基于用PLC和WINCC在閥門高低溫測試中的應用

枚秀全

【摘要】可編程控制器在工業控制領域中應用廣泛，在試驗室中也得到廣泛應用，本文介紹PLC和WINCC組態軟件在閥門高低溫測試中應用，經過長期測試，軟件能滿足閥門試驗要求，系統性能穩定可靠，數據采集實時真實，提高了試驗設備智能化程度，減輕了試驗員的勞動強度，為實現工廠的“工業4.0”提供有力支持。

【關鍵詞】智能 ?PLC ?Wincc ?閥門 ? 高低溫試驗

0前言

在儀表行業中，閥門是非常重要的被控制對象，由于閥門是在不同工況中使用，研發工程師設計閥門時就需要考慮閥門在裝置現場使用實際工況，為了取得第一手試驗數據，需要建立智能化高低溫試驗室，測試閥門在真實的溫度和壓力的工況使用數據，在試驗室里采用PLC和WINCC監控軟件就可以實現。可以保證測試數據實時、真實并，可以查詢和形成報告。

1試驗系統介紹

1.1 PLC的介紹

PLC是由電源、CPU、輸入輸出模塊、通訊模塊、擴展模塊等組成，采樣現場儀表測量值，依次掃描輸入的所有數據，將其存儲在輸入映像區，在CPU程序中對輸入信號處理和執行，PLC掃描來自I/O映像區中的數據信息，對其進行運算和處理，將結果寫入輸出映像區的寄存器中，與人機界面通訊，在人機界面上顯示處理轉換的參數，也可以接受人機界面的指令和數據，經過CPU處理，通過輸出模塊，輸出標準信號控制儀表對象。

本試驗測試系統的PLC構成

1.2監控軟件介紹

在一體機中安裝西門子WINCC監控軟件，WINCC是西門子公司開發的一款復雜的SCADA（數據采集與監控）系統，功能強大，具有良好的開放性和靈活性，軟件有過程監控、與PLC等設備通信、編程接口，有報警功能，趨勢功能，報表功能，二次開發功能等功能。

高低溫試驗室的監控軟件界面分為設備總覽畫面，高溫測試畫面，低溫測試畫面，曲線畫面，用戶信息，打印報表等畫面。

在用戶信息畫面上先用戶登錄，輸入用戶名、用戶密碼，才能進入試驗系統操作。

2試驗過程介紹

2.1 填寫閥門信息：

在表格中輸入閥門的各種參數信息。

2.2高溫試驗過程

高溫試驗方法是把閥門安裝在管道上，管道和閥門都有保溫措施，智能加熱裝置把油加熱，通過泵循環，使管道中油流動起來，持續一段時間，使閥部件與閥體一起慢慢升溫，通過控制油溫和油的壓力，來對閥門測試，測試在達到目標溫度和目標壓力時，閥門運行情況、負載對閥門影響，通過力矩檢測工裝在線檢測閥門動態扭矩，檢測閥門填料函的密封性，檢測閥門在全關位置的泄漏情況等閥門性能。

通過點擊設備總覽畫面中高溫試驗按鈕，切換到高溫測試畫面（見圖一），在該畫面中顯示管道中油的壓力、溫度、流量、閥門力矩等信息，顯示關閉件溫度、填料溫度、室內溫度、回路壓力、閥體溫度1、閥體溫度2、閥體溫度3、油罐中的油液位等。

通過控制泵，控制管道中油的壓力;油溫通過智能加熱裝置控制;通過控制電磁閥，控制氣動開關閥全開和全關動作，通過給模擬信號給閥門定位器來控制氣動調節閥門的開度，通過閥門位置開關或模擬量反饋變送器來顯示閥門開度。

流程：

第一步：常溫下：開關操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗;

第二步：升溫：觀察各溫度的歷史趨勢;

第三步：在高溫下：開關操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗;

第四步：降溫：自然降溫到常溫;

第五步：在常溫下：重復第一步的試驗。

2.2低溫試驗過程

低溫試驗方法是把閥門放到一個低溫槽中，低溫槽中放液氮，通過噴淋和浸泡的方式，控制低溫槽的溫度，閥門閥體用盲板左右封閉，用不銹鋼管把閥體進出氣接口引出低溫槽外部來，在低溫的條件下，通過不銹鋼管往閥體一端加入氦氣，控制閥門的開度，測試閥門在低溫的情況下的閥門動作試驗、閥體密封性能，閥門填料函密封試驗，閥門低溫與常溫的對比試驗等試驗。

通過點擊設備總覽畫面中低溫測試按鈕，切換到低溫測試畫面（見圖二），在該畫面中顯示閥體溫度，、填料溫度、關閉件溫度、介質溫度、室內溫度、加壓回路壓力、閥門扭矩或推力，通過外部氦氣瓶給閥門一端試壓，關閉閥門，在閥體內壓力達到目標值時，在閥門另一端出口切換不同的氣體流量計量程測量閥門泄漏量等，泄漏量很小時，可以把氣體通過軟導管插入酒精中，觀測管口的氣泡數量。

流程：

第一步：常溫下：開關操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗

第二步：降溫：觀察各溫度的歷史趨勢

第三步：在低溫下：開關操作試驗、殼體密封試驗、閥座密封試驗

第四步：升溫：自然升溫

第五步：在常溫下：重復重復第一步的試驗

3數據處理和保存

高低溫試驗裝置，可以得到高溫或低溫時，閥門的全行程動作時間，閥門在實時工況的關閉和開啟扭矩或推力，閥門的密封性能，閥門的動作次數，閥門泄漏量數據

可以對測到的數據進行運算和存儲，可以保持溫度、壓力實時或歷史曲線，

經過運用VBS或C語言，可以對WINCC進行二次開發，可以形成想要的試驗報告。可以對試驗數據進行對比，自動得出結果，可以把數據遠程存入公司服務器中。

4效果

經過試驗，得到閥門在高溫或低溫條件下的第一手數據，模擬閥門在實際工況下的使用情況，為研發人員的設計得到驗證和為產品的性能提供有力保證。系統保證測試數據真實有效，遠程操作提高了測試安全性。可以查詢不同時期的測試數據，可以自動對比，得出是否合格的結果，使試驗設備自動化和智能化。

5結束語

PLC是以計算機技術為基礎的工業自動化控制系統，具有穩定性高、編程簡單易學，功能齊全、維護簡單、擴展性好、性價比高;PLC系統的功能向著多元化發展，能夠滿足實驗室測試需要，進而推動社會的進步和發展。

參考文獻：

[1]廖長初 ? ?S7300/400PLC應用教程 ? 2011 ? 機械工業出版社

[2]蔣建芳 ? ?西門子WINCC組態軟件工程應用技術 ?2015 ? 機械工業出版社