊裝在車下。制動控制單元（BCU）采用微處理器數(shù)字運算處理方式，來自司機臺的制動指令通過中央裝置、傳輸終端由光纜傳輸，根據(jù)各車廂的負荷信號及速度信息計算出需要的制動力，對電氣制動力、空氣制動力進行控制。關于與再生制動的協(xié)調(diào)采用延遲控制，負擔一部分的拖車制動力。 防滑控制功能：對于空氣制動的防滑，通過防滑控制閥對各軸進行控制。對于電氣制動的防滑，通過調(diào)整電氣制動曲線實現(xiàn)滑動軸的再次粘著控制，與傳輸終端進行信息傳輸，實時輸出各種控制數(shù)據(jù)。制動力切換功能打滑再次粘著功能（空氣壓力控制式）對應負荷功能耐雪制動控制功能不足不緩解檢測功能監(jiān)視功能故障信息保存功能其它車輛制動輸出功能（從動車向拖車的EP閥指令功能）電氣空氣壓縮機［2］。 2.2 空氣制動系統(tǒng)的組成及其作用 圖2.1 自動式空氣制動系統(tǒng) 各部分作用如下： 1.空氣壓縮機（1）、總風缸（2）：原動力系統(tǒng)?？諝鈮嚎s機：制造壓縮空氣；總風缸：儲存壓縮空氣，供全列車系統(tǒng)使用。 2.給風閥（4）：將總風缸的壓縮空氣調(diào)至規(guī)定壓力，經(jīng)自動制動閥（5）充入制動管。 3.自動制動閥（5）：操縱部件。通過它向制動管充入壓縮空氣/將制動管壓縮空氣排向大氣。 4.制動管（14）：貫通全列車的壓縮空氣導管。向列車中各車輛的制動裝置輸送壓縮空氣。通過自動制動閥（5）控制管內(nèi)壓縮空氣壓力變化實現(xiàn)操縱各列車制動機。 5.三通閥（8）：車輛空氣制動裝置的主要部件，控制制動機產(chǎn)生不同作用。和制動管聯(lián)通，由制動管壓力的變化產(chǎn)生作用位置。制動機緩解：制動管連通副風缸，制動缸連通大氣。向副風缸充入壓縮空氣，把制動缸內(nèi)壓縮空氣排向大氣。制動機制動：制動管通大氣，副風缸通制動缸。副風缸內(nèi)壓縮空氣充入制動缸，產(chǎn)生制動作用。 6.副風缸（11）：緩解儲存的壓縮空氣，為制動時制動缸的動力源。 7.制動缸（10）：制動時，把從副風缸送來的壓縮空氣轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械推力。 8.基礎制動裝置（17）：制動時，將制動缸推力放大若干倍傳遞到閘瓦，使閘瓦夾緊車輪產(chǎn)生制動；緩解時，靠閘瓦自重使閘瓦離開車輪實現(xiàn)緩解。 9.閘瓦、車輪和鋼軌：實現(xiàn)制動三大要素。制動時，閘瓦壓緊轉(zhuǎn)動的車輪踏面后，閘瓦與車輪間的摩擦力借助鋼軌，在與車輪接觸點上產(chǎn)生與列車運行方向相反（與鋼軌平行）的反作用力，即制動力。（黏著效應） 制動缸壓力計算 1 空氣制動機的工作過程就是利用空氣受壓縮后體積與壓力的自動變化來實現(xiàn)的。 2 車輛制動機工作過程的壓縮空氣狀態(tài)變化接近于等溫變化過程。一般采用等溫變化過程進行理論計算。 3 列車感載比例閥技術(shù)分析 3.1 列車感載比例閥的用途 列車感載比例閥主要用于快速列車氣制動單元中，根據(jù)車輛的重量對車輛進行空重車調(diào)整的一部件，它能根據(jù)來自車載感知空簧的壓力信號對輸出壓力大小進行控制，在一定范圍內(nèi)能夠自動、無級地調(diào)整制動缸壓力，從而明顯縮小車輛從空車位至重車位不同載重狀態(tài)下的制動率變化，以保證行車的安全。圖3.1和3.2所示為上海磁懸浮列車和上海地鐵空氣制動系統(tǒng)。圖3.3所示為德國KNORR公司生產(chǎn)的ESRA氣動制動控制裝置的工作原理圖，圖3.4所示為該氣動裝置現(xiàn)場工作照片。 圖3. 1 上海臨港低速磁浮空氣制動系統(tǒng) 圖3. 2 上海地鐵一號線國產(chǎn)化擴編改造車輛空氣制動系統(tǒng) 圖3. 3 德國KNORR公司生產(chǎn)的空氣制動系統(tǒng)原理圖 圖3. 4 德國KNORR公司生產(chǎn)的空氣制動系統(tǒng)現(xiàn)場照片 圖3.4所示的ESRA制動系統(tǒng)控制單元，包括制動電子控制裝置和氣動控制裝置兩部分，其中氣動控制裝置主要是由電空模擬轉(zhuǎn)換閥、緊急電磁閥、中繼閥、空重車調(diào)整閥和氣路板等等組成，共同完成列車運行所需的多種制動功能。 列車感載比例閥作為氣動控制系統(tǒng)的主要組成部分，主要功能是根據(jù)車重信號調(diào)整輸出氣壓大小。