李志東，戴思丹

(核工業(yè)理化工程研究院，天津 300180)

工業(yè)設(shè)備在長(zhǎng)期使用中，管道及設(shè)備會(huì)積聚大量雜質(zhì)，造成管道堵塞，影響產(chǎn)能。在處理管道內(nèi)雜質(zhì)時(shí)需大量人力物力，且耗費(fèi)工時(shí)長(zhǎng)，大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并且降低了勞動(dòng)效率。管道清洗裝置可進(jìn)行管道自動(dòng)化清洗，可提高清洗效率。其工作過(guò)程為：以一組管道為單位，將清洗裝置通過(guò)管道和閥門(mén)，臨時(shí)接入該組管道中，通過(guò)調(diào)整閥門(mén)，配合壓力、溫度控制等工藝操作，完成一組管道的清洗。因此，清洗裝置配套的自控系統(tǒng)需要控制閥門(mén)操作，監(jiān)控壓力、溫度等工藝參數(shù)保證工藝操作的正確性，這在清洗工藝中起到關(guān)鍵作用[1]。同時(shí)，管道清洗的特點(diǎn)是依次對(duì)數(shù)組相同的管道進(jìn)行管道清洗。因此，配套的自控系統(tǒng)應(yīng)具備可移動(dòng)的特性。另外，工作現(xiàn)場(chǎng)管道密布，可利用空間小，因此，自控系統(tǒng)必須滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)約束要求。

工業(yè)設(shè)備運(yùn)行實(shí)驗(yàn)自控系統(tǒng)多數(shù)采用世界領(lǐng)先的工控產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如以西門(mén)子S7系列PLC為硬件、WinCC為軟件的系統(tǒng)架構(gòu)，或者AB系列PLC為硬件、SE為軟件的系統(tǒng)架構(gòu)。這種架構(gòu)雖功能強(qiáng)大，但是無(wú)法滿(mǎn)足小型化自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約束要求。因此，設(shè)計(jì)能同時(shí)滿(mǎn)足功能要求以及結(jié)構(gòu)約束的軟硬件架構(gòu)是研究重點(diǎn)。同時(shí)，需進(jìn)行移動(dòng)式自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，拆裝接口優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。清洗裝置是臨時(shí)裝接到某一組管道上，操作頻繁，步驟復(fù)雜，在這種情況下通過(guò)自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的安全防護(hù)也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

本文在保證自控系統(tǒng)功能的前提下，對(duì)控制機(jī)柜的小型化、可移動(dòng)和快速拆裝等特性進(jìn)行研究，特別是對(duì)移動(dòng)自控系統(tǒng)在管道裝置中應(yīng)用的安全防護(hù)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足移動(dòng)自控系統(tǒng)在管道裝置應(yīng)用的各種控制需求。

1 研制目標(biāo)

1.1 系統(tǒng)功能要求

(1) 系統(tǒng)的控制機(jī)柜設(shè)計(jì)為可移動(dòng)和能快速拆裝的小型化機(jī)柜。

(2) 系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確采集顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢(xún)和數(shù)據(jù)導(dǎo)出，能進(jìn)行聲光報(bào)警，具備報(bào)警限調(diào)整和屏蔽報(bào)警的功能。

(3) 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制電動(dòng)閥，發(fā)生緊急情況時(shí)可快速關(guān)閉電動(dòng)閥。

1.2 系統(tǒng)參數(shù)需求

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度等模擬量和閥門(mén)及真空泵狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量的采集，對(duì)聲光報(bào)警器和電動(dòng)閥等開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，其參數(shù)需求見(jiàn)表1。

表1 參數(shù)需求統(tǒng)計(jì)Table 1 Parameter requirement statistics

1.3 研制重點(diǎn)

1.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)儀表柜，檢測(cè)單元的信號(hào)直接接入自控系統(tǒng)，壓力計(jì)需要自控系統(tǒng)提供電源；現(xiàn)場(chǎng)可用通道寬約2 m，空間較狹小，采集和控制的參數(shù)較多，要求硬件設(shè)備小型化；管道清洗的特點(diǎn)是依次對(duì)數(shù)組相同的管道進(jìn)行管道清洗，其配套的自控系統(tǒng)應(yīng)具備可移動(dòng)的特性，同時(shí)需提高機(jī)柜的拆裝效率，這是該自控系統(tǒng)研制的重點(diǎn)。

1.3.2系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的安全性是保證該系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提。在清洗裝置運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)功能；出現(xiàn)特殊情況時(shí)(如密封性破壞)，能快速關(guān)閉電動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)截?cái)喔綦x，保護(hù)設(shè)備不受事故破壞，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2 軟硬件選型

