李軍

【摘 要】利用力控6.1組態(tài)軟件，按照MT 312-2000液壓支架通用技術條件標準，設計組態(tài)畫面，定義IO設備組態(tài)，通過模擬量輸入板卡，采集壓力、溫度、高度、行程開關等信號；通過數字量輸出板卡，控制相應的電磁閥、油泵等設備的動作；開發(fā)腳本，實現密封試驗、強度試驗、壽命試驗的自動加載。

【關鍵詞】組態(tài)軟件；液壓支架通用技術條件標準；自動加載

組態(tài)軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。液壓支架試驗臺測試系統(tǒng)利用中泰力控6.1開發(fā)設計，主要功能是按照國家標準對液壓支架進行各項試驗，記錄試驗數據，生成試驗報表并打??；輔助功能是控制試驗臺上工作面的平衡上升、下降及插銷退銷。

一、液壓支架試驗臺電液控制系統(tǒng)的設計

電液控制系統(tǒng)是液壓支架試驗臺的監(jiān)視和控制中心，它的核心部分是工控機和組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)控制軟件。其工作原理是各種外部傳感器將現場信號通過輸入板卡送給工控機，工控機通過系統(tǒng)軟件編寫的程序對數據進行處理，將處理結果通過輸出板卡控制電磁閥的動作，最終完成液壓支架試驗臺的各項性能試驗。系統(tǒng)設計主要分為以下幾部分：（1）液壓系統(tǒng)設

計。液壓系統(tǒng)分為油泵系統(tǒng)和乳化液泵系統(tǒng)。油泵系統(tǒng)負責試驗臺上工作臺的上升、下降，插銷油缸插銷、退銷等動作；乳化液系統(tǒng)負責液壓支架密封、適應、強度、壽命等各項加載試驗。液壓系統(tǒng)采用結構緊湊的板式連接，電磁控制各種閥的動作，在關鍵管路位置安裝壓力變送器為自動化控制做準備。（2）控制柜的設計。控制柜采用數控開孔一次成型柜體，主要由工控機、顯示器、中間繼電器、空氣開關、智能數顯表等元器件組成，具有信號采集、變換、輸出、顯示、保護、報警和工控機通訊等多種功能。（3）試驗臺各種傳感器的安裝和調試。傳感器是外部信號采集的主要途徑，安裝位置十分重要，壓力變送器、溫度變送器、激光傳感器，以及光電限位開關的合理安裝，便于對現場信號的精確采集。（4）基于組態(tài)軟件的系統(tǒng)控制軟件設計。

Forcecontrol6.1組態(tài)軟件建立的控制系統(tǒng)主要由用戶組態(tài)窗口、數據庫組態(tài)、腳本動作組態(tài)三部分組成。一是用戶窗口組態(tài)。窗口組態(tài)畫面是人機交往的主要場所，根據實際需要，設計各種的靜態(tài)和動態(tài)畫面，如數據顯示畫面，現場摸擬畫面，參數設置畫面和數據打印等畫面，來控制現場各種動作。二是數據庫組態(tài)。實時數據庫負責和IO設備調度程序的通信，獲取設備的控制數據，給其它程序和其它數據庫提供實時和歷史數據，數據庫之間可以互相通信。按照液壓支架試驗臺的測試要求，定義和設置了模擬I/O點、數字I/O點共53個點。三是腳本動作組態(tài)。腳本動作是一種基于VB的編程語言，它是系統(tǒng)軟件的核心，通過各種腳本的編寫可實現自動訪問和控制實時數據，如液壓支架上工作臺的平衡上升，自動定位腳本；插銷、退銷自動保護腳本；強度試驗充液，增壓，保壓，卸荷各步驟自動變換循環(huán)腳本等。

二、液壓支架試驗臺電液控制系統(tǒng)主要功能的實現

（1）試驗臺上工作臺的平衡上升，自動定位。在液壓支架試驗臺上工作臺的平衡上升的設計上，采用了目前非常先進的激光測距技術，測量上工作臺四個角的上升高度，測量數據通過輸入板卡送給系統(tǒng)控制軟件，經過系統(tǒng)控制軟件中的腳本運算處理，輸出信號給輸出板卡，控制液壓系統(tǒng)電磁閥的動作，最終實現上工作臺的平衡上升。激光測距儀的采用，不僅解決了上工作臺的平衡上升問題，而且代替了過去的試驗臺插銷孔中心位上大量使用的限位開關，通過設定上工作臺的目標高度，可靠準確的實現了上工作臺的精確定位。（2）液壓支架各項試驗的自動循環(huán)加載。液壓支架試驗臺的主要功能是對液壓支架進行密封、適應、強度、壽命等加載試驗。在這些功能的設計上采用組態(tài)畫面將各功能整合在不同的畫面上，通過調用相關畫面，實現各型號支架參數的選定，加載壓力和加載時間的設定，在各項性能加載中，試驗數據時實采集，通過趨勢出線顯示各項試驗的曲線變化，并具有保存，打印，自動生成報表等功能。循環(huán)加載采用腳本組態(tài)自動控制，節(jié)省了大量的時間繼電器、壓力繼電器和接觸器，極大的提高了系統(tǒng)的可靠性，為長時間，頻繁試驗做好了準備。