雖然不同廠家生產(chǎn)的列車感載比例閥在結(jié)構(gòu)上有所不同，但其工作原理是類似的。 中繼閥是直接將壓力空氣輸出給制動缸的一個裝置，其作用是將壓力空氣信號流量進行放大，以縮短制動執(zhí)行裝置的響應時間。 電磁閥是自動控制中應用最多的閥，主要由線圈和氣動兩部分組成。在制動系統(tǒng)中使用的主要是直動式電磁閥，其作用是根據(jù)需要切斷和接通氣路。在線圈得電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關閉件從閥座上提起,閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。 常用制動時，總風壓力經(jīng)過電空轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為與電子控制裝置制動指令成比例的預控壓力，然后驅(qū)動中繼閥為制動缸充風，從而施加制動。其中，輸入電空轉(zhuǎn)換模塊的電控信號基于制動指令進行了載荷調(diào)整和沖動限制；同時，為保證可靠制動，電空轉(zhuǎn)換模塊輸出的預控壓力須通過緊急閥和空重車調(diào)整閥，然后進入中繼閥，再進入制動缸進行制動。 ?緊急制動時，緊急電磁閥失電使總風不經(jīng)電空轉(zhuǎn)換模塊直接進入空重車調(diào)整閥，產(chǎn)生一個經(jīng)載荷調(diào)整的緊急預控壓力，通過中繼閥給制動缸施加緊急制動壓力［3］。 3.2 列車感載比例閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理 3.2.1 列車感載比例閥的結(jié)構(gòu) 列車感載比例閥又稱列車感載比例閥，其外形結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3.5所示，主要組成部分有：測重部、杠桿部、壓力作用部、空氣壓力給排部四部分，由閥體、壓力調(diào)整彈簧、調(diào)整螺釘、活塞等組成。從結(jié)構(gòu)上可以看到，列車感載比例閥一共有3個主要通道與外部連接，分別為總風口、輸出口和信號風口。列車感載比例閥的空車彈簧能保證在信號風沒有輸入情況下仍然有一定的輸出。 圖3. 5 列車感載比例閥外形圖 圖3. 6 列車感載比例閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.2.2 列車感載比例閥工作原理 列車感載比例閥是為獲得與車輛載荷相適應的制動力而設置的，根據(jù)與車輛的載荷相應的空氣彈簧壓力(AS壓力)而輸出隨重壓力(VL壓力)。AS壓力與VL壓力隨著車輛不同而有差異。但信號壓力與輸出壓力的比率變化很小。如圖3.7所示［4］。 圖3. 7 感載比例閥信號壓力與輸出壓力變換比例 4 列車感載比例閥的技術(shù)要求 4.1 主要技術(shù)指標 4.1.1 工作壓力范圍： 列車感載比例。閥總風工作壓力范圍為0～1000kPa。 列車感載比例閥信號風的工作壓力范圍0～600 Pa。 4.1.2 緩解特性： 在列車感載比例閥的總風壓力Cv1為0的情況下，其輸出壓力應小于5kPa。 4.1.3 回差： 列車感載比例閥的信號壓力上升至某值，繼續(xù)上升后再下降回至該值，其輸出口的壓力在上升和下降過程中的差值應≤15kPa。 4.1.4 跟隨性： 列車感載比例閥應保證在信號壓力變化△C＞5kPa時，輸出壓力會隨著信號壓力的變化而變化。 4.1.5 密封性： 閥在試驗壓力條件下由于泄漏而造成的壓力降低≤3kPa/min。 4.1.6 耐壓： 列車感載比例閥在規(guī)定的試驗條件下經(jīng)耐壓試驗后檢查各處應無泄漏、無開裂、變形等損壞。復檢后應合格。 4.1.7 壽命： 閥內(nèi)的橡膠件、彈簧能經(jīng)受120萬次壽命試驗不損壞，壽命試驗后復檢應合格。 4.1.8 外觀： 列車感載比例閥外表應光滑、平整，無明顯的磕碰、劃傷、銹蝕等缺陷，和安裝底面應無油漆及其它異物。 根據(jù)列車感載閥的技術(shù)要求及檢測指標，初步擬定了試驗裝置的原理如圖4.1所示。 圖4.1 列車感載比例閥試驗原理 DMV 減壓閥； D 節(jié)流孔； R 風缸； M1、M2、M3 壓力表； H1、H2、H3、H4、H5 隔離塞門； Y1、Y2 壓力傳感器 試驗裝置在不帶負載的條件下、通入600kPa壓縮空氣、保壓2分鐘后，測得5分鐘內(nèi)由于泄漏而造成壓降應≤5kPa。 