远程在线声发射检测实验台的动力控制系统

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远程在线声发射检测实验台是应用于实验室等姓间的模拟缺陷检测设备。实验台整体结构采用实验现场与控制端隔离的设计。本实验台采用可快速更换带有预制缺陷的实验压力容器，通过由上位机、PLC、变频器、电动机组成的动力控制系统自动注水加压，在压力达到-定值后，在保压条件下进行声发射检测实验，并附有高清摄像头可对缺陷进行即时观察，实现了远程 自动化监控试验过程。

实验台动力控制系统是以安全为前提，以容器稳定加压为目标。在加压前期和中期，PLC控制加压速度维持在-个稳定值，-旦容器内压力接近预设压力 (此处量化为0.8 P0)时，PLC控制拈会自动调节变频器，进而降低电动机转速、减慢加压速度，使整个加压过程可控，并能准确达到预设压力 ，保证了实验中容器的自动加压操作过程可靠稳定。

1 设计方案远程在线声发射检测实验台由实验压力容器、视频在线监控系统、动力控制系统等主要部分构成。

动力控制系统采用 PLC、变频器、电动机组合的方案，能够实现实验中容器的自动加压操作可靠、稳定地进行，从而达到保证整个实验的精确性和稳定性的目的，如图 1所示。

2 动力控制系统原理图 1 远程在线声发射检测实验台的实验容器压力与P。的偏差变化情况，经 PLC内部的PID运算，输出控制信号给变频器，控制信号作用于变频器，改变变频器频率设定值，进而改变电动机输入电压的频率来调节电动机的转速，使实验压力容器缓慢的加压。当偏差小于 0.2 Po时，PLC和变频器控制电动机，使电动机加压速度逐渐降低，最终实验压力容器压力达到预定压力 。PLC控制电动机关闭，由于截止阀的作用，实验压力容器将进入保压状态，此时进行声发射缺陷检测实验。闭环控制系统如图2所示。

图 2 压力控制系统方框图3 系统硬件设计在声发射缺陷检测实验中，首先设置需要达到的预定压力 ，然后 PLC时刻跟踪压力传感器传来 PLC是整个动力控制系统的核心，其负责系统收稿 日期：2013-04-08基金项目：国家大学生创新性实验计划”项 目(编号：201210222213)作者简介：张 杰(199O-)，男，山东沂南人，在读本科，研究方向为过程装备与控制工程。

101Equipment Manufacturing Technology No.7，201 3中压力传感器信号的采集，向变频器输出控制信号，与上位机进行数据交换。本系统采用西门子公司生产的s7-200型PLC[31。PLC的串行口与上位机控制端连接。变频器选用的是西门子 MM420，PLC与变频器采用MODBUS通信协议，变频器接收来自S7-200的通信指令，完成变频器的开机、停机、频率切换等功能。该系统选用EM235模拟量扩展拈实现A/D与D/A转换，使得PLC能处理压力传感器的信号。

在硬件的布置时，除要注意电源线与信号线分开布置之外 ，还要注意 PLC与变频器的芭距离，如果两者布置太近，PLC会受到变频器的电磁干扰，如果两者布置太远，通讯信号又容易受到外界的电磁干扰。

4 软件设计软件设计采用两部分，-部分由PLC实现加压过程自动控制，另-部分由上位机控制。上位机控制优先于 PLC的自动控制，即当上位机与 PLC控制信号不-致时，优先执行上位机的指令，这样就可以实现不同压力需求的加压控制，满足复杂的实验需求。

系统可实现故障自诊断4，可诊断出容器超压、水箱水位过低、供电故障等。这些故障-旦发生，动力控制系统将自动停止工作，达到保护整个实验台的目的。软件流程如图 3所示。

5 结束语图 3 系统软件流程图控制系统具有结构简单、操作方便、自动化程度高的特点。操作者只需对上位机中显示数据简单设置操作，即可实现稳定地自动加压、保压等操作，节省了试验时间，提高了实验效率和实验安全系数。