CN217113096U - 基于plc的储风缸气密性检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压力试验设备领域，具体涉及基于PLC的储风缸气密性检测系统，包括气动夹持器、水压试验管路和气压试验管路；水压试验管路设有若干水压支管，水压支管设有第一气动球阀和第一止回阀，气压试验管路设置有若干气压支管，气压支管上设有第二气动球阀和第二止回阀，水压支管和气压支管通过三通接头连接在一个储风缸上，三通接头位于储风缸一侧的输出端上均设有压力变送器，压力变送器与储风缸之间处均设有气动泄压阀；还包括PLC控制器和输入按键，输入按键信号连接PLC控制器，第一气动球阀、第二气动球阀、第三气动球阀、压力变送器、气动泄压阀分别信号连接在PLC控制器的不同引脚上。本实用新型试验自动进行，提高试验效率，减小误差。

Description

基于PLC的储风缸气密性检测系统

技术领域

本实用新型涉及低压力试验设备领域，具体涉及基于PLC的储风缸气密性检测系统。

背景技术

储风缸是储存空压机所产生压缩空气的高压容器，储风缸为铁路货车制动系统的关键部件。储风缸的气密性关系着能否有效存储压缩空气以供车辆使用，所以，储风缸的气密性检测非常重要。

目前，储风缸的气密性检测是通过风压水压试验装置进行，风压水压试验装置采用手动操作，除压力泵为电动，其余全靠人工完成，例如，试验压力首先由人为读取指针表，然后根据试验压力进行手动开启或切断，试验时间计时通过读取额外的计时设备进行，气密性的合格或者不合格判定由工人打肥皂水进行判定。现有的这种气密性试验方法，导致了储风缸气密性试验的效率低，且试验结果存在因人为误判或误操作引起的较大误差。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种基于PLC的储风缸气密性检测系统，以解决现有气密性试验效率低的问题。

本方案中的基于PLC的储风缸气密性检测系统，包括对若干储风缸进行夹紧或松开的气动夹持器、对若干储风缸输送清水的水压试验管路和对若干储风缸导入空气的气压试验管路；

所述水压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的水压支管，所述水压支管上设有配套的第一气动球阀和第一止回阀，所述气压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的气压支管，所述气压支管上设有配套的第二气动球阀和第二止回阀，所述水压支管和气压支管通过三通接头连接在同一个储风缸上，所述三通接头位于储风缸一侧的输出端上均设有压力变送器，所述压力变送器与储风缸之间处均设有气动泄压阀；

所述气压试验管路还包括若干用于向气动夹持器导入空气的气管，所述气管上均设有第三气动球阀；

还包括PLC控制器和输入按键，所述输入按键信号连接PLC控制器，所述输入按键用于向PLC控制器输入试验控制信号，所述第一气动球阀信号连接PLC控制器，所述第二气动球阀信号连接PLC控制器，所述第三气动球阀信号连接PLC控制器，所述压力变送器信号连接PLC控制器，所述气动泄压阀信号连接PLC控制器。

本方案的有益效果是：

在对储风缸进行气密性试验时，根据试验需求通过输入按键向PLC控制器输入试验控制信号，让PLC控制器控制气管上的第三气动球阀启动，向气动夹持器内导入空气，让气动夹持器夹紧储风缸。通过发送启动试验控制信号，让PLC控制器控制若干个储风缸对应的气压或水压管路上的气动球阀动作，例如启动对若干储风缸水压试验的气动球阀、或者分别启动各个储风缸水压试验和气压试验的气动球阀，进行水压试验或气压试验。在水压试验和/或气压试验过程中，通过压力变送器检测试验时的水压或气压发送至PLC控制器，自动检测试验结果。

本方案通过输入按键输入控制信号，自动地对储风缸进行夹紧，以及对储风缸的气压试验自动导入空气和对水压试验自动进行泵水，并自动采集对应的气压和水压，提高试验效率，避免人为判断或操作失误引起的较大误差。

进一步，所述水压试验管路的进水端设有一个存储清水的水箱，所述水箱中设有向水压支管输送增压后清水的增压泵。

有益效果是：通过一个水箱给水压支管提供清水，并以增压泵对清水进行增压，让储风缸在水压试验时内部的水压达到试验需求，提高试验的准确性。

进一步，所述水压试验管路上靠近水压支管处设有第三止回阀，所述第三止回阀进水端一侧的水压试验管路上依次设有低压溢流阀、水压力表、管道过滤器和第一电接点压力表。

有益效果是：通过在水压支管进水一侧的水压试验管路上设置第三止回阀，防止清水从水压支管回流至水压试验管路中引起水压改变。并且通过压力表能够支管看到在清水进入水压支管前的水压值，并在水压值达不到试验需求时通过低压溢流阀排出，保证进入水压支管清水的水压。