試驗裝置所用的壓力計量器的精度為0.4級。 記錄儀由壓力傳感器及數(shù)據(jù)采集儀器組成，數(shù)據(jù)采集儀器應能自動將所采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成壓力時間曲線［5］。 圖4. 1 含EP閥的氣動回路 1、氣源（1.2MPa） 2、氣源壓力表YB－50 3、精密調(diào)壓閥1R1020－01 4、壓力表YB－150.1級 5、充風球閥 6、充風、緩解組合閥 7、排風球閥 8、被測感載比例閥 9、壓力變送器 10、壓力表YB－150，0.4級 11、負載容積1L 4.2 列車感載比例閥試驗檢測 4.2.1 試驗條件 4.2.1.1 介質(zhì)： 試驗介質(zhì)為經(jīng)過濾、除水、除油霧的壓縮空氣，過濾精度為雜質(zhì)顆粒直徑小于50um。室溫下試驗。 4.2.1.2 試驗裝置 根據(jù)列車感載閥的技術(shù)要求及檢測指標，初步擬定了試驗裝置的原理如圖2.9所示。 圖4.2.1 列車感載比例閥試驗原理 DMV 減壓閥； D 節(jié)流孔； R 風缸； M1、M2、M3 壓力表； H1、H2、H3、H4、H5 隔離塞門； Y1、Y2 壓力傳感器 試驗裝置在不帶負載的條件下、通入600kPa壓縮空氣、保壓2分鐘后，測得5分鐘內(nèi)由于泄漏而造成壓降應≤5kPa。 試驗裝置所用的壓力計量器的精度為0.4級。 記錄儀由壓力傳感器及數(shù)據(jù)采集儀器組成，數(shù)據(jù)采集儀器應能自動將所采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成壓力時間曲線。 4.2.2 試驗方法 按試驗原理圖裝好試驗氣路，并將列車感載比例閥裝在試驗回路上。 4.2.2.1 工作壓力范圍 關閉塞門H1、將調(diào)壓閥DMV1的壓力調(diào)至5kPa（M1顯示）后打開塞門H1、列車感載比例閥的輸出口Cv2應有5kPa 壓縮空氣輸出（M3顯示）；分別調(diào)節(jié)調(diào)壓閥DMV1、DMV2在工作壓力范圍內(nèi)變化，在DMV1壓力不大于DMV2壓力在閥動作壓力曲線對應輸出壓力值時，輸出口Cv2壓力應與Cv1相同；當DMV1壓力大于DMV2壓力在閥動作壓力曲線對應輸出壓力值時，輸出口Cv2壓力應與閥動作曲線輸出壓力值相同。 調(diào)節(jié)調(diào)壓閥DMV1壓力為700kPa（M1顯示），關閉塞門H3、將調(diào)壓閥DMV2的壓力調(diào)回至0kPa（M2顯示）后打開塞門H3、將調(diào)壓閥DMV2的信號壓力從0 kPa緩慢調(diào)至600kPa。當DMV2的信號壓力不大于300kPa時列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓縮空氣輸出均為300kPa（M3顯示）；當DMV2的信號壓力大于300kPa時列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓縮空氣輸出應滿足PCv2＝300+ΔT×tgα (kPa)。 關閉塞門H1、將調(diào)壓閥DMV1的壓力調(diào)至1000kPa（M1顯示）后打開塞門H1、列車感載比例閥的輸出口Cv2仍應有300kPa 壓縮空氣輸出（M3顯示） 關閉塞門H3、將調(diào)壓閥DMV2的壓力調(diào)回至0kPa（M2顯示）后打開塞門H3、將調(diào)壓閥DMV2的信號壓力從0 kPa緩慢調(diào)至600kPa。當DMV2的信號壓力不大于300kPa時列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓縮空氣輸出仍均為300kPa（M3顯示）；當DMV2的信號壓力大于300kPa時列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓縮空氣輸出仍應滿足Cv2＝300+ΔT×tgα (kPa)。 4.2.2.2 緩解特性； 將減壓閥DMV1的壓力調(diào)至900kPa，減壓閥DMV2調(diào)至500kPa后打開塞門H2、H3，當列車感載比例閥充氣1min后關閉塞門H2、H3，打開塞門H1，開通記錄儀，列車感載比例閥輸出口Cv2的壓力應小于5kPa。 