基于用PLC和WINCC在閥門高低溫測試中的應(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)軟件在閥門高低溫測試中應(yīng)用，經(jīng)過長期測試，軟件能滿足閥門試驗要求，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時真實(shí)，提高了試驗設(shè)備智能化程度，減輕了試驗員的勞動強(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 ? 高低溫試驗

0前言

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

1試驗系統(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)場儀表測量值，依次掃描輸入的所有數(shù)據(jù)，將其存儲在輸入映像區(qū)，在CPU程序中對輸入信號處理和執(zhí)行，PLC掃描來自I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)信息，對其進(jìn)行運(yùn)算和處理，將結(jié)果寫入輸出映像區(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CPU處理，通過輸出模塊，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號控制儀表對象。

本試驗測試系統(tǒng)的PLC構(gòu)成

1.2監(jiān)控軟件介紹

在一體機(jī)中安裝西門子WINCC監(jiān)控軟件，WINCC是西門子公司開發(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，具有良好的開放性和靈活性，軟件有過程監(jiān)控、與PLC等設(shè)備通信、編程接口，有報警功能，趨勢功能，報表功能，二次開發(fā)功能等功能。

高低溫試驗室的監(jiān)控軟件界面分為設(shè)備總覽畫面，高溫測試畫面，低溫測試畫面，曲線畫面，用戶信息，打印報表等畫面。

在用戶信息畫面上先用戶登錄，輸入用戶名、用戶密碼，才能進(jìn)入試驗系統(tǒng)操作。

2試驗過程介紹

2.1 填寫閥門信息：

在表格中輸入閥門的各種參數(shù)信息。

2.2高溫試驗過程

高溫試驗方法是把閥門安裝在管道上，管道和閥門都有保溫措施，智能加熱裝置把油加熱，通過泵循環(huán)，使管道中油流動起來，持續(xù)一段時間，使閥部件與閥體一起慢慢升溫，通過控制油溫和油的壓力，來對閥門測試，測試在達(dá)到目標(biāo)溫度和目標(biāo)壓力時，閥門運(yùn)行情況、負(fù)載對閥門影響，通過力矩檢測工裝在線檢測閥門動態(tài)扭矩，檢測閥門填料函的密封性，檢測閥門在全關(guān)位置的泄漏情況等閥門性能。

通過點(diǎn)擊設(shè)備總覽畫面中高溫試驗按鈕，切換到高溫測試畫面（見圖一），在該畫面中顯示管道中油的壓力、溫度、流量、閥門力矩等信息，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。

通過控制泵，控制管道中油的壓力;油溫通過智能加熱裝置控制;通過控制電磁閥，控制氣動開關(guān)閥全開和全關(guān)動作，通過給模擬信號給閥門定位器來控制氣動調(diào)節(jié)閥門的開度，通過閥門位置開關(guān)或模擬量反饋?zhàn)兯推鱽盹@示閥門開度。

流程：

第一步：常溫下：開關(guān)操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗;

第二步：升溫：觀察各溫度的歷史趨勢;

第三步：在高溫下：開關(guān)操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗;

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。

2.2低溫試驗過程

低溫試驗方法是把閥門放到一個低溫槽中，低溫槽中放液氮，通過噴淋和浸泡的方式，控制低溫槽的溫度，閥門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，在低溫的條件下，通過不銹鋼管往閥體一端加入氦氣，控制閥門的開度，測試閥門在低溫的情況下的閥門動作試驗、閥體密封性能，閥門填料函密封試驗，閥門低溫與常溫的對比試驗等試驗。

通過點(diǎn)擊設(shè)備總覽畫面中低溫測試按鈕，切換到低溫測試畫面（見圖二），在該畫面中顯示閥體溫度，、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、閥門扭矩或推力，通過外部氦氣瓶給閥門一端試壓，關(guān)閉閥門，在閥體內(nèi)壓力達(dá)到目標(biāo)值時，在閥門另一端出口切換不同的氣體流量計量程測量閥門泄漏量等，泄漏量很小時，可以把氣體通過軟導(dǎo)管插入酒精中，觀測管口的氣泡數(shù)量。

流程：

第一步：常溫下：開關(guān)操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗

第二步：降溫：觀察各溫度的歷史趨勢

第三步：在低溫下：開關(guān)操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗

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

3數(shù)據(jù)處理和保存

高低溫試驗裝置，可以得到高溫或低溫時，閥門的全行程動作時間，閥門在實(shí)時工況的關(guān)閉和開啟扭矩或推力，閥門的密封性能，閥門的動作次數(shù)，閥門泄漏量數(shù)據(jù)

可以對測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和存儲，可以保持溫度、壓力實(shí)時或歷史曲線，

經(jīng)過運(yùn)用VBS或C語言，可以對WINCC進(jìn)行二次開發(fā)，可以形成想要的試驗報告。可以對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，自動得出結(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)過試驗，得到閥門在高溫或低溫條件下的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，模擬閥門在實(shí)際工況下的使用情況，為研發(fā)人員的設(shè)計得到驗證和為產(chǎn)品的性能提供有力保證。系統(tǒng)保證測試數(shù)據(jù)真實(shí)有效，遠(yuǎn)程操作提高了測試安全性。可以查詢不同時期的測試數(shù)據(jù)，可以自動對比，得出是否合格的結(jié)果，使試驗設(shè)備自動化和智能化。

5結(jié)束語

PLC是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性高、編程簡單易學(xué)，功能齊全、維護(hù)簡單、擴(kuò)展性好、性價比高;PLC系統(tǒng)的功能向著多元化發(fā)展，能夠滿足實(shí)驗室測試需要，進(jìn)而推動社會的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

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