基于气液增压的气瓶水压试验装置控制系统设计

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气瓶作为储存气体的工具,具有工作压力高、质量轻、清洁安全可靠等特点。气瓶装有高压可燃气体,所以对气瓶检验是十分必要的,其中气瓶水压试验是气瓶出厂检验和日常定期检验中必要一项,目前气瓶水压试验装置压力源存在安全隐患、水压控制执行机构自动化程度不高等问题。针对上述问题,本文采用气液增压泵作为压力源,PLC为控制器的水压试验控制系统实现装置的改进。本文根据气瓶水压试验装置设计要求和工艺过程分析,采用外侧法设计基于气液增压的气瓶水压试验控制系统,整个控制系统分为气液增压单元和控制单元,此种设计方案将加压部分和控制部分分开,保证试验过程人员安全。通过电气比例阀线性控制阀输出的水压力和流量,气液增压泵将进气压按增压比升高出水压,气瓶内水压达到设定压力,气液增压泵将停止工作,实现保压过程。在水压试验回路中增加驱动气开关阀、出水开关阀、高压止回阀、电磁卸压阀等零件,防止水路逆流并及时切断压力源。选用可靠传感器采集试验数据,同时进行系统的硬件设计、电气设计,针对水压试验控制要求,设计基于模糊PID控制器控制策略,分析系统控制模型得到传递函数,在MATLAB中进行建模并选用模糊控制模块,输入控制参数并进行系统仿真,提高系统抗干扰能力。本文采用西门子TP900控制面板、S7-1200PLC、SM1243的上下位机控制结构,在TIA V13软件下设计PLC程序和上位机程序。通过上位机设定试验参数传送给PLC,试验过程参数通过PLC采集反馈到上位机,同时上位机具有实时监控数据和历史数据保存功能。通过MATLAB对水压耐压试验控制系统仿真和试验证明,气液增压泵不仅能够保证装置安全性,同时提供的水压力、流量很好的满足水压试验要求。通过实际曲线分析,设计的模糊PID控制器提升了水压试验控制精度,同时气液回路中部件连接到控制器提高了自动化控制程度。
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