4.2.2.3 回差 關塞門H1、H2，開通記錄儀后關塞門H3，調(diào)節(jié)減壓閥DMV1的壓力至900kPa，將減壓閥DMV2的壓力回調(diào)至0kPa后開塞門H3保壓20s、連續(xù)向上調(diào)節(jié)減壓閥DMV2至360kPa后繼續(xù)以20kPa的壓力梯度向上調(diào)節(jié)減壓閥DMV2至600kPa（每上調(diào)20kPa保壓20s）；以20kPa的壓力梯度向下回調(diào)減壓閥DMV2至360kPa（每下調(diào)20kPa保壓20s）后連續(xù)將減壓閥DMV2的壓力向下回調(diào)至0kPa，在信號控制調(diào)壓閥DMV2上升和下降的過和中測得列車感載比例閥的輸出口Cv2的上升時的壓力P Cv2O和下降時的壓力P Cv2D之差的絕對值應不大于15kPa。 4.2.2.4 跟隨性； 開通記錄儀，將減壓閥DMV2調(diào)至400kPa、穩(wěn)壓30s后繼續(xù)調(diào)節(jié)減壓閥DMV2將壓力升高5kPa，列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓力應產(chǎn)生相應的變化。當將減壓閥DMV2調(diào)至500kPa繼續(xù)上調(diào)5kPa、測得列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓力也應產(chǎn)生相應的變化。 調(diào)節(jié)減壓閥DMV2使列車感載比例閥的信號壓力從500kPa回調(diào)至495kPa、則列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓力應產(chǎn)生相應的變化。繼續(xù)向下調(diào)節(jié)減壓閥DMV2使列車感載比例閥的信號壓力至400kPa后再下調(diào)5kPa、測得列車感載比例閥的輸出口Cv2的壓力也應產(chǎn)生相應的變化。 4.2.2.5 密封性； 將減壓閥DMV1調(diào)至900kPa，減壓閥DMV2調(diào)至500kPa后開塞門H2、H3，充氣1min，用檢漏劑檢查列車感載比例閥應無泄漏。關塞門H2、H3，開通記錄儀，保壓2min后測得列車感載比例閥輸出口的壓力PCv2及信號壓力PT由于泄漏造成的壓力降應不大于3kPa/min。 4.2.2.6 耐壓； 從列車感載比例閥的Cv1口通入1.5MPa高壓氮氣、同時在其信號口輸入600 kPa壓力的壓縮空氣，保壓一分鐘后檢查各處應無泄漏、無開裂、變形等損壞。 耐壓試驗完成后列車感載比例閥應無損壞，復檢4.3.1.2至4.3.1.5條后均應合格。 4.2.2.7 壽命試驗 列車感載比例閥內(nèi)橡膠、彈簧等易損易耗件在可靠性試驗臺上進行試驗，能經(jīng)受150萬次不損壞。壽命試驗后，復檢4.3.1.2至4.3.1.5條均應合格［6］。 5 測試系統(tǒng)設計原理以及控制方法 依據(jù)列車行業(yè)標準和列車感載比例閥生產(chǎn)廠家的要求, 結(jié)合目前列車感載比例閥性能試驗臺的現(xiàn)狀和現(xiàn)有機電液控制技術(shù)水平, 對多種可行的試驗臺設計案進行了分析、比較, 最后確定試驗臺主體由真空系統(tǒng)、主要性能測試系統(tǒng)、彈簧拉伸裝置、殘液排空和回收裝置、氣動夾緊裝置等單元組成, 試驗臺的性能及測試原理如下。 5.1真空系統(tǒng) 真空系統(tǒng)由真空源( 由真空泵組、真空罐、真空電磁閥組成)、兩位兩通電磁真空閥、數(shù)字真空儀表和真空測試平臺構(gòu)成, 其作用是為真空性能測試提供所需的真空度。測試時將列車感載比例閥安裝在真空測試平臺上, 通過兩位兩通電磁真空閥與真空源相連, 測試平臺上裝有真空計壓阻應變規(guī)管, 真空計與二次數(shù)顯儀表相連。操作者可以在試驗臺前方隨時觀察到真空值, 同時真空計將真空值輸出給計算機控制系統(tǒng), 控制系統(tǒng)根據(jù)真空值的大小控制電磁閥的開關, 從而保證檢測過程的自動化。 5.2主要性能測試系統(tǒng) 主要性能測試系統(tǒng)如圖5.1所示, 列車油源部分為測試系統(tǒng)提供壓力, 壓力值可以通過控制信號改變列車比例溢流閥的線圈電流進行實時線性調(diào)整。