摘 要：本文介紹一套計(jì)算機(jī)閥門檢測(cè)系統(tǒng)，由一臺(tái)工控機(jī)控制10個(gè)閥門檢測(cè)裝置。該系統(tǒng)從根本上改變了傳統(tǒng)的手動(dòng)檢驗(yàn)方式，大大地提高閥門檢測(cè)精度和工作效率，也解決了由于壓力大手動(dòng)檢測(cè)操作人員不安全的問題。 關(guān)鍵詞：閥門檢驗(yàn) 計(jì)算機(jī)測(cè)控 Visual C++ 引言 　　閥門作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)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(yàn)工作對(duì)于油田的安全、高效生產(chǎn)具有十分重要的意義。 　　為了改進(jìn)原有的閥門檢測(cè)系統(tǒng)，提高閥門檢驗(yàn)的自動(dòng)化水平和檢測(cè)精度，石油大學(xué)和油田合作研制了一套計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，改造前后性能指標(biāo)對(duì)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(shí)間的誤差從大約10秒降到小于1秒。通過對(duì)比可以看出該系統(tǒng)具有檢測(cè)的精度高、效率高、節(jié)省人力物力等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)算機(jī)測(cè)試過程 　　整個(gè)檢驗(yàn)流程如下：操作人員將閥門就位實(shí)驗(yàn)臺(tái)上后離開;壓力調(diào)節(jié)采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥加壓，當(dāng)給定的壓力與實(shí)際壓力相等時(shí)，保壓檢測(cè)開始;計(jì)算機(jī)通過設(shè)定的保壓時(shí)間自動(dòng)定時(shí);保壓結(jié)束后，工控機(jī)控制電磁閥卸壓;現(xiàn)場(chǎng)人員將檢測(cè)完畢的閥門卸下并初步判斷閥門質(zhì)量，然后在與計(jì)算機(jī)操作人員根據(jù)實(shí)時(shí)顯示與歷史數(shù)據(jù)判斷閥門的質(zhì)量。 　　這樣整個(gè)過程中，只有被檢閥門的安裝與拆除需要手動(dòng)操作，其余的檢測(cè)過程全部自動(dòng)操作。壓力控制采用智能控制，超調(diào)小，壓力穩(wěn)定。檢測(cè)數(shù)據(jù)按照操作者輸入的閥門類型，閥門型號(hào)，試驗(yàn)類型，公稱通徑等項(xiàng)目自動(dòng)存盤，當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的最大數(shù)量時(shí)詢問操作者是否對(duì)歷史記錄進(jìn)行刪除、移動(dòng)、打印等操作。 二 閥門檢測(cè)控制系統(tǒng)原理圖 　　整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)分成十條檢測(cè)線，這十條檢測(cè)線可以分別獨(dú)立進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。每條檢測(cè)線由一個(gè)電動(dòng)閥、一個(gè)電磁閥、一個(gè)壓力傳感器組成，上位機(jī)選用研華工控機(jī)，系統(tǒng)的可靠性好，性價(jià)比高。 　　整個(gè)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(dòng)管線除已被指明的壓力傳感器外，黑粗箭頭表示流體流動(dòng)的方向，細(xì)線表示控制線）。 [align=center] 圖1 閥門計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)圖（僅畫出了控制部分）[/align] 　　將其中的任何一條檢測(cè)線單獨(dú)的表示出來，其原理簡(jiǎn)圖如圖2所示（圖中的A/D板采集壓力傳感器的4～20mA信號(hào)，D/A板的輸出為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥提供4～20mA的模擬信號(hào)，工控機(jī)通過控制板為電磁閥提供0或5V的開關(guān)信號(hào)）。 [align=center] 圖2 單套測(cè)控系統(tǒng)原理圖[/align] 　　單條檢測(cè)線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示： [align=center] 圖3 單條檢測(cè)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(hào)是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（4～20mA的電流信號(hào)）直接提供給A/D板，工控機(jī)根據(jù)反饋的壓力信號(hào)，PID控制器進(jìn)行運(yùn)算后，工控機(jī)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)（D/A）提供給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)被測(cè)閥門的承受壓力。而系統(tǒng)采用的電動(dòng)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(gè)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)三閉環(huán)控制系統(tǒng)，測(cè)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(xiàng)功能。 三 測(cè)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(jìn)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(qiáng)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?yàn)榭蚣艿木幊谭椒▽⒕幊汰h(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(shí)用的工具相互配合，提高了編程的效率，使編程工作變得簡(jiǎn)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(cè)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(cè)試的全過程和具體試驗(yàn)臺(tái)閥門的信息與狀態(tài)提示;數(shù)據(jù)的瀏覽、存儲(chǔ)、打印;既能夠?qū)崟r(shí)的顯示正在測(cè)試的閥門的壓力狀態(tài)，又能夠?qū)^去測(cè)試過的閥門的歷史記錄進(jìn)行察看;試驗(yàn)臺(tái)的信息可以分別顯示，如果當(dāng)前閥門正在測(cè)試中，操作者可以通過選擇左下角的試驗(yàn)臺(tái)信息提示，來查看其他試驗(yàn)臺(tái)的信息;如果被測(cè)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(huì)出現(xiàn)“嘟嘟”的報(bào)警提示;當(dāng)各個(gè)參數(shù)設(shè)置好以后，系統(tǒng)才能正常工作，若各個(gè)參數(shù)沒有設(shè)置，則會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，若試驗(yàn)臺(tái)號(hào)未填寫，系統(tǒng)不能開始工作，并發(fā)出“嘟嘟”的報(bào)警聲，其他的選項(xiàng)則可以不填，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)為默認(rèn)值：試驗(yàn)類型的默認(rèn)值為密封試驗(yàn)，閥門類型的默認(rèn)值為截至閥，試驗(yàn)次數(shù)默認(rèn)值為1次，閥門型號(hào)為J11T-16，試驗(yàn)壓力默認(rèn)值為2.4MPa，公稱通徑為DN50，保壓時(shí)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(gè)單獨(dú)的類。 [align=center] 圖5 主程序流程圖[/align] 四 系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 　　經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一段時(shí)間后，可以得出以下結(jié)論：采用計(jì)算機(jī)控制后，控制的精度和效率明顯提高，節(jié)約了勞動(dòng)力。采用智能控制，不需要控制對(duì)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(shí)間的變化關(guān)系，如表1-1～1-4所示： 　　表1-1 1#～4#臺(tái)，常用壓力等級(jí)為4Mpa（以下壓力單位：Mpa，時(shí)間單位：s） 　　表1-2 7#～10#臺(tái)，常用壓力等級(jí)為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時(shí)間單位：s） 　　表1-3 5#臺(tái)，常用壓力等級(jí)為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時(shí)間單位：s） 　　表1-4 6#臺(tái)，常用壓力等級(jí)為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時(shí)間單位：s） 　　試驗(yàn)結(jié)果分析：由表1-1～1-4的結(jié)果可知，由于閥門的檢測(cè)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(shí)間之內(nèi)壓力與給定壓力相等或者超過時(shí)，保壓開始。從試驗(yàn)結(jié)果可以看到有的閥門試驗(yàn)臺(tái)在保壓后，壓力仍然上升，而有的壓力則會(huì)下降，這是因?yàn)橛捎陔妱?dòng)閥的機(jī)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(xiàng)指標(biāo)，因此具有推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： 　　1.馮勇等.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng).北京：機(jī)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