三、數據庫組態(tài)及PCI板卡的選擇

（1）數據庫組態(tài)是將測試系統(tǒng)與外圍設備進行數據交換的模擬量和數字量輸入輸出按照組態(tài)軟件協(xié)議進行格式化的過程，設定好的組態(tài)點是測試系統(tǒng)與外部數據交換的通道。點組態(tài)過程中重點要注意的是模擬量輸入點的量程變化，PCI8360I板卡采集的模擬量信號是0-20mA的電流信號，組態(tài)軟件初測值為0-4095的PV.RAW裸數數值，需要對傳感器進行相應的量程變化。（2）PCI板卡的選擇根據組態(tài)點的情況選用PCI-8360I輸入板卡和PCI8407光電隔離輸出板卡進行數據采集和輸出。PCI-8360I有16路雙通道模擬量輸出通道和16TTL開關量輸入通道；PCI-8407數據輸出板卡有2組共32路開關量輸出通道，開關量最大輸出電流可達200mA，可以直接驅動中間繼電器，提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

四、組態(tài)畫面及應用程序的設計

組態(tài)軟件工程畫面是測試系統(tǒng)主界面，測試系統(tǒng)的各種功能都通過這些組態(tài)畫面上實現。液壓支架試驗臺測試系統(tǒng)主要畫面有流程示意、平臺控制、強度試驗、耐久試驗、試驗記錄、報表打印、參數設定七個畫面。其中平臺控制、強度試驗、耐久試驗三個畫面為系統(tǒng)主要功能實現的畫面，其它四個畫面為主要功能的輔助畫面，本文就前兩個主要畫面做詳細說明：（1）試驗平臺組態(tài)畫面及其應用程序流程。試驗臺是液壓支架試驗的硬件場所，總高8米。試驗臺上平臺可活動，四立柱上共有10層插銷孔，各層相距0.45米，最低層插銷孔距試驗臺下平臺2.8米。平臺控制的組態(tài)畫面中模擬了現場平臺上升，顯示了平臺四角高度，各層選擇，上升、下降、插銷、退銷等功能鍵。具體功能由動作中編寫應用程序實現，由于應用程序變量名及程序流程因個人編程習慣所不同，這里不做程序代碼分析，只做文字性的流程介紹：實驗臺上工作臺在上升過程中，激光傳感器監(jiān)測四角的高度，自動調整四角各液壓缸的啟停，實現上工作臺的平衡上升；當上工作臺到達指定層的中心位置，偏差在允許范圍內時，啟動插銷，光電限位開關檢測插銷到位與否，實現自動插銷，完成對實驗臺上工作臺的完全智能控制。（2）強度試驗組態(tài)畫面及應用程序設計。強度試驗是液壓支架檢測中很重要的項目，強度試驗下又分兩大類共十幾個小項，組態(tài)畫面采用導航欄的方式，選擇每一個小項，其他試驗流程相似都用共同的畫面顯示，每一次試驗都是進行三次，自動循環(huán)加載，試驗結果在趨勢圖中顯示，試驗結果保存在硬盤指定的文件夾下。應用程序主要實驗三次強度加載的自動循環(huán)，循環(huán)加載流程：打開低壓閥對液壓支架進行初充液，當壓力達到指定值時，關閉充液開始增壓，增壓值到達指定壓力后開始保壓，用后臺組件時間控件進行2秒的保壓，最所卸荷，進行第二次加載。每次的數據保存在數據庫變量中，每次的試驗結果都在屏幕中顯示，并可以通過歷史報表隨時調取。

在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。

參 考 文 獻

[1]MT 312-2000液壓支架通用技術條件.2000-12.國家煤炭工業(yè)局

[2]力控ForceControl 6.0快速指南

[3]力控ForceControl 6.0參考手冊

[4]力控ForceControl 6.0數據庫與網絡開發(fā)手冊