由于測試時使用的測試介質(zhì)為制動液, 其粘度非常低(50 ℃時僅為 4.2 mm2/s), 潤滑性能差, 不能直接將其作為油源的介質(zhì), 所以油源部分采用粘度大、潤滑性能好的 32# 列車油作為工作介質(zhì), 通過增壓缸分隔兩種不同介質(zhì)。這樣, 既保證了油源部分的正常運轉(zhuǎn), 又減小油源部分所需功率, 從而減小油源部分的安裝體積和能源消耗。壓力測試和保壓部分由高精度壓力傳感器和零泄漏電磁球閥等組成, 從而可保證各項性能測試的精度和可靠性。［7］ 圖5.1 主要性能測試系統(tǒng)原理 5.3彈簧拉伸裝置 彈簧拉伸裝置由步進電機、升降機、拉力傳感器、拉桿等組成。步進電機位移控制精度高, 能很好地保證列車感載比例閥彈簧的拉伸長度。拉力傳感器與拉桿連接, 可測量彈簧承受的拉力, 檢驗彈簧拉伸位置, 并可以為產(chǎn)品的改型和研發(fā)提供彈簧設計和檢測的依據(jù)。 5.4殘液排空和回收裝置 性能測試結(jié)束后, 列車感載比例閥中會有部分殘留的制動液, 由于制動液成本高、腐蝕性大, 如果處理不當, 不僅會造成浪費、增加生產(chǎn)成本, 而且會污染環(huán)境。為此, 該試驗臺設置了完整的殘液排空和回收裝置, 使得大部分殘液得到循環(huán)使用。 5.5氣動夾緊機構(gòu) 試驗臺上安裝有導向和定位裝置, 使得安裝有列車感載比例閥的隨行夾具能準確快速地達到工作位置, 然后氣缸帶動夾緊機構(gòu)把隨行夾具可靠地夾緊在試驗臺上, 為安全試驗和生產(chǎn)提供了保障, 同時保證了測試節(jié)拍。 5.6計算機控制系統(tǒng) 計算機控制系統(tǒng)是試驗臺的核心部分, 它用于設置測試項目和測試參數(shù)、發(fā)布控制指令、采集各傳感器的測試數(shù)據(jù), 最后生成測試報告和存儲測試結(jié)果。計算機控制系統(tǒng)(圖 2)由 PLC、上位計算機、通訊單片機、步進電機控制器、按鈕操作臺等組成。以 PLC為主的控制系統(tǒng)是獨立于上位計算機的, 在不使用上位機的的情況下仍可以按照設定好的測試參數(shù)完成測試項目并給出測試結(jié)果, 其缺點是無法繪制測試曲線和存儲測試結(jié)果。上位計算機通過通訊單片機與PLC 通訊, 可以完成測試數(shù)據(jù)的上傳、計算、顯示, 生成并打印測試報告。通過上位機還可以對彈簧拉伸長度等技術(shù)參數(shù)進行設定, 有利于列車感載比例閥的改型試驗和對其性能進行進一步的研究［8］。 圖5.2 計算機控制系統(tǒng)框圖 6 列車感載比例閥的測試方案設計 圖 6.1為用所研制的試驗臺對列車感載比例閥進行測試后得到的曲線。圖 6.1中虛線內(nèi)區(qū)域 1、2 分別為滿載和空載合格曲線區(qū)域, 曲線 3 為測試曲線。由圖 6.1可看出, 測試曲線在初始段時出口壓力等比增加, 在入口壓力為 3.5 M Pa 時斜率發(fā)生改變, 曲線 3始終在空載合格曲線區(qū)域 2 的范圍內(nèi), 說明測試曲線符合標準, 被測工件是合格的。 1 圖6.1 列車感載比例閥性能測試曲線 列車感載比例閥性能測試曲線通過對列車感載比例閥的測試表明: a.試驗臺可以實現(xiàn)感載比例閥的真空密封性等主要測試項目的在線檢測, 并可以對測試數(shù)據(jù)生成曲線和報表, 可顯示及打印結(jié)果。 b.試驗臺測試精度高、性能穩(wěn)定、裝卸被測試件快速準確、測試時間短、測試結(jié)果可視化程度高、歷史數(shù)據(jù)查詢方便。 c.根據(jù)測試報表可以判斷產(chǎn)品可能存在的缺陷, 為列車感載比例閥的產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。 d.試驗臺工作安全: 當氣動夾緊裝置未夾緊試件時, 測試系統(tǒng)不能進行性能測試; 系統(tǒng)有最高壓力設定; 設有安全隔離板。 e.試驗臺測試項目具有可選擇性。通過測試項目控制平臺可以選取全部或者任意幾個項目的組合, 以滿足在線檢測和產(chǎn)品研發(fā)的不同需求。檢測項目可以在自動和人工干預兩種情況下進行。 f.試驗臺可以在滿載和空載兩種工況下進行測試, 通過上位計算機與 PLC 的通訊可以調(diào)整滿載和空載的參數(shù)。 g.