2.1 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件主要包括人機(jī)交互單元和數(shù)據(jù)采集與控制單元。自控系統(tǒng)的小型化首先需要合理的硬件選型，不僅要滿(mǎn)足功能要求，還要滿(mǎn)足小型化需求。

2.1.1人機(jī)交互單元 通過(guò)調(diào)研各類(lèi)型的工控一體機(jī)，最終選擇研華工控機(jī)UTC-515D-PE，它是研華科技有限公司一款多功能觸控一體機(jī)，其尺寸為390 mm×240 mm×45 mm，重量約為4.85 kg，可觸摸控制，可使用軟鍵盤(pán)，減小占用機(jī)柜的面積，符合系統(tǒng)小型化的設(shè)計(jì)原則；配置高、運(yùn)行速度快，符合系統(tǒng)編制顯示、控制、報(bào)警與屏蔽、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢(xún)的上位機(jī)監(jiān)控程序的性能要求。

2.1.2數(shù)據(jù)采集與控制單元 選擇泓格控制器ET-87P8-TCP作為數(shù)據(jù)采集與控制單元，其尺寸為312 mm×132 mm×111 mm，自帶2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，不用增加網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，即可同時(shí)接入兩臺(tái)工控一體機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，符合系統(tǒng)小型化的設(shè)計(jì)原則；同時(shí)，其采集精度高，可靠性好，在電磁環(huán)境復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中具備較高的抗干擾能力，符合系統(tǒng)采集精度要求。

2.2 系統(tǒng)軟件

泓格控制器在結(jié)構(gòu)尺寸及采集精度上均滿(mǎn)足自控系統(tǒng)的要求，但是它只是信號(hào)采集及輸出模塊，不具備編程功能。因此，在通常監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)中，使用PLC編程完成的控制模型必須通過(guò)上位機(jī)軟件編程完成。因此，上位機(jī)軟件選型十分關(guān)鍵。

LabVIEW是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，它結(jié)合了專(zhuān)為測(cè)試、測(cè)量與自動(dòng)化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集顯示、控制和分析等各種應(yīng)用提供必要的開(kāi)發(fā)工具，完全能夠替代PLC完成控制模型的建立和編程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在NI OPC Servers中建立數(shù)據(jù)通道，即可與泓格控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，創(chuàng)建功能強(qiáng)大的自動(dòng)化控制系統(tǒng)[2-4]；同時(shí)，其強(qiáng)大的圖形化編程功能，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)人機(jī)交互的顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)等各種功能要求，因此選擇LabVIEW編寫(xiě)上位機(jī)監(jiān)控界面。

3 控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 方案概述

清洗裝置安裝大量閥門(mén)及傳感器，自控系統(tǒng)需要為其提供電源，同時(shí)，機(jī)柜還需要安裝泓格控制器及研華工控一體機(jī)。自控系統(tǒng)的硬件連接示意圖示于圖1。

圖1 系統(tǒng)硬件連接示意圖Fig.1 Schematic diagram of system hardware connection

該自控系統(tǒng)包括的硬件主要有：斷路器、控制器、直流電源、工控一體機(jī)等?？刂破髫?fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)和控制輸出；直流電源負(fù)責(zé)給閥門(mén)、控制器和壓力計(jì)供電；工控一體機(jī)作為人機(jī)交互單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警屏蔽、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)功能。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接控制器與工控一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。除機(jī)柜外，在現(xiàn)場(chǎng)另一位置再安裝一臺(tái)工控一體機(jī)，增加監(jiān)控的便利性，同時(shí)增強(qiáng)數(shù)據(jù)保存的可靠性。

為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)狹小的安裝環(huán)境，選用工控一體機(jī)作為人機(jī)交互單元，泓格控制器作為數(shù)據(jù)采集與控制單元，提出“雙背板”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)航空插頭作為信號(hào)的快接插口，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)柜小型化與快速拆裝。

3.2 控制機(jī)柜設(shè)計(jì)

柜體包括下層箱體和上層支托臂系統(tǒng)兩部分，支托臂用于安裝工控一體機(jī)，采用中空管設(shè)計(jì)方便走線(xiàn)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)“雙背板”結(jié)構(gòu)， 將斷路器、直流電源、泓格控制器等安裝在主背板，如圖2所示；采用16芯航空插頭作為信號(hào)線(xiàn)纜接口，將其安裝在航插背板上，如圖3所示，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜與信號(hào)線(xiàn)纜的快速拆裝。

