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。

具體實(shí)現(xiàn)過程：①由于MCGS軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都是通過對(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)開始按鈕（該按鈕有一個(gè)開啟數(shù)據(jù)組1存儲(chǔ)功能的腳本程序開關(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始起壓時(shí)刻作為存盤開啟時(shí)刻，每根鋼管水壓試驗(yàn)完畢作為存盤關(guān)閉時(shí)刻，節(jié)省硬盤空間；③將存盤數(shù)據(jù)組1與存盤數(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)存盤控制SCRIPT程序如下（開關(guān)1為存盤開始觸發(fā)按鈕，開關(guān)3為存盤關(guān)閉按鈕）：

IF開關(guān)1=1 THEN

!EnableDataSave（存盤數(shù)據(jù)組 1，1）

!SaveData（存盤數(shù)據(jù)組 1）

endif

if開關(guān)3=1 then

!EnableDataSave（存盤數(shù)據(jù)組 1，0）

該部分設(shè)計(jì)中，還涉及到存盤數(shù)據(jù)組1轉(zhuǎn)移至存盤數(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”，使用存盤數(shù)據(jù)拷貝構(gòu)件。存盤數(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 存盤數(shù)據(jù)組1的軟件設(shè)置界面

圖7 存盤數(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)過的鋼管的保壓段曲線。

具體實(shí)現(xiàn)步驟：通過將MCGS數(shù)據(jù)庫(kù)文件關(guān)聯(lián)至微軟公司開發(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，通過調(diào)用這個(gè)外部可執(zhí)行文件來查詢歷史曲線。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)來說，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.