摘 要：本文介紹一套計算機閥門檢測系統(tǒng)，由一臺工控機控制10個閥門檢測裝置。該系統(tǒng)從根本上改變了傳統(tǒng)的手動檢驗方式，大大地提高閥門檢測精度和工作效率，也解決了由于壓力大手動檢測操作人員不安全的問題。 關(guān)鍵詞：閥門檢驗 計算機測控 Visual C++ 引言 　　閥門作為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的一個元件，廣泛的應(yīng)用于石油、化工、電站、冶金、環(huán)保等行業(yè)。閥門在油田的應(yīng)用范圍廣、數(shù)量大，因此閥門的檢驗工作對于油田的安全、高效生產(chǎn)具有十分重要的意義。 　　為了改進原有的閥門檢測系統(tǒng)，提高閥門檢驗的自動化水平和檢測精度，石油大學(xué)和油田合作研制了一套計算機測控系統(tǒng)，改造前后性能指標(biāo)對比如下：壓力誤差由12～20%下降到不大于5%;壓力響應(yīng)速度大閥門由15秒下降到不大于9秒，小閥門由17秒下降到不大于13秒;壓力超調(diào)量由20%下降到不大于5%;保壓時間的誤差從大約10秒降到小于1秒。通過對比可以看出該系統(tǒng)具有檢測的精度高、效率高、節(jié)省人力物力等優(yōu)點，有數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)打印，以及歷史數(shù)據(jù)的瀏覽、打印等功能。 一 計算機測試過程 　　整個檢驗流程如下：操作人員將閥門就位實驗臺上后離開;壓力調(diào)節(jié)采用電動調(diào)節(jié)閥加壓，當(dāng)給定的壓力與實際壓力相等時，保壓檢測開始;計算機通過設(shè)定的保壓時間自動定時;保壓結(jié)束后，工控機控制電磁閥卸壓;現(xiàn)場人員將檢測完畢的閥門卸下并初步判斷閥門質(zhì)量，然后在與計算機操作人員根據(jù)實時顯示與歷史數(shù)據(jù)判斷閥門的質(zhì)量。 　　這樣整個過程中，只有被檢閥門的安裝與拆除需要手動操作，其余的檢測過程全部自動操作。壓力控制采用智能控制，超調(diào)小，壓力穩(wěn)定。檢測數(shù)據(jù)按照操作者輸入的閥門類型，閥門型號，試驗類型，公稱通徑等項目自動存盤，當(dāng)存儲數(shù)據(jù)達到設(shè)定的最大數(shù)量時詢問操作者是否對歷史記錄進行刪除、移動、打印等操作。 二 閥門檢測控制系統(tǒng)原理圖 　　整個測控系統(tǒng)分成十條檢測線，這十條檢測線可以分別獨立進行，也可以同時進行。每條檢測線由一個電動閥、一個電磁閥、一個壓力傳感器組成，上位機選用研華工控機，系統(tǒng)的可靠性好，性價比高。 　　整個系統(tǒng)的控制原理框圖如圖1所示（圖中的粗黑線表示液體的流動管線除已被指明的壓力傳感器外，黑粗箭頭表示流體流動的方向，細(xì)線表示控制線）。 [align=center] 圖1 閥門計算機檢測系統(tǒng)圖（僅畫出了控制部分）[/align] 　　將其中的任何一條檢測線單獨的表示出來，其原理簡圖如圖2所示（圖中的A/D板采集壓力傳感器的4～20mA信號，D/A板的輸出為電動調(diào)節(jié)閥提供4～20mA的模擬信號，工控機通過控制板為電磁閥提供0或5V的開關(guān)信號）。 [align=center] 圖2 單套測控系統(tǒng)原理圖[/align] 　　單條檢測線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示： [align=center] 圖3 單條檢測裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　該系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制，壓力傳感器的輸出信號是標(biāo)準(zhǔn)信號（4～20mA的電流信號）直接提供給A/D板，工控機根據(jù)反饋的壓力信號，PID控制器進行運算后，工控機調(diào)節(jié)輸出信號（D/A）提供給電動調(diào)節(jié)閥，通過電動調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)被測閥門的承受壓力。而系統(tǒng)采用的電動調(diào)節(jié)閥本身具有位置閉環(huán)控制和速度閉環(huán)，因此整個測控系統(tǒng)實際上構(gòu)成了一個三閉環(huán)控制系統(tǒng)，測控系統(tǒng)軟件只需根據(jù)壓力就可以判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)，完成系統(tǒng)的各項功能。 三 測控系統(tǒng)的軟件 　　1.