基于用PLC和WINCC在閥門(mén)高低溫測(cè)試中的應(yīng)用

枚秀全

【摘要】可編程控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，在試驗(yàn)室中也得到廣泛應(yīng)用，本文介紹PLC和WINCC組態(tài)軟件在閥門(mén)高低溫測(cè)試中應(yīng)用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試，軟件能滿(mǎn)足閥門(mén)試驗(yàn)要求，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)真實(shí)，提高了試驗(yàn)設(shè)備智能化程度，減輕了試驗(yàn)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)工廠的“工業(yè)4.0”提供有力支持。

【關(guān)鍵詞】智能 ?PLC ?Wincc ?閥門(mén) ? 高低溫試驗(yàn)

0前言

在儀表行業(yè)中，閥門(mén)是非常重要的被控制對(duì)象，由于閥門(mén)是在不同工況中使用，研發(fā)工程師設(shè)計(jì)閥門(mén)時(shí)就需要考慮閥門(mén)在裝置現(xiàn)場(chǎng)使用實(shí)際工況，為了取得第一手試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要建立智能化高低溫試驗(yàn)室，測(cè)試閥門(mén)在真實(shí)的溫度和壓力的工況使用數(shù)據(jù)，在試驗(yàn)室里采用PLC和WINCC監(jiān)控軟件就可以實(shí)現(xiàn)。可以保證測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、真實(shí)并，可以查詢(xún)和形成報(bào)告。

1試驗(yàn)系統(tǒng)介紹

1.1 PLC的介紹

PLC是由電源、CPU、輸入輸出模塊、通訊模塊、擴(kuò)展模塊等組成，采樣現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量值，依次掃描輸入的所有數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)在輸入映像區(qū)，在CPU程序中對(duì)輸入信號(hào)處理和執(zhí)行，PLC掃描來(lái)自I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)信息，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算和處理，將結(jié)果寫(xiě)入輸出映像區(qū)的寄存器中，與人機(jī)界面通訊，在人機(jī)界面上顯示處理轉(zhuǎn)換的參數(shù)，也可以接受人機(jī)界面的指令和數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)CPU處理，通過(guò)輸出模塊，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)控制儀表對(duì)象。

本試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的PLC構(gòu)成

1.2監(jiān)控軟件介紹

在一體機(jī)中安裝西門(mén)子WINCC監(jiān)控軟件，WINCC是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的一款復(fù)雜的SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，具有良好的開(kāi)放性和靈活性，軟件有過(guò)程監(jiān)控、與PLC等設(shè)備通信、編程接口，有報(bào)警功能，趨勢(shì)功能，報(bào)表功能，二次開(kāi)發(fā)功能等功能。

高低溫試驗(yàn)室的監(jiān)控軟件界面分為設(shè)備總覽畫(huà)面，高溫測(cè)試畫(huà)面，低溫測(cè)試畫(huà)面，曲線畫(huà)面，用戶(hù)信息，打印報(bào)表等畫(huà)面。

在用戶(hù)信息畫(huà)面上先用戶(hù)登錄，輸入用戶(hù)名、用戶(hù)密碼，才能進(jìn)入試驗(yàn)系統(tǒng)操作。

2試驗(yàn)過(guò)程介紹

2.1 填寫(xiě)閥門(mén)信息：

在表格中輸入閥門(mén)的各種參數(shù)信息。

2.2高溫試驗(yàn)過(guò)程

高溫試驗(yàn)方法是把閥門(mén)安裝在管道上，管道和閥門(mén)都有保溫措施，智能加熱裝置把油加熱，通過(guò)泵循環(huán)，使管道中油流動(dòng)起來(lái)，持續(xù)一段時(shí)間，使閥部件與閥體一起慢慢升溫，通過(guò)控制油溫和油的壓力，來(lái)對(duì)閥門(mén)測(cè)試，測(cè)試在達(dá)到目標(biāo)溫度和目標(biāo)壓力時(shí)，閥門(mén)運(yùn)行情況、負(fù)載對(duì)閥門(mén)影響，通過(guò)力矩檢測(cè)工裝在線檢測(cè)閥門(mén)動(dòng)態(tài)扭矩，檢測(cè)閥門(mén)填料函的密封性，檢測(cè)閥門(mén)在全關(guān)位置的泄漏情況等閥門(mén)性能。

通過(guò)點(diǎn)擊設(shè)備總覽畫(huà)面中高溫試驗(yàn)按鈕，切換到高溫測(cè)試畫(huà)面（見(jiàn)圖一），在該畫(huà)面中顯示管道中油的壓力、溫度、流量、閥門(mén)力矩等信息，顯示關(guān)閉件溫度、填料溫度、室內(nèi)溫度、回路壓力、閥體溫度1、閥體溫度2、閥體溫度3、油罐中的油液位等。