圖2 主背板示意圖Fig.2 Schematic diagram of the main backplane

圖3 航插背板示意圖Fig.3 Schematic diagram of aviation plug backplane

通過(guò)對(duì)元器件合理布局，控制柜柜體的整體尺寸為600 mm× 600 mm× 900 mm，工控一體機(jī)高度約1 600 mm，機(jī)柜整體重量不大于100 kg，在機(jī)柜底部加裝直徑10 mm的萬(wàn)向輪，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜的可移動(dòng)性，機(jī)柜的實(shí)物圖示于圖4。經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)和快速拆裝的小型化自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

圖4 控制機(jī)柜實(shí)物圖Fig.4 Physical picture of the control cabinet

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)交互

泓格控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入與輸出，以L(fǎng)abVIEW為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件，完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理和控制信號(hào)的形成。在工控一體機(jī)上安裝LabVIEW和NI OPC Servers，利用LabVIEW編寫(xiě)上位機(jī)監(jiān)控界面，完成工藝參數(shù)的顯示與存儲(chǔ)，控制命令的下達(dá)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、屏蔽、數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能；在NI OPC Servers中設(shè)置泓格控制器的各通道地址，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與泓格控制器的數(shù)據(jù)交互[5]。

4.2 報(bào)警與屏蔽

參數(shù)的報(bào)警與屏蔽功能由LabVIEW編程實(shí)現(xiàn)。首先LabVIEW中設(shè)計(jì)報(bào)警限設(shè)置功能，將其數(shù)值存儲(chǔ)為文件，系統(tǒng)重啟后可自動(dòng)獲取報(bào)警限；其次將參數(shù)的報(bào)警與屏蔽功能和報(bào)警信息的生成功能，編寫(xiě)為一個(gè)子程序(子Ⅵ)，對(duì)其多次調(diào)用進(jìn)行運(yùn)算，可有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。綜合參數(shù)值、報(bào)警限與屏蔽狀態(tài)決定是否觸發(fā)參數(shù)報(bào)警，產(chǎn)生聲光報(bào)警和顏色報(bào)警，生成報(bào)警消息，顯示報(bào)警狀態(tài)。報(bào)警屏蔽程序的設(shè)計(jì)流程圖示于圖5。

圖5 報(bào)警屏蔽程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.5 Flow chart of alarm shielding program design

4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢(xún)

上位機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包括參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和報(bào)警信息存儲(chǔ)，將這兩個(gè)功能分別編寫(xiě)不同子Ⅵ，存入SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中不同的表中，互不干擾。在參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，首先將各參數(shù)的數(shù)據(jù)匯總至變量數(shù)組中，然后打包所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；在實(shí)時(shí)報(bào)警信息存儲(chǔ)時(shí)，使用移位寄存器，將有限的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)令LabVIEW的效率實(shí)現(xiàn)最大化，減輕上位機(jī)系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性[6-8]。另外，該自控系統(tǒng)正式運(yùn)行時(shí)，備用工控機(jī)也可存儲(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)報(bào)警信息，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。

為滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)人員能直觀(guān)查詢(xún)某一時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)和報(bào)警情況，該系統(tǒng)具備歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能，程序設(shè)計(jì)為對(duì)特定時(shí)間段內(nèi)的特定變量進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)；同時(shí)該系統(tǒng)具備報(bào)警信息查詢(xún)功能，可查詢(xún)某一時(shí)間段內(nèi)的報(bào)警信息[9-11]。為支持實(shí)驗(yàn)人員對(duì)事件分析的需要，查詢(xún)到的歷史數(shù)據(jù)必須支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能。LabVIEW中可將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出為Excel文件，便于實(shí)驗(yàn)人員的后期分析。

4.4 系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)

清洗裝置投入運(yùn)行后，自控系統(tǒng)要對(duì)清洗裝置的各項(xiàng)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制，如果發(fā)生緊急情況(如密封性破壞)，能及時(shí)關(guān)閉電動(dòng)閥，與設(shè)備截?cái)喔綦x，實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的保護(hù)。根據(jù)工藝控制流程，電動(dòng)閥的控制模型示于圖6。

