充气排气阀门控制，压力配套检测系统

前言

很多设备控制看起来复杂，其实也是许多的小块串联起来的，我们电气自控人员的工作就是把控制复杂化，让操作简单化，给实物做减法，给安全做加法。

电机的控制方式，我们之前有简单的说明，我们有讲到启保停，有启动先决条件运行程序编写，我们今天讲解的是罐体充气及压力检测系统。

主要内容为罐体腔室充气联锁动作及保护功能，会有对应的功能详解，零件选型，以及程序编辑示例（依旧是西门子S7-1200）。

背景及应用介绍

我们在实际使用设备时，尤其是一些需要降低氧含量的设备，真空设备，烧结炉，真空熔炼炉，真空铸锭炉，气氛炉等等，有真空状态需要充气，也有充惰性气体保护，有内部产生气体，存在膨胀系数，需要安全保护，各种情况使用的条件会不一样，配件选型不一样，但是控制基本一致。

因为前面有详细说过罗茨泵控制，现在继续以真空环境为例讲解：真空抽取后或需要充保护气体时的动作及保护。

当我们使用设备，内部空间是负压时，我们打开罐体或者炉体时，会因为内外压力差，无从打开，那么我们需要向里面充保护气或者放入空气，炉膛内部结构，环境和材质决定充保护气还是压缩空气，如果腔室内部存在高温，易燃，易氧化的材料，我们必须充惰性气体进行保护。

保护充气时因为压力的保护，需要排气口的存在。我们在设备设计工艺时，电气设计需要考虑一个问题，不能因为电气元件的损坏而产生人员安全问题及设备损伤。

控制功能需求分析

从实际中来，改善现状，我们很多在运行的设备，控制功能是简化了的，有功能增加，应用范围扩展时，需要添加控制功能，也有新设备需要考虑工艺，我们以真空抽取完，到充气结束整个流程介绍。

启动信息，上一道工序完成后，或者独立控制，均需给定信号，程序才能控制进行充气或者排空，我们一般设定来说是需要手自动分别控制，因为属于流程控制，对于自动控制而言，有信号，有监控数据，有设置参数，控制起来就会非常简单，而我们在调试设备或者维护设备时，需要独立动作为主，所以需要手自动是分开状态。

我们来解析整个流程的控制动作，有一些什么部件在参与控制，或者提供辅助，这是非常重要的一步，因为你很有可能不会要用到很多功能，你需要添加的功能就只有一个，我们如果采用模块化设计，那么我们所有多余的功能都是不需要的，只要有实用功能就可以，因为其他功能是可以分开添加的，安全是第一生产力，所以安全部分，不管是只用一个功能还是所有配合，都是必不可少。

元器件及功能分配

气动阀门（充气，排气）：动力输出线包，到位信号，启停按钮（带灯指示）。

压力检测，压力设置，报警压力设置（传感器，HMI,蜂鸣报警指示灯）。


这是真空金属雾化设备一套保护充气配套使用现场图片，不同位置作用不一两组，控制功能集中处理结果，安装在一起。

充气控制真空球阀，压力检测传感器，压力检测开关还有排空进气阀门，另有功能部件已裁剪未显示。

元器件材料及控制方式列表


使用PLC的目的是在出现异常情况下，可自动处理，排除隐患，SMART系列西门子屏相对其他系列要性价比高很多，质量可靠，主要支持200，SMART200系列PLC，我们可以通过MODBUS,特殊交换机等方式使用S7-1200与SMART屏配套。

相对于程序而言，硬件连线没有太多可言，简单的功能连接，无互锁，传感器的接线根据选型，两线制，三线制，四线制都有，功能没有太大区别，常用为两线制，


到压力停止，长时间打开，保持负压，报警输出压力源或者压力阀门问题。

到压力时，关闭充气阀门，如果高于设定值，自动打开排气阀，如果长时间打开排气阀，充气阀同步，那么我们需要预警，可能存在到位信号，或者阀门坏等情况。

将控制动作细分化，模块化设计，组合起来，会提高编程效率，我们在检测控制系统当中，首要的是检测，也是数字化转型的一个必备点，我们想在数字化转型机遇当中参与改造，新增设备，那么性价比超高的传感器是必须懂得的。

我们在充气排气控制当中，使用的是压力传感器，流量传感器，以及可以选配的压差计，传感器分很多种，选型也很重要，必须根据使用实际参数来选型。

如果我们选型检测范围过大，那么肯定精度就会相应下降，有个措施是很有必要的，即使是已经加了压力传感器，能够实时显示数据，也是需要存在的，就是机械压力表，我们可以前期通过机械压力表来确定测量范围。


回归正题，我们来说一下压力传感器，气动球阀，压差计，流量计

硬件选型

充气阀门的选择，我们是需要通过工艺参数来确定，充气速率对应的管径不一样，因为罐体的容积一定，需要充到一定压力的时间有限制，那么充气管道管径与流速会有限制。

充气压力根据气体压力来源选择，预留一定余量，防止过冲现象，压力传感计算精度要求，量程不能过大，也不能刚刚好，如果发生堵塞等现象，会有一定过冲现象，需要预留保护范围。

当压力选定的情况，可以选择流量计，知道流速的情况，可以选择阀门的孔径大小。

485通讯与模拟量读取的选择

485是现场仪器仪表，参数读取记录的常用通讯，如果读取参数参与控制，那么采用独立485通讯控制或者模拟量，只是数据监控，那么多组一起使用485通讯将更适应。

程序编写，模拟量换算及充气动作控制





从实际中来，所有的自动控制都是根据实际需要来编写。

到实际中去，所有编好的程序都需要经过验证才能运行。

我们需要根据各种情况进行动作互联，加入防呆措施，设备故障，各种意外情况，尽可能的完善程序，为安全生产减少隐患。

为工人繁琐，重复操作做减法。

为安全生产，质量稳定做加法。