一、 概述：

　　水壓機(jī)是一種利用油水平衡控制對(duì)鋼管進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)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(yàn)時(shí)向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負(fù)責(zé)鋼管靜水壓試驗(yàn)時(shí)控制封頭實(shí)現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行控制和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。下面對(duì)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(chǎng)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(tái)電腦，上位機(jī)還作為數(shù)據(jù)服務(wù)器使用，存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。下位機(jī)由一臺(tái)西門子S7-200 PLC擔(dān)任，它負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)傳送給上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，同時(shí)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(chǎng)可執(zhí)行元件的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體自動(dòng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成鋼管的靜水壓試驗(yàn)。

　　人機(jī)接口包括鍵盤、鼠標(biāo)和操作臺(tái)。利用鍵盤、鼠標(biāo)，通過電腦操作畫面完成參數(shù)傳遞和實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示以及數(shù)據(jù)報(bào)表的打印等操作。操作臺(tái)完成外圍輔助設(shè)備的動(dòng)作，包括鋼管傳送、油泵和水泵的起停、管端封頭的移動(dòng)等?，F(xiàn)場(chǎng)傳感器有水壓傳感器和油壓傳感器，它們負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)檢測(cè)水路系統(tǒng)和油路系統(tǒng)的壓力，將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送到PLC，等待進(jìn)一步處理?？蓤?zhí)行元件包括電液比例閥、電磁換向閥、電機(jī)和信號(hào)指示燈，它們負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)機(jī)械的各個(gè)具體動(dòng)作和相關(guān)信號(hào)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(shí)行分級(jí)密碼保護(hù)，不同權(quán)限的操作員只能運(yùn)行對(duì)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(chǎng)實(shí)時(shí)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(bào)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(bào)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(dòng)作。PLC運(yùn)行軟件下載到PLC存儲(chǔ)器，通過自動(dòng)運(yùn)行控制現(xiàn)場(chǎng)可執(zhí)行元件的動(dòng)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(tái)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(yàn)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(yàn)；

　　5. 水壓傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼管里的水壓值，傳送到PLC進(jìn)行信號(hào)分析處理，根據(jù)油水平衡原理，計(jì)算出油壓控制信號(hào)，輸出到電液比例閥的功率驅(qū)動(dòng)單元，控制電液比例閥的動(dòng)作，進(jìn)而控制管端封頭的油壓值，實(shí)現(xiàn)油水平衡，完成鋼管的靜水壓試驗(yàn)。油壓傳感器和水壓傳感器檢測(cè)到的信號(hào)同時(shí)被實(shí)時(shí)送到工控機(jī)里，操作員通過監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控試驗(yàn)過程。