系統(tǒng)的軟件采用Microsoft公司的Visual C++ 6.0進行開發(fā)，Visual C++是世界上最優(yōu)秀的面向?qū)ο缶幊汰h(huán)境之一，自推出以來一直受到關(guān)注和歡迎。它的界面優(yōu)美、功能強大，可以開發(fā)Windows 95,Windows 98,Windows NT的各種32位應(yīng)用程序。它是以MFC應(yīng)用程序為框架的編程方法將編程環(huán)境提供的代碼和資源編輯器、編譯器、連接、調(diào)試器、AppWizard、ClassWizard、Browser等功能以及在不同的編程階段實用的工具相互配合，提高了編程的效率，使編程工作變得簡潔、高效。利用它的集成化開發(fā)環(huán)境可以通過視圖察看應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)，完成后的應(yīng)用程序界面為如下圖4所示。 [align=center] 圖4 壓力測控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件界面[/align] 　　2.程序的應(yīng)用界面說明：窗口包含了閥門測試的全過程和具體試驗臺閥門的信息與狀態(tài)提示;數(shù)據(jù)的瀏覽、存儲、打印;既能夠?qū)崟r的顯示正在測試的閥門的壓力狀態(tài)，又能夠?qū)^去測試過的閥門的歷史記錄進行察看;試驗臺的信息可以分別顯示，如果當(dāng)前閥門正在測試中，操作者可以通過選擇左下角的試驗臺信息提示，來查看其他試驗臺的信息;如果被測閥門出現(xiàn)泄漏等故障，或水路出現(xiàn)問題，比如打壓不正常，或者不能保壓，都會出現(xiàn)“嘟嘟”的報警提示;當(dāng)各個參數(shù)設(shè)置好以后，系統(tǒng)才能正常工作，若各個參數(shù)沒有設(shè)置，則會出現(xiàn)報警信息，若試驗臺號未填寫，系統(tǒng)不能開始工作，并發(fā)出“嘟嘟”的報警聲，其他的選項則可以不填，存儲數(shù)據(jù)時為默認(rèn)值：試驗類型的默認(rèn)值為密封試驗，閥門類型的默認(rèn)值為截至閥，試驗次數(shù)默認(rèn)值為1次，閥門型號為J11T-16，試驗壓力默認(rèn)值為2.4MPa，公稱通徑為DN50，保壓時間為6秒。 　　3.軟件主程序流程圖如圖5所示，其中控制器是采用PID算法，并將它做成一個單獨的類。 [align=center] 圖5 主程序流程圖[/align] 四 系統(tǒng)的試驗結(jié)果與結(jié)論 　　經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用一段時間后，可以得出以下結(jié)論：采用計算機控制后，控制的精度和效率明顯提高，節(jié)約了勞動力。采用智能控制，不需要控制對象的精確數(shù)學(xué)模型，控制的性能指標(biāo)優(yōu)越。 　　下表給出了壓力隨時間的變化關(guān)系，如表1-1～1-4所示： 　　表1-1 1#～4#臺，常用壓力等級為4Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-2 7#～10#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-3 5#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-4 6#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　試驗結(jié)果分析：由表1-1～1-4的結(jié)果可知，由于閥門的檢測壓力具有較大的可分類性，因此智能控制可以滿足要求，當(dāng)采集到的壓力在相鄰近的時間之內(nèi)壓力與給定壓力相等或者超過時，保壓開始。從試驗結(jié)果可以看到有的閥門試驗臺在保壓后，壓力仍然上升，而有的壓力則會下降，這是因為由于電動閥的機械問題造成的。但是從整體情況來看，壓力的控制比較準(zhǔn)確，過渡過程也較快，能夠滿足預(yù)定的各項指標(biāo)，因此具有推廣價值。 參考文獻： 　　1.馮勇等.現(xiàn)代計算機數(shù)控系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，1996 　　2.侯俊杰.深入淺出MFC.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998，4 　　3.王建平等.Visual C++ 6.0編程.北京：科學(xué)出版社，2000 　　4.張乃堯等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制.北京：清華大學(xué)出版社，1998