DCS在水压机上的应用

【摘要】 本文详细描述了水压机上使用的DCS的结构组成及其工作原理。 【关键词】 DCS（distributed control system，分布式控制系统） 水压机 软件 硬件 PLC 油水平衡 一、 概述： 　　水压机是一种利用油水平衡控制对钢管进行静水压试验的机器。它主要有以下几部分组成：钢管传送装置、水路系统、油路系统和控制系统。钢管传送装置负责钢管的进出传送，水路系统负责钢管进行静水压试验时向钢管里充水打压，油路系统负责钢管静水压试验时控制封头实现管端油水压力平衡，控制系统负责整个设备的自动运行控制和试验数据的自动保存和历史数据的管理。下面对控制系统进行简要介绍。 二、 控制系统的组成： 　　水压机的控制系统是一套简单的DCS控制系统，它由硬件系统、软件系统和人三部分组成。 1. 硬件系统组成： 　　硬件系统主要由上位机、下位机、人机接口、现场传感器和可执行元件组成。 　　上位机包括工程师站和操作员站，他们共用一台电脑，上位机还作为数据服务器使用，存储试验数据。 　　下位机由一台西门子S7-200 PLC担任，它负责对现场传感器检测到的信号传送给上位机进行信号处理，同时它又把上位机的控制指令翻译成执行指令控制现场可执行元件的动作，从而实现系统整体自动协调动作，完成钢管的静水压试验。 　　人机接口包括键盘、鼠标和操作台。利用键盘、鼠标，通过电脑操作画面完成参数传递和实时监控显示以及数据报表的打印等操作。操作台完成外围辅助设备的动作，包括钢管传送、油泵和水泵的起停、管端封头的移动等。 　　现场传感器有水压传感器和油压传感器，它们负责实时检测水路系统和油路系统的压力，将它们转换为电信号传送到PLC，等待进一步处理。 　　可执行元件包括电液比例阀、电磁换向阀、电机和信号指示灯，它们负责实现机械的各个具体动作和相关信号指示。 2. 软件系统组成： 　　软件系统包括：监控组态软件、历史数据管理软件、PLC运行开发软件（Step 7 Micro Win 3.2）。 　　监控组态软件使用的是北京昆仑通态公司开发的MCGS系统，它包括开发环境系统和运行环境系统。它们安装在工程师站和操作员站上，工程师有权限运行开发环境系统和运行环境系统，操作员只能运行运行环境系统。在运行环境系统里，实行分级密码保护，不同权限的操作员只能运行对应权限的操作，工程师具有最高权限，他可以进行所有操作。工程师利用开发环境系统开发出监控程序，运行环境系统负责现场实时数据的采集和保存。 　　历史数据管理软件包括数据库系统（Access数据库）、数据报表查询软件（利用VB开发的可执行文件）、VB开发系统，它们负责历史数据的报表查询。 　　工程师利用PLC开发软件开发出控制软件，通过PLC系统完成所需的动作。PLC运行软件下载到PLC存储器，通过自动运行控制现场可执行元件的动作。 3. 人员组成： 　　人员组成有工程师和操作员。工程师负责控制系统的软件维护和硬件技术支持。 　　操作员负责具体操作，完成水压机的所有功能。 三、 控制系统的工作原理： 　　控制系统的工作原理主要分为以下几部分： 　　1. 工程师设置好控制参数； 　　2. 根据工艺要求，操作员修改传送工艺参数； 　　3. 操作员利用操作台通过PLC控制钢管传送装置完成钢管的传送； 　　4. 当钢管到达试验位置后，操作员通过人机接口完成管端密封和管内预充水，开始钢管静水压试验； 　　5. 水压传感器实时检测钢管里的水压值，传送到PLC进行信号分析处理，根据油水平衡原理，计算出油压控制信号，输出到电液比例阀的功率驱动单元，控制电液比例阀的动作，进而控制管端封头的油压值，实现油水平衡，完成钢管的静水压试验。油压传感器和水压传感器检测到的信号同时被实时送到工控机里，操作员通过监控画面实时监控试验过程。 四、 总结： 　　从以上的介绍可以看出：该水压机的控制系统是一套典型的DCS控制系统，它具备了DCS的基本组成要素：上位机、下位机、人机接口、人和现场执行元件等，通过该系统，我们可以对DCS系统有一个大概的了解，便于以后更好地学习、使用和维护DCS系统，逐步改进提高现有设备的控制系统，提高设备的自动化水平，进而提高生产力水平，创造更多的经济效益。