圖6 電動(dòng)閥控制框圖Fig.6 Electric valve control block diagram

自控系統(tǒng)的控制對(duì)象為電動(dòng)閥，其控制特點(diǎn)是：閥門(mén)的電機(jī)上電即可實(shí)現(xiàn)打開(kāi)或關(guān)閉電動(dòng)閥，閥門(mén)開(kāi)或關(guān)到位狀態(tài)反饋回來(lái)后，自動(dòng)關(guān)斷閥門(mén)電機(jī)；在實(shí)際使用過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)開(kāi)或關(guān)到位狀態(tài)回傳不及時(shí)的情況，若閥門(mén)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間上電，會(huì)燒毀電機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)驗(yàn)，電動(dòng)閥執(zhí)行開(kāi)或關(guān)的動(dòng)作在8 s之內(nèi)，電動(dòng)閥可處于完全打開(kāi)或完全關(guān)閉狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的安全防護(hù)，設(shè)計(jì)兩套方案：閥門(mén)聯(lián)鎖狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)控制電動(dòng)閥的關(guān)斷；閥門(mén)解鎖狀態(tài)時(shí)，手動(dòng)控制電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)。為保護(hù)電動(dòng)閥本體，以防燒毀閥門(mén)電機(jī)，自控系統(tǒng)在接收電動(dòng)閥開(kāi)到位或關(guān)到位信號(hào)后，或者電動(dòng)閥執(zhí)行開(kāi)或關(guān)的動(dòng)作8 s后，自動(dòng)釋放控制電動(dòng)閥的繼電器，將電動(dòng)閥的電機(jī)斷電。以電動(dòng)閥S01為例，其控制流程示于圖7。

圖7 電動(dòng)閥S01的控制流程圖Fig.7 Control flow chart of electric valve S01

為提高控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度，在LabVIEW編程時(shí)采用事件結(jié)構(gòu)。事件結(jié)構(gòu)是一種多選擇結(jié)構(gòu)，能同時(shí)響應(yīng)多個(gè)事件，事件允許用戶(hù)每執(zhí)行某個(gè)特定操作時(shí)執(zhí)行特定的事件處理分支，使用事件結(jié)構(gòu)可使前面板的用戶(hù)操作與程序框圖執(zhí)行保持同步，提高執(zhí)行效率。在程序框圖中，將判斷閥門(mén)狀態(tài)、壓力是否超限和執(zhí)行閥門(mén)開(kāi)閉動(dòng)作的程序放在超時(shí)事件中，將判斷聯(lián)鎖按鈕和電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)按鈕是否按下的程序放在事件分支結(jié)構(gòu)中。

為避免手動(dòng)操作電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)生誤操作，在程序中加入彈框確認(rèn)后再執(zhí)行操作的策略，若點(diǎn)擊“確定”，則執(zhí)行此動(dòng)作；若點(diǎn)擊“取消”，則不執(zhí)行任何動(dòng)作。

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 參數(shù)顯示及報(bào)警屏蔽功能

5.1.1參數(shù)顯示功能測(cè)試 該自控系統(tǒng)的控制機(jī)柜裝配完成后，經(jīng)過(guò)測(cè)試，各硬件模塊連接正確，進(jìn)行上電調(diào)試。在實(shí)驗(yàn)室利用過(guò)程校驗(yàn)儀FLUKE754(編號(hào)：19024179034)分別輸出電壓、電流等信號(hào)，在各個(gè)通道分別進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)控界面上的顯示值與輸入值相等。在數(shù)字量輸入模塊的各通道進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)控界面上的閥門(mén)狀態(tài)和真空泵狀態(tài)顯示正確，同時(shí)驗(yàn)證數(shù)據(jù)刷新周期為1 s，該系統(tǒng)的監(jiān)控主界面示于圖8。綜上所述，各參數(shù)顯示功能正常。

圖8 監(jiān)控主界面Fig.8 Monitoring main interface

5.1.2報(bào)警屏蔽功能測(cè)試 在參數(shù)顯示功能測(cè)試的同時(shí)，在“報(bào)警限設(shè)置”界面設(shè)置報(bào)警上下限，用于檢測(cè)超限報(bào)警情況。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若某通道未屏蔽，則該通道超限后發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)顯示框變?yōu)榧t色，并實(shí)時(shí)生成報(bào)警信息；若該通道已屏蔽，則其顯示框變?yōu)榛疑?，超限后不產(chǎn)生聲光報(bào)警，實(shí)時(shí)生成一條“某時(shí)刻某通道已屏蔽”的報(bào)警信息。在超限報(bào)警時(shí)，點(diǎn)擊“報(bào)警確認(rèn)”按鈕，消除報(bào)警聲音，但該通道的顯示框仍為紅色，直至該通道的顯示值處于正常范圍內(nèi)，顯示框才變?yōu)榫G色。綜上所述，各參數(shù)的報(bào)警和屏蔽功能正常。

