基于PLC的膨胀节试验装置夹紧控制系统设计综述
摘要：膨胀节是被设置在容器的壳体或者管道上的一种挠性结构，可以保证管道容器的安全平稳的运行，减少事故的发生。本文通过对膨胀节试验装置的夹紧控制系统的设计，采用SolidWorks软件分析膨胀节实验装置结构，基于PLC编程技术和EPLAN等电气设计软件，综合实现对膨胀节试验装置夹紧控制部分电机的控制。
关键字：膨胀节 PLC 电机控制 夹紧控制系统
1选题的目的及意义
膨胀节也被称为补偿器，或者伸缩节。膨胀节是被设置在容器的壳体或者管道上的一种挠性结构，用来补偿因为温差和机械振动所引发的附加应力。膨胀节作为一种能够自由伸缩的弹性补偿元件，它具有性能优异，结构紧凑，工作可靠等优点，现在已经被广泛的应用于化工、钢铁、医药、航空航天、建筑、核能等许多领域。由于膨胀节的使用，膨胀节能够吸收管道的轴向、径向及角向的热变形，吸收设备振动等，可以保证管道容器的安全平稳的运行，减少事故的发生。[[1]]
国内目前膨胀节生产厂家有大约500多家，年产将近几十亿元，全国各地都有生产厂家。产品的结构形式由当初的1、2个品种发展成为现在的几十种结构形式。波纹管的材料也从不锈钢发展到碳钢、钛、铝等各种金属材料。国内补偿器生产厂家虽然众多，但多为小型企业、民营企业，检验检测能力薄弱，只有耐压试验等出厂检验试验能力，极少有开展金属及非金属膨胀节波形波距检验检测工作。核电站核岛用膨胀节具有要求高、责任重大的特点，其质量检测特别是波距检测是判定其是否符合质量要求的关键。试验装置的其中重要组成部分夹紧控制系统，也是检验精确的关键。[[2]][[3]]
膨胀节试验装置夹紧系统是波纹膨胀节性能试验设备重要组成部分。夹紧装置的控制系统要求能根据波纹膨胀节公称尺寸的大小自动控制四个或八个电机的进给，完成整个夹紧、松开的过程。夹紧控制系统是其性能的好坏将影响系统能否正常工作、获取试验件试验参数、完成试验过程的保证。
夹紧控制系统将由PLC（可编程逻辑控制器控制）控制。可编程逻辑控制器实质上是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。[[4]]PLC（可编程逻辑控制器控制）有很多性能鲜明的特点：1.使用方便，编程简单2.功能强，性格价比高3.件配套齐全，用户使用方便，实用性强4.可靠性高，抗干扰能力强5.系统的设计、安装、调试工作量少6.维修工作量小，维修方便7体积小，能耗低。基于PLC控制的膨胀接夹紧控制系统能够实现控制四个或八个电机的进给，完成夹紧及松开的过程。
可编程控制器(PLC)的中央处理单元(CPU)，能够将计算机技术和传统继电器控制系统有机结合起来，能够实现灵活方便、可靠性强的工业控制。为了能够进一步提高设备的自动化程度，更多企业将PLC技术应用于其工厂设备中。通过对原有电机控制系统的技术改造引入电机控制系统的数据自动采集、监控以及变频、组态技术完善并改进电机变频调速机构。在PLC的基础上，为膨胀节试验装置夹紧系统提供了效率及质量保障。[[5]]
2国内外同类研究现状
目前，国内有些大型膨胀节制造企业以及一些检测机构可以进行金属和非金属膨胀节的轴向位移疲劳试验和套筒式补偿器的轴向位移疲劳试验等试验项目，但大多数设备是在液压成型设备上改造而成，存在设备的专业性差，精度低，自动化程度低、劳动强度大等问题。而对于金属膨胀节的刚度测试、波形检测以及套筒式补偿器的摩擦力测试等试验项目，国内极少有机构能够开展。热态下膨胀节的性能检测在国内更是处于空白状态。
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