通過對試驗臺隨行夾具的簡單改造, 可以實現(xiàn)對各種型號的列車感載比例閥及其它壓力閥的在線檢測［9］。 6.1 試驗系統(tǒng)總體方案 根據(jù)上述列車感載比例閥技術(shù)指標，本試驗臺的主要設計目標是：完成感載比例閥的工作壓力范圍、緩解性、回差性和密封性四個試驗項目，并檢測相關性能數(shù)據(jù)，評判其四項技術(shù)指標是否合格。 傳統(tǒng)檢測方法通過手調(diào)實現(xiàn)試驗工況變化，工況點是有限的、離散的，試驗結(jié)果也是通過讀表手抄到試驗表格中的，不僅測試效率低而且試驗的誤差大，難以獲得更準確的數(shù)據(jù)及表征產(chǎn)品性能的有關信息。但是，由于試驗裝置十分簡單，傳統(tǒng)檢測方法通常不會出現(xiàn)試驗臺停工等異常的現(xiàn)象。目前，計算機控制測試技術(shù)在系統(tǒng)控制測試中的應用十分廣泛，利用先進的計算機技術(shù)實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)采集、分析、控制等已成為現(xiàn)代測試系統(tǒng)的主流，但使用計算機測試技術(shù)的一個明顯的不足是，一旦出現(xiàn)程序死機等計算機故障，必須由專業(yè)技術(shù)人員維修，會延誤工期，這在工程應用中往往是難以接受的。 考慮到上述兩種不同檢測方法的優(yōu)缺點，本試驗臺的設計方案采用多路控制試驗系統(tǒng)，即采用計算機控制的自動檢測技術(shù)，同時保留傳統(tǒng)檢測方法作為備用。正常狀態(tài)下，采用計算機自動檢測技術(shù)，實現(xiàn)試驗工況自動控制，試驗數(shù)據(jù)自動采集并進行數(shù)據(jù)分析；同時，為了避免計算機故障等導致正常狀態(tài)失效，造成試驗臺停工現(xiàn)象出現(xiàn)，可采用備用的傳統(tǒng)手動控制試驗檢測系統(tǒng)。具體試驗系統(tǒng)包括： 計算機控制的全自動試驗系統(tǒng)（主控系統(tǒng)）；全部試驗工況由計算機控制，性能檢測數(shù)據(jù)的記錄和分析由計算機軟件完成。 面板按鈕支持手動試驗系統(tǒng)（備用系統(tǒng)1，氣動系統(tǒng)）；當主控計算機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而試驗氣動回路的電氣系統(tǒng)仍可正常工作時，可由試驗臺操作面板上的啟動按鈕完成充氣和排氣控制，試驗數(shù)據(jù)需人工從壓力表上讀取并記錄。 開關閥支持的手動試驗系統(tǒng)（備用系統(tǒng)2，手動系統(tǒng)）；當氣動回路中電氣系統(tǒng)失靈時，也可以手動旋轉(zhuǎn)開關閥，實現(xiàn)氣動試驗回路的充氣和排氣控制，并手動記錄試驗數(shù)據(jù)。 圖6.2主控系統(tǒng)用于正常狀態(tài)高效、高精度試驗，兩套備用系統(tǒng)主要用于在主控系統(tǒng)故障時應急使用和協(xié)助系統(tǒng)排除故障，同時方便試驗臺的定期維修和檢驗。 圖6.2 試驗臺多路柔性控制系統(tǒng) 6.2 主控系統(tǒng)方案 計算機輔助測試技術(shù)的實現(xiàn)形式是多樣的，主要有下面兩種方式： （1）微型計算機和單片機組成的主從結(jié)構(gòu)，微機完成工況控制信號生成、檢測信號處理、繪圖輸出等功能；單片機完成控制信號輸出和數(shù)據(jù)采集功能，但是數(shù)據(jù)采集有時間的滯后性，不能滿足數(shù)據(jù)采集、控制的實時性要求。 （2）工控機加數(shù)據(jù)采集卡的單機測控模式，這種模式具有測試精度高，功能擴展靈活的優(yōu)點，但工控機的價格較高。 由于本試驗數(shù)據(jù)的實時性要求較高，方式（1）主從結(jié)構(gòu)不能滿足測試要求；為克服方式（2）中工控機價格較高的不足，采用PC機取代工控機，形成“PC機十數(shù)據(jù)采集卡十虛擬儀器軟件”的模式，如圖6.3所示，使得數(shù)據(jù)采集、控制的響應時間快，性價比高，較為合理［10］。 