进一步，所述气压试验管路上靠近气压支管处设有第一单向节流阀，所述第一单向节流阀进水端一侧的气压试验管路上依次设有气压表、安全阀、第二电接点压力表和气源三联件，所述气管的进气端位于第二电接点压力表与气源三联件之间，所述气动夹持器与第三气动球阀之间的气管上设有第二单向节流阀。

有益效果是：通过在气压试验管路上设置第一单向节流阀，便于调节单向气压，同时，以气源三联件和气压表，能够准确知晓进入储风缸之前空气的气压值，并能够通过安全阀保持气压值处于安全状态，不会让管道损坏，通过第二单向节流阀能够调节进入气动夹持器的空气量，控制第三气动球阀的启动，能够准确对储风缸的夹持操作进行控制。

进一步，所述PLC控制器信号连接有HMI人机交互显示屏，所述PLC控制器获取压力变送器检测的水压和气压发送至HMI人机交互显示屏进行显示。

有益效果是：通过HMI人机交互显示屏的设置，能够直观地查看到试验过程中的压力值，以准确根据压力值进行控制调节。

进一步，还包括三相供电电源，所述三相供电电源包括三根火线、一根零线和一根接地线，所述火线上电连接有主电源空气开关，所述火线分别表示为R、S、T，所述零线表示为N，所述火线S与零线N之间串联有电源指示灯，所述增压泵电连接在火线T与零线N之间，所述接地线连接系统中具有金属外壳的结构。

有益效果是：通过三相供电电源对各个部件分别进行供电，各个部件的供电不会相互干扰，让各个部件的工作电压更稳定，同时保证用电安全。

进一步，所述火线S与零线N之间串联有输出直流电源的交直流转换电路，所述交直流转换电路的输出端用于提供直流电源，所述交直流转换电路的输出端电连接至PLC控制器的输入端。

有益效果是：通过将三相供电电源转换成直流进行使用，既是为了保证用电安全同时也为各用电器件提供保护，避免试验中各个用电器件被烧坏。

进一步，所述火线T与零线N之间串联有漏电开关和电源插座单元，所述电源插座单元包括并联的两孔插座和三孔插座。

有益效果是：设置电源插座单元，便于各个设备的电源使用。

进一步，所述交直流转换电路包括依次串联连接的直流开关、滤波器和交直流转换器，所述交直流转换器的输出端为直流转换电路的输出端。

附图说明

图1为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例的示意性框图；

图2为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中多工位的管路示意图；

图3为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中两工位的管路示意图；

图4为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例的主电源图；

图5为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中工位一PLC控制器的引脚连接图；

图6为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中工位二PLC控制器的引脚连接图；

图7为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中两个工位上各个阀门的小型中间继电器与PLC控制器的引脚连接图；

图8为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中试验结果指示的PLC控制器引脚连接图；

图9为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中两个工位上压力变送器与PLC控制器的引脚连接图；

图10为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中两个工位上各个阀门与小型继电器连接的电路示意图；

图11为本实用新型基于PLC的储风缸气密性检测系统实施例中HMI人机交互显示屏与PLC控制器的引脚连接图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

实施例

基于PLC的储风缸气密性检测系统，如图1和图2所示：包括对若干储风缸进行夹紧或松开的气动夹持器、对若干储风缸输送清水的水压试验管路和对若干储风缸导入空气的气压试验管路。气动夹持器可用现有的气缸，储风缸的夹持是通过PLC控制打开气动球阀，将压缩空气充入夹紧气缸中，储风缸的夹紧和夹紧限位是通过固定的夹持工位和气缸活塞杆的行程来实现的。本实施例以设置两个储风缸为例进行说明，即设置两个试验的工位，分别为工位一和工位二，如图3所示。