通過(guò)控制泵，控制管道中油的壓力;油溫通過(guò)智能加熱裝置控制;通過(guò)控制電磁閥，控制氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥全開(kāi)和全關(guān)動(dòng)作，通過(guò)給模擬信號(hào)給閥門(mén)定位器來(lái)控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，通過(guò)閥門(mén)位置開(kāi)關(guān)或模擬量反饋?zhàn)兯推鱽?lái)顯示閥門(mén)開(kāi)度。

流程：

第一步：常溫下：開(kāi)關(guān)操作試驗(yàn)、殼體密封試驗(yàn)、閥座密封試驗(yàn);

第二步：升溫：觀察各溫度的歷史趨勢(shì);

第三步：在高溫下：開(kāi)關(guān)操作試驗(yàn)、殼體密封試驗(yàn)、閥座密封試驗(yàn);

第四步：降溫：自然降溫到常溫;

第五步：在常溫下：重復(fù)第一步的試驗(yàn)。

2.2低溫試驗(yàn)過(guò)程

低溫試驗(yàn)方法是把閥門(mén)放到一個(gè)低溫槽中，低溫槽中放液氮，通過(guò)噴淋和浸泡的方式，控制低溫槽的溫度，閥門(mén)閥體用盲板左右封閉，用不銹鋼管把閥體進(jìn)出氣接口引出低溫槽外部來(lái)，在低溫的條件下，通過(guò)不銹鋼管往閥體一端加入氦氣，控制閥門(mén)的開(kāi)度，測(cè)試閥門(mén)在低溫的情況下的閥門(mén)動(dòng)作試驗(yàn)、閥體密封性能，閥門(mén)填料函密封試驗(yàn)，閥門(mén)低溫與常溫的對(duì)比試驗(yàn)等試驗(yàn)。

通過(guò)點(diǎn)擊設(shè)備總覽畫(huà)面中低溫測(cè)試按鈕，切換到低溫測(cè)試畫(huà)面（見(jiàn)圖二），在該畫(huà)面中顯示閥體溫度，、填料溫度、關(guān)閉件溫度、介質(zhì)溫度、室內(nèi)溫度、加壓回路壓力、閥門(mén)扭矩或推力，通過(guò)外部氦氣瓶給閥門(mén)一端試壓，關(guān)閉閥門(mén)，在閥體內(nèi)壓力達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，在閥門(mén)另一端出口切換不同的氣體流量計(jì)量程測(cè)量閥門(mén)泄漏量等，泄漏量很小時(shí)，可以把氣體通過(guò)軟導(dǎo)管插入酒精中，觀測(cè)管口的氣泡數(shù)量。

流程：

第一步：常溫下：開(kāi)關(guān)操作試驗(yàn)、殼體密封試驗(yàn)、閥座密封試驗(yàn)

第二步：降溫：觀察各溫度的歷史趨勢(shì)

第三步：在低溫下：開(kāi)關(guān)操作試驗(yàn)、殼體密封試驗(yàn)、閥座密封試驗(yàn)

第四步：升溫：自然升溫

第五步：在常溫下：重復(fù)重復(fù)第一步的試驗(yàn)

3數(shù)據(jù)處理和保存

高低溫試驗(yàn)裝置，可以得到高溫或低溫時(shí)，閥門(mén)的全行程動(dòng)作時(shí)間，閥門(mén)在實(shí)時(shí)工況的關(guān)閉和開(kāi)啟扭矩或推力，閥門(mén)的密封性能，閥門(mén)的動(dòng)作次數(shù)，閥門(mén)泄漏量數(shù)據(jù)

可以對(duì)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)，可以保持溫度、壓力實(shí)時(shí)或歷史曲線，

經(jīng)過(guò)運(yùn)用VBS或C語(yǔ)言，可以對(duì)WINCC進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以形成想要的試驗(yàn)報(bào)告。可以對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)得出結(jié)果，可以把數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程存入公司服務(wù)器中。

4效果

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，得到閥門(mén)在高溫或低溫條件下的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，模擬閥門(mén)在實(shí)際工況下的使用情況，為研發(fā)人員的設(shè)計(jì)得到驗(yàn)證和為產(chǎn)品的性能提供有力保證。系統(tǒng)保證測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)有效，遠(yuǎn)程操作提高了測(cè)試安全性。可以查詢(xún)不同時(shí)期的測(cè)試數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)對(duì)比，得出是否合格的結(jié)果，使試驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化和智能化。

5結(jié)束語(yǔ)

PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性高、編程簡(jiǎn)單易學(xué)，功能齊全、維護(hù)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性好、性?xún)r(jià)比高;PLC系統(tǒng)的功能向著多元化發(fā)展，能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室測(cè)試需要，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖長(zhǎng)初 ? ?S7300/400PLC應(yīng)用教程 ? 2011 ? 機(jī)械工業(yè)出版社

[2]蔣建芳 ? ?西門(mén)子WINCC組態(tài)軟件工程應(yīng)用技術(shù) ?2015 ? 機(jī)械工業(yè)出版社