DCS在水壓機(jī)上的應(yīng)用

【摘要】
　　本文詳細(xì)描述了水壓機(jī)上使用的DCS的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理。　　
　　【關(guān)鍵詞】
　　DCS（distributed control system，分布式控制系統(tǒng)） 水壓機(jī) 軟件 硬件 PLC 油水平衡　
　　一、 概述：
　　　　水壓機(jī)是一種利用油水平衡控制對鋼管進(jìn)行靜水壓試驗的機(jī)器。它主要有以下幾部分組成：鋼管傳送裝置、水路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。鋼管傳送裝置負(fù)責(zé)鋼管的進(jìn)出傳送，水路系統(tǒng)負(fù)責(zé)鋼管進(jìn)行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負(fù)責(zé)鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個設(shè)備的自動運(yùn)行控制和試驗數(shù)據(jù)的自動保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。下面對控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要介紹。　　
　　二、 控制系統(tǒng)的組成：
　　　　水壓機(jī)的控制系統(tǒng)是一套簡單的DCS控制系統(tǒng)，它由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和人三部分組成。　　
　　1. 硬件系統(tǒng)組成：
　　　　硬件系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)、人機(jī)接口、現(xiàn)場傳感器和可執(zhí)行元件組成。
　　　　上位機(jī)包括工程師站和操作員站，他們共用一臺電腦，上位機(jī)還作為數(shù)據(jù)服務(wù)器使用，存儲試驗數(shù)據(jù)。
　　　　下位機(jī)由一臺西門子S7-200 PLC擔(dān)任，它負(fù)責(zé)對現(xiàn)場傳感器檢測到的信號傳送給上位機(jī)進(jìn)行信號處理，同時它又把上位機(jī)的控制指令翻譯成執(zhí)行指令控制現(xiàn)場可執(zhí)行元件的動作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體自動協(xié)調(diào)動作，完成鋼管的靜水壓試驗。
　　　　人機(jī)接口包括鍵盤、鼠標(biāo)和操作臺。利用鍵盤、鼠標(biāo)，通過電腦操作畫面完成參數(shù)傳遞和實時監(jiān)控顯示以及數(shù)據(jù)報表的打印等操作。操作臺完成外圍輔助設(shè)備的動作，包括鋼管傳送、油泵和水泵的起停、管端封頭的移動等。
　　　　現(xiàn)場傳感器有水壓傳感器和油壓傳感器，它們負(fù)責(zé)實時檢測水路系統(tǒng)和油路系統(tǒng)的壓力，將它們轉(zhuǎn)換為電信號傳送到PLC，等待進(jìn)一步處理。
　　　　可執(zhí)行元件包括電液比例閥、電磁換向閥、電機(jī)和信號指示燈，它們負(fù)責(zé)實現(xiàn)機(jī)械的各個具體動作和相關(guān)信號指示。　
　　2. 軟件系統(tǒng)組成：
　　　　軟件系統(tǒng)包括：監(jiān)控組態(tài)軟件、歷史數(shù)據(jù)管理軟件、PLC運(yùn)行開發(fā)軟件（Step 7 Micro Win 3.2）。
　　　　監(jiān)控組態(tài)軟件使用的是北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS系統(tǒng)，它包括開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)和運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)。它們安裝在工程師站和操作員站上，工程師有權(quán)限運(yùn)行開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)和運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)，操作員只能運(yùn)行運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)。在運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)里，實行分級密碼保護(hù)，不同權(quán)限的操作員只能運(yùn)行對應(yīng)權(quán)限的操作，工程師具有最高權(quán)限，他可以進(jìn)行所有操作。工程師利用開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)出監(jiān)控程序，運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和保存。
　　　　歷史數(shù)據(jù)管理軟件包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Access數(shù)據(jù)庫）、數(shù)據(jù)報表查詢軟件（利用VB開發(fā)的可執(zhí)行文件）、VB開發(fā)系統(tǒng)，它們負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)的報表查詢。
　　　　工程師利用PLC開發(fā)軟件開發(fā)出控制軟件，通過PLC系統(tǒng)完成所需的動作。PLC運(yùn)行軟件下載到PLC存儲器，通過自動運(yùn)行控制現(xiàn)場可執(zhí)行元件的動作。　　
　　3. 人員組成：
　　　　人員組成有工程師和操作員。工程師負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的軟件維護(hù)和硬件技術(shù)支持。
　　　　操作員負(fù)責(zé)具體操作，完成水壓機(jī)的所有功能。　　
　　三、 控制系統(tǒng)的工作原理：
　　　　控制系統(tǒng)的工作原理主要分為以下幾部分：
　　　　1. 工程師設(shè)置好控制參數(shù)；
　　　　2. 根據(jù)工藝要求，操作員修改傳送工藝參數(shù)；
　　　　3. 操作員利用操作臺通過PLC控制鋼管傳送裝置完成鋼管的傳送；
　　　　4. 當(dāng)鋼管到達(dá)試驗位置后，操作員通過人機(jī)接口完成管端密封和管內(nèi)預(yù)充水，開始鋼管靜水壓試驗；
　　　　5. 水壓傳感器實時檢測鋼管里的水壓值，傳送到PLC進(jìn)行信號分析處理，根據(jù)油水平衡原理，計算出油壓控制信號，輸出到電液比例閥的功率驅(qū)動單元，控制電液比例閥的動作，進(jìn)而控制管端封頭的油壓值，實現(xiàn)油水平衡，完成鋼管的靜水壓試驗。油壓傳感器和水壓傳感器檢測到的信號同時被實時送到工控機(jī)里，操作員通過監(jiān)控畫面實時監(jiān)控試驗過程。　　
　　四、 總結(jié)：
　　　　從以上的介紹可以看出：該水壓機(jī)的控制系統(tǒng)是一套典型的DCS控制系統(tǒng)，它具備了DCS的基本組成要素：上位機(jī)、下位機(jī)、人機(jī)接口、人和現(xiàn)場執(zhí)行元件等，通過該系統(tǒng)，我們可以對DCS系統(tǒng)有一個大概的了解，便于以后更好地學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)DCS系統(tǒng)，逐步改進(jìn)提高現(xiàn)有設(shè)備的控制系統(tǒng)，提高設(shè)備的自動化水平，進(jìn)而提高生產(chǎn)力水平，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。