对于mcgs的高压焊接试验舱测控系统设计

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1、北京石油化工学院学报第20卷第1期Vo1．20No．1JournalofBeijingInstituteof2012年3月Mar．2O12Petro—chemicalTechnology基于MCGS的高压焊接试验舱测控系统设计*张宝生袁浩然王中辉(北京石油化工学院机械工程学院，北京102617)摘要为研究1500m深水环境下的焊接工艺技术，需要对高压焊接试验舱进行模拟试验。基于MCGS组态技术和PLC控制技术设计了高压焊接试验舱测控系统，实现对试验舱的操舱控制和试验参数的实时采集、监控和处理。模拟实验表明，该系统稳

2、定可靠，操作方便，能够较好的适应试验要求，同时具有良好的可扩展性。关键词高压干式焊接；测控系统；可编程控制器中图法分类号TP273．5随着国家海洋石油勘探开发向深海进军，监控。测控系统采用上下位机结构设计，上位对1500m深水环境中进行石油管线维护的技计算机的监控系统采用MCGS组态软件设术提出更高的要求。而干式焊接具有焊接质量计_2]，对压力、温度、湿度、焊接电压、焊接电流高、接头性能好及成本相对较低等优点，但在深等试验参数进行显示、记录和处理，并监视试验水环境下应用干式焊接技术还需要解决高压环过程；下位机采用以

3、PLC为核心的控制系统完境下的焊接工艺问题。高压焊接试验舱能够模成对试验舱的操舱控制和试验数据的采集。操拟高压环境下干式水下焊接的实际情况进行水舱控制过程要求对高压焊接试验舱快开舱门的下焊接工艺的研究]。为了配合高压焊接试验开启和闭合进行安全可靠的控制，通过控制液舱的研制，基于MCGS组态技术和PLC控制压缸驱动筒体输送小车直线往复运动来实现开技术设计了高压焊接试验舱测控系统，该系统舱和关舱，通过控制液压缸驱动剖分环滑块直能够较好地完成焊接试验舱的操舱控制和试验线往复运动来实现舱门的锁紧和解锁。采用参数的采集处理。

4、PLC的A／D模块能够可靠地采集压力变送器、真空压力变送器、温湿度变送器、电流变送1高压焊接试验舱测控系统的器、电压变送器等的信号。要求试验舱结构如图1所示，试验舱是能够承受15MPa压力的高压容器，采用快开结构。舱门端盖固定，简体置于输送小车上，可沿轨道直线往复运动，端盖采用剖分环快开装置。试验过程主要包括关舱、抽真空、充气到所需压力、调节试验舱内的压力、排气、开舱等环节。由于试验舱为压力达15MPa的高压设备，存在较大的危险，因此测控系统应能远距离可靠图1试验舱结构示意图地完成对试验舱的操舱控制和试验过程参数的

5、2下位机PLC控制系统设计收稿日期：2011-11一O7*北京市属高等学校人才强教深化计划资助项目(编号下位机PLC控制系统采用西门子S7—200PHR200907221)；北京市教委面上项目(Z201卜001)。第1期张宝生等．基于MCGS的高压焊接试验舱测控系统设计27CPU224作为控制核心，完成液压操舱系统的拟量模块。数字量I／O接口主要完成对试验控制和试验数据的采集。控制系统需要29个舱的操舱控制，接点分配如表1所示。模拟量数字量输入点(用于按钮、行程开关信号的输接口主要完成对试验数据的采集，接口分配如人

6、)、19个数字量输出点(用于控制液压、气压表2所示。模拟量输入采用4～20mA标准电等执行器件接触器的开闭)、6路模拟量输入信流方式传送，可传送的距离较电压方式距离远、号和I路输出信号，因此除了主模块外，还需要精度高。扩展1个EM223数字量模块和2个EM235模表IPLC控制系统数字量l／O分配表PLC对试验舱的控制可以分为液压控制和气压控制两方面。液压控制部分主要是控制试验舱的开关舱，由1个长行程液压缸驱动简体输送小车的直线往复运动，由4个短行程液压缸驱动剖分环滑块在端盖内的直线往复运动。气压控制部分主要是在试

7、验舱关闭后，控制试验舱内的充气、排气和压力平衡。这部分控制需要将压力变送器及真空压力变送器采集到的当前压力值送入PLC，然后PLC根据舱内当前压力值的大小来控制气路的电磁开关阀、图2主控界面窗口电动调节阀、真空泵等执行器的动作。面窗口是试验舱监控软件的主界面，用于显示3上位计算机监控系统的设计试验舱的开关舱状态、动画和实时试验数据，并上位计算机监控系统采用MCGS组态软有手动／自动切换开关和自动控制按钮。在主件设计，具有直观的图形化用户界面，图2、图3控界面窗口中，中间为试验舱的两视图，左测为分别为主控界面窗口和气

8、压控制窗口。主控界端盖剖分环(截面)，右侧为试验舱主视图。当第1期张宝生等．基于MCGS的高压焊接试验舱测控系统设计29E23周灿丰，焦向东，陈家庆，等．海洋工程水下连接[43吴作明．工业组态软件与PLC应用技术I-M]．北新技术[J]．北京石油化工学院学报，2006，14京：北京航空航天大学出版社，2007．(3)：21—25．Es]姜建芳．西门子s7—2