5.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)及導(dǎo)出功能

5.2.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)功能驗(yàn)證 在SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，分別打開(kāi)存儲(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的數(shù)據(jù)表，結(jié)果查明數(shù)據(jù)庫(kù)已可靠存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)；在自控系統(tǒng)的監(jiān)控界面上，任意選擇某一開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，將變量全部加入進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)，數(shù)據(jù)均可完整顯示，同時(shí)也驗(yàn)證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期為3 s。

5.2.2數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能驗(yàn)證 數(shù)據(jù)查詢(xún)后，點(diǎn)擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”按鈕即可對(duì)當(dāng)前已查詢(xún)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出和保存。單擊“清空數(shù)據(jù)”按鈕即可清空“歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)表”內(nèi)數(shù)據(jù)。綜上所述，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)及導(dǎo)出功能正常。

5.3 閥門(mén)控制功能

5.3.1手動(dòng)控制閥門(mén)功能驗(yàn)證 以電動(dòng)閥S01為例說(shuō)明驗(yàn)證閥門(mén)控制功能的情況。在自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，每次單擊聯(lián)鎖按鈕時(shí)，都會(huì)彈框確認(rèn)后才執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，提高操作的安全性。S01處于聯(lián)鎖狀態(tài)時(shí)，單擊“S01打開(kāi)”按鈕或“S01關(guān)閉”按鈕，S01不可以手動(dòng)操作。S01處于解鎖狀態(tài)時(shí)，手動(dòng)點(diǎn)擊“S01打開(kāi)”或“S01關(guān)閉”按鈕，進(jìn)行彈框確認(rèn)后，控制S01打開(kāi)或關(guān)閉的繼電器上電閉合，當(dāng)S01開(kāi)到位或關(guān)到位狀態(tài)返回后，或相應(yīng)的繼電器上電8 s后，該繼電器斷電釋放，關(guān)閉閥門(mén)電機(jī)；在解鎖狀態(tài)下，閥門(mén)不會(huì)發(fā)生自動(dòng)開(kāi)關(guān)的情況。綜上所述，手動(dòng)控制閥門(mén)的功能正常。

5.3.2自動(dòng)控制閥門(mén)功能驗(yàn)證 以電動(dòng)閥S01為例，在S01處于聯(lián)鎖狀態(tài)時(shí)，PKF的測(cè)量值連續(xù)2 s超過(guò)設(shè)定值PKF，且電動(dòng)閥S01處于打開(kāi)狀態(tài)，S01自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警；自控系統(tǒng)在接收到電動(dòng)閥關(guān)到位信號(hào)后，或者電動(dòng)閥執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作8 s后，自動(dòng)釋放控制電動(dòng)閥的繼電器，將電動(dòng)閥的電機(jī)斷電。綜上所述，自動(dòng)控制閥門(mén)的功能正常。

6 研制結(jié)果及應(yīng)用情況

管道清洗裝置自控系統(tǒng)已于2018年10月完成研制，實(shí)現(xiàn)對(duì)30路0～10 V信號(hào)、10路4～20 mA信號(hào)、14路PT100信號(hào)和16路數(shù)字量輸入信號(hào)的采集，控制8路數(shù)字量輸出信號(hào)，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對(duì)各類(lèi)型的端口充分預(yù)留。該自控系統(tǒng)具備可移動(dòng)性和快速拆裝性，滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的小型化結(jié)構(gòu)要求。在某大廳進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，各項(xiàng)功能及性能指標(biāo)均滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)要求。2018年11月，該自控系統(tǒng)運(yùn)送至某廠(chǎng)區(qū)，正式投入使用后，一直穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)參數(shù)顯示準(zhǔn)確、功能正常，沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。

7 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)元器件合理選型及布局，設(shè)計(jì)“雙背板”結(jié)構(gòu)，在機(jī)柜底部加裝萬(wàn)向輪，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)柜的小型化和移動(dòng)，采用航空插頭作為信號(hào)快接插口，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)柜的快速拆裝，滿(mǎn)足在現(xiàn)場(chǎng)狹小的空間內(nèi)安裝的要求；該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時(shí)可快速關(guān)閉電動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)截?cái)喔綦x，保護(hù)設(shè)備不受到事故破壞，增強(qiáng)了整個(gè)工藝系統(tǒng)的安全防護(hù)；該自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集控制、存儲(chǔ)及查詢(xún)功能可靠，穩(wěn)定性好、精確度高，具備較好的擴(kuò)展功能；已成功應(yīng)用于某工廠(chǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

致謝

感謝核工業(yè)理化工程研究院相關(guān)同事在系統(tǒng)研制過(guò)程中給予的技術(shù)支持和幫助！