水压试验管路的进水端放置有一个存储清水的水箱，水箱的体积根据实际需求进行设置，例如水箱的体积设置为1m³，水箱中安装有向水压支管输送增压后清水的增压泵，增压泵可用现有的产品，例如SG型管道增压泵；水压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的水压支管，即水压试验管路为主水管，在主水管上延伸设置了多个水压支管，即本实施例设置两根水压支管，水压试验管路与两根水压支管通过现有的三通管件进行连接，水压支管上安装有配套的第一气动球阀和第一止回阀，第一气动球阀如图3上的气动球阀1和气动球阀3，第一止回阀如图3上水压支管上的止回阀。水压试验管路上靠近水压支管处安装有第三止回阀，第三止回阀进水端一侧的水压试验管路上依次安装有低压溢流阀、水压力表、管道过滤器和第一电接点压力表，第三止回阀如图3上水压试验管路上的止回阀，第一电接点压力表即图3上的电接点压力表1，水压力表即图3上的压力表1。各个阀门通过现有RXL2A12B2BD型号的小型中间继电器动作和断开进行自动控制，即PLC控制器通过控制小型中间继电器达到控制阀门启闭的目标，各个阀门的小型中间继电器与PLC控制器的连接电路图如图7所示，各个阀门与小型中间继电器的电路连接关系如图10所示。

气压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的气压支管，即本实施例设置两根气压支管，气压试验管路与两根气压支管通过现有的三通管件进行连接，气压支管上安装有配套的第二气动球阀和第二止回阀，第二气动球阀如图3上的气动球阀2和气动球阀4，第二止回阀如图3上的气压支管上的止回阀。气压试验管路上靠近气压支管处安装有第一单向节流阀，第一单向节流阀进水端一侧的气压试验管路上依次安装有气压表、安全阀、第二电接点压力表和气源三联件，第二电接点压力表即图3上的电接点压力表2，气压表即图3上的压力表2，第一单向节流阀即图3上的单向节流阀2。止回阀可用现有h71型号的产品。

水压支管和气压支管通过三通接头连接在同一个储风缸上，即水压支管和气压支管通过同一接口接入储风缸内，三通接头位于储风缸一侧的输出端上均安装有压力变送器，压力变送器如图3中的压力变送器1和压力变送器2，压力变送器与储风缸之间处均安装有气动泄压阀，气动泄压阀如图3中的气动球阀5和气动球阀6。压力变送器可用现有MD-G301型号的传感器。

气压试验管路还包括若干用于向气动夹持器导入空气的气管，气管的进气端位于第二电接点压力表与气源三联件之间，气管上均安装有第三气动球阀，气动夹持器与第三气动球阀之间的气管上均安装有第二单向节流阀，第二单向节流阀即图3上的单向节流阀1和单向节流阀2，第三气动球阀如图3上的气动球阀7和气动球阀8。气动球阀可用现有的产品，例如Q641F型号的气动球阀。

还包括设置在控制柜内的PLC控制器和输入按键，控制柜根据现有的控制功能进行设置，输入按键信号连接PLC控制器，输入按键用于向PLC控制器输入试验控制信号，输入按键根据实际需求设置多个按钮单元，例如水压、气压启动控制的按钮单元；第一气动球阀信号连接PLC控制器，第二气动球阀信号连接PLC控制器，第三气动球阀信号连接PLC控制器，压力变送器信号连接PLC控制器，两个工位上的压力变送器与PLC控制器的连接电路如图9所示，气动泄压阀信号连接PLC控制器。PLC控制器可用现有的可编程控制器，例如T40SOR-e型号的可编程控制器。PLC控制器信号连接有HMI人机交互显示屏，HMI人机交互显示屏与PLC控制器的电路连接图如图11所示，HMI人机交互显示屏可用现有的HMI显示屏，PLC控制器通过RS485与HMI人机交互显示屏通讯，PLC控制器获取压力变送器检测的水压和气压发送至HMI人机交互显示屏进行显示，使压力变送器的压力值显示HMI人机交互显示屏上，以便于PLC控制器将采集到的压力实际值与设定压力、报警压力进行比较，及时检测储风缸泄露情况，从而控制各个管路上气动球阀开/闭。

如图4所示，还包括三相供电电源，三相供电电源包括三根火线、一根零线和一根接地线，火线上电连接有主电源空气开关Q1，主电源空气开关Q1使用现有C65N-3P/20型号的产品，火线分别表示为R、S、T，零线表示为N，接地线表示为GND，火线S与零线N之间串联有电源指示灯H1，增压泵电连接在火线T与零线N之间，增压泵的连接电路上串联有空气开关Q5和接触器KM1，以对增压泵进行保护，空气开关Q5使用现有C65N-1P 2A OF型号的产品。

