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        基于MCGS的鋼管水壓試驗(yàn)水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)

        2014-12-28 12:03:30王從旭
        鋼管 2014年5期
        關(guān)鍵詞:壓水水壓試驗(yàn)水壓

        陳 亮,王從旭

        (中國(guó)石化集團(tuán)石油工程機(jī)械有限公司沙市鋼管廠,湖北 荊州 434001)

        在水壓機(jī)壓水試管過(guò)程中,水壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示給操作人員提供了水增壓、減壓的操作依據(jù),水壓實(shí)時(shí)曲線顯示讓操作人員更直觀地了解到水壓變化的趨勢(shì),歷史曲線和壓水試管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能為日后查詢壓水試管記錄提供方便,也能為鋼管生產(chǎn)車間將壓水試管工作責(zé)任到人提供參考數(shù)據(jù)。本文將從硬件和軟件兩方面介紹基于MCGS(Monitor and Control Generated System,是基于Windows平臺(tái)、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng),主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制,可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系統(tǒng))[1]組態(tài)平臺(tái)的鋼管水壓試驗(yàn)水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

        1 硬件實(shí)現(xiàn)方法

        鋼管水壓試驗(yàn)水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的硬件主要作用是完成水壓信號(hào)的采集[2-4]。實(shí)現(xiàn)方法是:將經(jīng)過(guò)外圍電路處理的水壓傳感器信號(hào)接入到研華PLCD-880模擬信號(hào)轉(zhuǎn)接板的0通道,該轉(zhuǎn)接板通過(guò)ISA轉(zhuǎn)接線將信號(hào)傳輸給研華PCL-818HD[5]模擬量PCI采集板卡的0通道,該信號(hào)通過(guò)工控機(jī)的軟件MCGS的設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理窗口讀入,從而實(shí)現(xiàn)了水壓信號(hào)的采集。

        水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的信號(hào)采集硬件電路如圖1所示。

        圖1 水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的硬件組態(tài)示意

        2 軟件設(shè)計(jì)

        水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的軟件主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓信號(hào)值的處理及顯示,水壓實(shí)時(shí)曲線的顯示,每根鋼管對(duì)應(yīng)的保壓段數(shù)據(jù)存儲(chǔ),每根鋼管保壓段曲線的形成[6-7]。

        2.1 水壓信號(hào)值的處理和窗口顯示

        水壓傳感器的信號(hào)是0~10 V的直流模擬量,由MCGS組態(tài)軟件的設(shè)備驅(qū)動(dòng)獲取后,對(duì)應(yīng)的是0~10 000的數(shù)字量,對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水壓為0~30 MPa,數(shù)字量與實(shí)際水壓的關(guān)系式是:實(shí)際顯示水壓=數(shù)字量*0.003。

        找出這個(gè)關(guān)系式,就可以在MCGS的循環(huán)策略里面添加如下SCRIPT程序語(yǔ)句:

        K=0.003

        水壓2=水壓1*K

        其中,水壓1是采集得到的數(shù)字量,水壓2是界面顯示的實(shí)際水壓值;其設(shè)置界面如圖2~3所示。

        2.2 水壓實(shí)時(shí)曲線功能的實(shí)現(xiàn)

        水壓實(shí)時(shí)曲線是對(duì)實(shí)際水壓值變量水壓2進(jìn)行連續(xù)周期性采集,形成一個(gè)實(shí)時(shí)的水壓變化曲線。實(shí)現(xiàn)此功能的方法是:在MCGS軟件實(shí)時(shí)曲線組態(tài)窗口內(nèi),添加實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件,為該構(gòu)件連接一個(gè)實(shí)際水壓值變量水壓2。為了讓操作人員有一個(gè)直覺(jué)上的比較,在實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件旁邊添加保壓值變量和保壓上限變量。

        圖2 采集量水壓1的通道連接設(shè)置界面

        圖3 實(shí)際水壓2界面顯示及通道連接設(shè)置界面

        此部分具體軟件設(shè)計(jì)如圖4所示(以保壓值為15.6 MPa,保壓上限為16.1 MPa為例)。

        此部分設(shè)計(jì)還需在MCGS組態(tài)軟件的循環(huán)策略窗口添加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換作用的程序語(yǔ)句:

        試壓值=水壓2

        水壓上限=試壓值+0.5

        圖4 實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件軟件設(shè)置界面

        2.3 壓水試管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)

        該部分設(shè)計(jì)的目的是將每根鋼管對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)以微軟ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的MDB文件存儲(chǔ)起來(lái)。

        具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程:①由于MCGS軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)組對(duì)象進(jìn)行操作的,故先建立一個(gè)存盤(pán)數(shù)據(jù)組1,將需要存儲(chǔ)的壓水試管數(shù)據(jù)對(duì)象內(nèi)置于該數(shù)組1內(nèi)(包括管號(hào)、管材質(zhì)、管長(zhǎng)、班次、保壓值、保壓時(shí)間、日期、質(zhì)量評(píng)價(jià));②在已組態(tài)好的參數(shù)輸入界面內(nèi)置一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)開(kāi)始按鈕(該按鈕有一個(gè)開(kāi)啟數(shù)據(jù)組1存儲(chǔ)功能的腳本程序開(kāi)關(guān)),在質(zhì)量評(píng)價(jià)窗口內(nèi)置一個(gè)關(guān)閉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕(該按鈕有一個(gè)關(guān)閉數(shù)據(jù)組1功能的腳本程序開(kāi)關(guān)),這樣就可以實(shí)現(xiàn)壓水試管數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),并且可以每根鋼管開(kāi)始起壓時(shí)刻作為存盤(pán)開(kāi)啟時(shí)刻,每根鋼管水壓試驗(yàn)完畢作為存盤(pán)關(guān)閉時(shí)刻,節(jié)省硬盤(pán)空間;③將存盤(pán)數(shù)據(jù)組1與存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)MDB文件之間進(jìn)行軟件轉(zhuǎn)移。