圖6.3 主控系統(tǒng)方案 7 PLC的特點及與其它控制系統(tǒng)的比較 PLC即可編程控制器(Programmable Logic Controller),是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的,它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入,輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 7.1 PLC的結(jié)構(gòu)與特點 從結(jié)構(gòu)上分PLC,分為固定式和組合式,模塊式,兩種。固定式PLC包括PLC板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置舊。 7.1.1 CPU的構(gòu)成及功能 CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成CPU,單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,從用戶程序存儲器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路。對使用者來說,不必詳細分析CPU的內(nèi)部電路,但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令,但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,并存儲運算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度、IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模。 7.1.2 I/O模塊 PLC與電氣回路的接口,是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O種類有開關量輸入(DI),開關量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等。 開關量是指只有開和關(或1和0)兩種狀態(tài)的信號,模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下： 開關量：按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分,有電流型（4-20mA，0-20mA）、電壓型（0-10V，0-5V，-10-10V）等,按精度分,有12bit，14bit，16bit等。 除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)受PLC所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 7.1.3 內(nèi)存 內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元。不同機型的PLC期內(nèi)存大小也不盡相同,除主機單元的已有的內(nèi)存區(qū)外,大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。 7.1.4 電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時,有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。 7.1.5 底板或機架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是：電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個整體。 7.1.6 PLC系統(tǒng)的其它設備 （1） 編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件,用于編寫程序、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。某些PLC也配有手持型編程器,目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。 （2） 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面也非常普及。 （3） 輸入輸出設備,用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器,輸入模擬量的電位器,打印機等。 7.1.7 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此,網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出“網(wǎng)絡就是控制器”的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口,還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信,還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用。對于一個自動化工程（特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng)）來講,選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先,網(wǎng)絡必須是開放的,以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展：其次,針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求,選擇網(wǎng)絡的形式,這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議和機制的前提下進行：再次,綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題,確定不同層次所使用的網(wǎng)絡標準。 7.2 PLC具有許多優(yōu)點,因而被廣泛應用于各種控制場合 7.2.1 可靠性高 可編程序控制器采用了微電子技術(shù),大量的開關動作由無觸點的半導體集成電路完成。內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點,而是通過對存儲器的內(nèi)存進行讀或?qū)憗硗瓿?因此不會出現(xiàn)繼電接觸器控制系統(tǒng)的接線老化、觸點接觸不良、觸點電弧等現(xiàn)象。此外,在制造工藝上加強了抗干擾措施。如在輸入、輸出端口均采用了光電隔離,使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了直接電的聯(lián)系,可有效地抑制外部電磁干擾。PLC還具有完整的自診斷功能,檢查判斷故障方便,因而便于維修。FLC特殊的外殼封裝結(jié)構(gòu),使其具有良好的密封、防塵、抗振等作用,因此可以工作在環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。由于PLC具有高可靠性,其平均故障間隔時間約為2~3萬小時。 7.2.2 編程簡單 PLC最大的特點,是采用了易學易懂的梯形圖語言。它是以計算機軟件技術(shù)構(gòu)成人們已習慣的繼電器模型,形成一套獨具風格的,以繼電器線路圖為基礎的形象程序編程語言。梯形圖語言的電路符號和表達方式與繼電器電路接線圖相當接近,只用PLC的幾十條開關量邏輯指令就可以實現(xiàn)繼電接觸器電路的功能。只要通過閱讀PLC的使用手冊或接受短期培訓,電氣操作人員就可以編制用戶程序。正因為如此，PLC才能迅速普及。 梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時,通過解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言去執(zhí)行。與直接用匯編語言相比,雖然執(zhí)行時間要長一些,但對大多數(shù)自動控制系統(tǒng)來說是微不足道的。 7.2.3通用性好 PLC是通過軟件來實現(xiàn)控制的。同一臺PLC可用于不同的控制對象,只需改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制要求,充分體現(xiàn)了靈活性、通用性。各種PLC都有各自的系列化產(chǎn)品。同一系列PLC,不同機型功能基本相同,可以互換,可以根據(jù)控制要求進行擴展,包括容量擴展、功能擴