火线S与零线N之间串联有输出直流电源的交直流转换电路，交直流转换电路的输出端为HMI人机交互显示屏、PLC控制器、各个继电器和气动阀提供直流电源，直流电源为24V，交直流转换电路的输出端为正极(24V)和负极(0V)，交直流转换电路的输出端电连接至PLC控制器的输入端。交直流转换电路包括依次串联连接的直流开关Q3、滤波器RC2和交直流转换器G1，直流开关Q3使用现有C65N-2P 6A型号的产品，滤波器可用现有DEA4-10A型号的产品，交直流转换器可用现有DR-240-24型号的产品，交直流转换器的输出端为直流转换电路的输出端。

火线T与零线N之间串联有漏电开关Q4和电源插座单元，漏电开关Q4使用现有C65L-2P20A型号的产品，电源插座单元包括并联的两孔插座XS1和三孔插座XS2，电源插座单元上并联有照明单元，照明单元包括串联连接的门限位S1和LED灯管R1，LED灯管R1的作用是为控制柜照明，打开控制柜柜门，门限位S1闭合，LED灯管R1亮，门限位S1可用现有JWM811型号带自保持限位开关。

针对本实施例设置的两个储风缸试验工位，输入按键的各个按钮单元与PLC控制器的输出端的连接关系如图5和图6所示，交直流转换电路的输出端为正极(24V)和负极(0V)分别连接至PLC控制器的正极和负极引脚上，工位一的输入按键包括气压/水压选择开关S2、自动/手动选择开关S3、夹紧/放松选择开关S4、复位按钮S5、充水按钮S6、充气按钮S7、泄压按钮S8、试验开始按钮S9、增压泵启动按钮S10、增压泵停止按钮S11，S2-S11分别电连接在PLC控制器输出端的X0-X9引脚上。

工位二的输入按键包括气压/水压选择开关S12、自动/手动选择开关S13、夹紧/放松选择开关S14、复位按钮S15、充气按钮S16、充水按钮S17、泄压按钮S18、试验开始按钮S19、增压泵启动按钮S20、增压泵停止按钮S21、液位正常开关S22、气压电接点压力表S23、水压电接点压力表S24、接触器KM1，S12-S19分别电连接在PLC控制器输出端的X11-X17引脚上，S22-S24分别电连接在PLC控制器输出端的X18-X20引脚上，接触器KM1电连接在PLC控制器输出端的X21引脚上。气压电接点压力表量程为0～1.0MPa。水压电接点压力表量程为0～1.6MPa。

S2-S4、S12-S14使用现有XB2BD45C(1NC，1NO)型号的产品，S5-S8、S16-S18使用现有XB2BA31C型号的产品，S9、S19使用现有XB2BS442C(红，1NC，1NO)型号的产品，S10、S20使用现有XB2BW33B1C(绿，24VDC，1NC，1NO)型号的产品，S11、S21使用现有XB2BA32C(黑，1NC,1NO)型号的产品，S15使用现有B2BA65C型号的产品。

如图8所示，PLC控制器信号连接有试验结果指示单元，试验结果指示单元包括故障报警器、工位一试验合格指示器、工位二试验合格指示器、工位一试验失败指示器和工位二试验失败指示器，故障报警器、工位一试验合格指示器、工位二试验合格指示器、工位一试验失败指示器和工位二试验失败指示器使用现有RXL2A12B2BD(24VDC，带灯)型号的小型中间继电器，以灯光点亮进行相应试验结果的指示。

在进行储风缸气密性的水压试验时，过程如下：

1)、通过输入按键向PLC控制器输入试验控制信号，例如将输入按键中的“夹紧/放松”选择开关打到“夹紧”位置，让PLC控制器控制气管上的第三气动球阀启动，向气动夹持器内导入空气，让气动夹持器活塞杆上的橡胶堵卡夹紧储风缸。

2)、通过输入按键启动增压泵，例如按压“增压泵启动”按钮，让水箱中增压泵开启。

3)、操作面板上选择自动实验、水压试验，后按下“开始实验”按钮。实验开始储风缸充水到900kpa的水压，水压由对应的压力变送器进行检测，稳压60秒，然后关闭充水的第一气动球阀，开始进入稳压过渡期，过渡90秒后，保压300秒系统自动判断，压降在2kpa之内判定为合格，“实验合格”指示灯亮起；当保压压降不符合要求，则“实验不合格”灯亮起。储风缸在水压试验时的压力保持时长为对应的标准规范规定，PLC控制器自动判断水压的是否合格的程序为现有，在此不再赘述。