        壓水試管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)邏輯如5所示,其中存盤(pán)數(shù)據(jù)組1的軟件設(shè)置界面如圖6所示。

        數(shù)據(jù)存盤(pán)控制SCRIPT程序如下(開(kāi)關(guān)1為存盤(pán)開(kāi)始觸發(fā)按鈕,開(kāi)關(guān)3為存盤(pán)關(guān)閉按鈕):

        IF開(kāi)關(guān)1=1 THEN

        !EnableDataSave(存盤(pán)數(shù)據(jù)組 1,1)

        !SaveData(存盤(pán)數(shù)據(jù)組 1)

        endif

        if開(kāi)關(guān)3=1 then

        !EnableDataSave(存盤(pán)數(shù)據(jù)組 1,0)

        該部分設(shè)計(jì)中,還涉及到存盤(pán)數(shù)據(jù)組1轉(zhuǎn)移至存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)MDB文件的設(shè)置,這需要在MCGS中建立用戶策略,這里取名為“運(yùn)行數(shù)據(jù)歸檔”,使用存盤(pán)數(shù)據(jù)拷貝構(gòu)件。存盤(pán)數(shù)據(jù)組1與微軟件MDB文件關(guān)聯(lián)界面如圖7所示。

        圖5 壓水試管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)邏輯

        圖6 存盤(pán)數(shù)據(jù)組1的軟件設(shè)置界面

        圖7 存盤(pán)數(shù)據(jù)組1與微軟MDB文件關(guān)聯(lián)界面

        2.4 水壓歷史曲線查詢功能實(shí)現(xiàn)

        這部分軟件設(shè)計(jì)的目的是:在上位機(jī)界面上設(shè)置一個(gè)歷史曲線查詢子菜單項(xiàng),操作人員輸入管號(hào),按確定鍵,就可調(diào)出水壓試驗(yàn)過(guò)的鋼管的保壓段曲線。

        具體實(shí)現(xiàn)步驟:通過(guò)將MCGS數(shù)據(jù)庫(kù)文件關(guān)聯(lián)至微軟公司開(kāi)發(fā)的ACCESS2003數(shù)據(jù)庫(kù)中,再將ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接至自建的VB歷史曲線形成文件(該VB歷史曲線文件主要將保壓段每秒的保壓值連接成線段),通過(guò)VB的.EXE生成工具生成MCGS能執(zhí)行的外部文件。這樣就能在歷史曲線窗口,通過(guò)調(diào)用這個(gè)外部可執(zhí)行文件來(lái)查詢歷史曲線。每查詢一次,就調(diào)用一次VB生成的外部文件。

        水壓歷史曲線查詢功能實(shí)現(xiàn)原理如圖8所示。

        圖8 水壓歷史曲線查詢功能實(shí)現(xiàn)原理

        該部分設(shè)計(jì)中水壓歷史曲線查詢SCRIPT程序語(yǔ)句(其中即時(shí)曲線.exe就是VB可執(zhí)行文件)如下:

        !Shell("c:查詢報(bào)表vbqxxs_c即時(shí)曲線.exe",1)

        2.5 軟件主界面展示

        最終做成的水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的軟件主界面如圖9所示。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        基于研華硬件采集卡的水壓信號(hào)采集,以及基于MCGS工業(yè)組態(tài)軟件的水壓實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線查詢及壓管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的鋼管水壓試驗(yàn)水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng),已在中國(guó)石化集團(tuán)石油工程機(jī)械有限公司沙市鋼管廠直縫鋼管分廠試用兩年多,效果較好。對(duì)鋼管行業(yè)來(lái)說(shuō),鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的水壓曲線系統(tǒng)可以借鑒上述方法,有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

        圖9 水壓采集、顯示及曲線形成系統(tǒng)的軟件主界面

        [1]張?jiān)?MCGS全中文工控組態(tài)軟件用戶指南[M].北京:高等教育出版社,2003.

        [2]申正曙,杜廣瑋.DEMAG鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的工作原理及其故障分析[J].鋼管,2000,29(2):22-26.

        [3]衛(wèi)凌云,劉繼高,杜學(xué)斌.我國(guó)首條雙頭高壓水壓試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)線的研制[J].鋼管,2006,35(2):39-42.

        [4]史亞臣,韓飛躍,王立芳.340 MN鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的研制[J].鋼管,2011,40(2):54-56.

        [5]郭清華.研華PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡在染色機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2006,19(7):27-28.

        [6]宗波,李淑彬,王國(guó)順.基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的水壓試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)[J].鋼管,2011,40(3):55-58.

        [7]黃法春.PPI協(xié)議在焊接鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].鋼管,2007,36(3):47-51.

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