4)、保压过程判断完成后，系统控制气动泄压阀打开自动泄压。

5)、PLC控制器控制气动夹持器松开储风缸。

在进行储风缸气密性的气压试验时，过程与水压试验相同，不同之处在于过程3)中，实验开始储风缸充气到600kpa，气压由压力变送器进行检测，稳压60秒，然后关闭充气的第二气动球阀，开始进入稳压过渡期，过渡90秒后，保压300秒，系统自动判断，压降在2kpa之内判定为合格，“实验合格”指示灯亮起；当保压压降不符合要求，则“实验不合格”灯亮起。

两个储风缸可以同时进行水压试验，或者同时进行气压试验，或者两个储风缸分别进行水压试验和气压试验，根据实际的试验需求进行控制即可。

本申请的技术方案，除了对记载的储风缸进行气密性试验外，还能用于其它需要进行气压气密性/水压气密性试验、疲劳试验等部件/设备进行试验的应用场景。

本实施例通过同时对若干个储风缸同时进行试验，提高试验效率；试验过程中，由气动夹持器对储风缸进行夹紧，操作更方便，节省人力；自动采集对应的气压或水压，试验结果的记录更及时准确，并在PLC控制器内判断，减小了因人为操作失误引起的误差。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：包括对若干储风缸进行夹紧或松开的气动夹持器、对若干储风缸输送清水的水压试验管路和对若干储风缸导入空气的气压试验管路；

所述水压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的水压支管，所述水压支管上设有配套的第一气动球阀和第一止回阀，所述气压试验管路设置有若干与储风缸一一对应的气压支管，所述气压支管上设有配套的第二气动球阀和第二止回阀，所述水压支管和气压支管通过三通接头连接在同一个储风缸上，所述三通接头位于储风缸一侧的输出端上均设有压力变送器，所述压力变送器与储风缸之间处均设有气动泄压阀；

所述气压试验管路还包括若干用于向气动夹持器导入空气的气管，所述气管上均设有第三气动球阀；

还包括PLC控制器和输入按键，所述输入按键信号连接PLC控制器，所述输入按键用于向PLC控制器输入试验控制信号，所述第一气动球阀信号连接PLC控制器，所述第二气动球阀信号连接PLC控制器，所述第三气动球阀信号连接PLC控制器，所述压力变送器信号连接PLC控制器，所述气动泄压阀信号连接PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述水压试验管路的进水端设有一个存储清水的水箱，所述水箱中设有向水压支管输送增压后清水的增压泵。

3.根据权利要求2所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述水压试验管路上靠近水压支管处设有第三止回阀，所述第三止回阀进水端一侧的水压试验管路上依次设有低压溢流阀、水压力表、管道过滤器和第一电接点压力表。

4.根据权利要求3所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述气压试验管路上靠近气压支管处设有第一单向节流阀，所述第一单向节流阀进水端一侧的气压试验管路上依次设有气压表、安全阀、第二电接点压力表和气源三联件，所述气管的进气端位于第二电接点压力表与气源三联件之间，所述气动夹持器与第三气动球阀之间的气管上设有第二单向节流阀。

5.根据权利要求4所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述PLC控制器信号连接有HMI人机交互显示屏，所述PLC控制器获取压力变送器检测的水压和气压发送至HMI人机交互显示屏进行显示。

6.根据权利要求5所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：还包括三相供电电源，所述三相供电电源包括三根火线、一根零线和一根接地线，所述火线上电连接有主电源空气开关，所述火线分别表示为R、S、T，所述零线表示为N，所述火线S与零线N之间串联有电源指示灯，所述增压泵电连接在火线T与零线N之间，接地线连接系统中具有金属外壳的结构。

7.根据权利要求6所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述火线S与零线N之间串联有输出直流电源的交直流转换电路，所述交直流转换电路的输出端用于提供直流电源，所述交直流转换电路的输出端电连接至PLC控制器的输入端。

8.根据权利要求7所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述火线T与零线N之间串联有漏电开关和电源插座单元，所述电源插座单元包括并联的两孔插座和三孔插座。

9.根据权利要求8所述的基于PLC的储风缸气密性检测系统，其特征在于：所述交直流转换电路包括依次串联连接的直流开关、滤波器和交直流转换器，所述交直流转换器的输出端为直流转换电路的输出端。

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