基于MoviconX组态平台的气瓶阀型式试验测试系统.pdf

文章编号 100225855 2008 0120015203 作者简介战桂礼1982 - ,男,汉族,山东青岛人,硕士研究生,从事图像处理与分析的研究工作。 基于Movicon X组态平台的气瓶阀型式试验测试系统 战桂礼1,王慧锋1,罗晓明2 1. 华东理工大学,上海200237; 2.上海市特种设备监督检验技术研究院,上海200062 摘要 介绍了由3套Movicon X组态软件和2套PLC测控装置组成的高压气瓶阀型式试验 测试系统的数据库定义、驱动程序通讯设置、界面设计、动画连接和网络连接技术等。系统可对 气瓶阀尤其高压气瓶阀是否符合相关标准进行全面的测试。 关键词 气瓶阀;型式试验;组态软件; Movicon X 中图分类号 TP319 文献标识码 A Type test system of cylinder valve based on Movicon Xconfiguration ZHAN Gui2li1, WANG Hui2feng1, LUO Xiao2ming2 1. East China University of Science and Technology , Shanghai 200237 , China ; 2. Shanghai Institute of special Equipment Inspection type test ; configuration software ; Movicon X 1 概述 气瓶阀是气瓶上重要的安全附件。气瓶及附件 包括气瓶阀、减压阀等正式投产前以及生产过 程中,应当按照安全技术规范及相关标准的要求进 行型式试验,当改变设计文件或者主要制造工艺或 者停产时间超过6个月需重新生产时,也应当进行 气瓶的型式试验。虽然气瓶阀的生产和检验在国内 和国际上都有相关的标准,但是缺乏操作性强的试 验细则,国内目前缺乏成套的气瓶阀型式试验设 备,而国际上现有的部分测试设备价格昂贵,国内 的气瓶阀门生产厂家在经济上无法承担,在技术上 也无力使用和维护。因此从工程实际出发,结合计 算机组态技术,提出了基于Movicon X设计的气瓶 阀型式试验测试系统的方案。系统采用两套计算机 测试系统,应用Movicon X构建动画实时,准确地 模拟测试实际运行状况,并且可以直接通过计算机 控制测试的进行。 2 系统设计 气瓶阀型式试验系统是由管理层、操作层和测 试层组成的DCS系统图 1 。系统由管理计算机 集中管理,由管理计算机、操作计算机以及PLC 分层控制。操作过程中不同测试项目间的干扰较 少,两组测试可以同时进行。测试系统可靠性高、 安全性好,即使测试系统中的操作计算机和管理计 算机全部发生故障, 2套PLC测控装置仍然具有 自主控制能力,能够确保试验设备和人员的安全, 可以避免部分实验装置检修、维护或故障时影响其 他测试项目正常进行。系统的可扩展性好,如果需 要做耐震性或耐温性等型式试验时,可以在任何一 套PLC测试系统上挂接一套新的试验装置,也可 以在交换机上接入一套新的PLC测控系统。系统 测试精度较高,易用性好,操作方便。 试验系统可对气瓶阀进行耐用性试验、易熔合 金式安全装置动作试验、气密性试验、真空试验和 爆破片爆破压力试验。试验配置了两个高低压气源 压力控制系统。 512008年第1期 阀 门 211 耐用性试验 耐用性试验分3种类型,对一般氧阀,只要求 在封闭的压力环境中按规定的速率进行启闭试验。 对于天然气阀,分为大循环和小循环两种。三种类 型所测试的参数是一致的,都是记录试验次数,只 是具体测试过程不同。试验过程中,若阀门启闭力 矩超过设定值或有泄漏现象,停止试验,记录试验 次数,判断阀门不合格。试验次数达到或超过设定 值,停止试验,记录试验次数,确定阀门合格。 212 气密性试验 气密性试验分为内泄漏和外泄漏两种情况,均 通过水中汽泡来确定。在规定的压力环境中,阀门 处于关闭和任意开启状态下无泄漏即为合格。 213 易熔合金试验 易熔合金试验包括样棒熔断试验、安全泄放试 验和抗挤出试验。样棒熔断试验需要记录两根样棒 的熔断温度,取最大值即为样棒熔断温度,如果样 棒在相关标准要求的温度范围内熔断为合格。安全 泄放试验需要测试的参数是易熔合金保护塞泄压时 的温度,当泄压温度在相关标准范围内为合格。抗 挤出试验是在规定条件下保持24h ,阀门无泄漏和 易熔合金无可见挤出即为合格。 214 爆破压力试验 爆破压力试验需要测试的参数有爆破压力和爆 破时间。当爆破压力在相关标准要求范围内即为合 格。 215 真空试验 真空度试验需要记录测试开始和结束的时间、 温度和真空度,当真空度达到1313Pa ,在100℃ 下 保持8h ,真空度下降在相关标准范围内即为合格。 由于该测试系统工作的压力变化区间 0 105～ 45MPa比较大,而许多装置 如普通的调节阀、 电磁阀等在高压工作时,可靠性降低,寿命缩 短,因此可选器件较少。在测试系统设计时充分考 虑到这一点,以提高整个测试系统的可靠性和稳定 性,减少维护工作。 图1 气瓶阀型式试验测试系统 3 功能实现 组态功能的实现过程可以分为界面设计、数据 库定义、动画连接、数据记录及配方、报警设置和 网络配置等几个部分,各个部分是相互联系的统一 的有机体。启动Movicon X软件后,可以通过项目 浏览器方便的访问项目的所有资源。如报警列表、 工程量转换列表、实时数据库、数据记录及配方、 网络服务和资源等。Movicon X项目由一组XML 格式的文件组成,如果没有特别指定,每个项目资 源以XML文件格式保存在项目目录及其子目录 中。 311 界面设计 Movicon X的工具箱提供了丰富的预定义图形 标识,用户能够用抽象的图形模拟实际的工业现场 和各种仪表设备。 在组态设计过程中,主要有实时监控界面、参 61 阀 门 2008年第1期 数设置界面和测试记录界面。图2所示即为实时监 控界面,能够实时的监控现场的运行情况,可以通 过相关按钮发出控制指令。整个测试系统界面设计 共由84个界面组成表 1 。 表1 测试系统界面分布 组态 界面 实时监控参数设置测试记录其他界面总计 PLC13271022 PLC24381429 管理计算机60151233 总计135303684 图2 耐用性测试试验 312 数据库定义及通讯驱动设置 实时数据库由变量列表、结构原型列表和通讯 驱动列表3部分组成。 在变量列表中可以定义各种类型的变量,变量 命名支持中文。为方便管理,可以按照一定的规则 将具有相同特点的变量放到同一个文件夹下。所有 的变量分为AI 模拟量输入、AO 模拟量输 出、 DI 数字量输入、DO 数字量输出和内 部变量5种表 2 。 表2 测试系统变量使用情况 组态 类型 AIAODIDO内部变量总计 PLC118201524211288 PLC253221515181286 总计71423039392574 结构原型列表中可以自定义结构变量,然后像 其他普通变量一样在变量列表中使用。系统结构变 量是一种由系统预定义好的特殊的结构变量,包含 了系统时间等变量成员。 在通讯驱动列表中可以在任何时候向项目添加 通讯驱动程序。驱动程序列表中显示了所有支持的 驱动程序,按PLC制造商或通讯协议分类。从驱 动程序列表中选择Mitsubishi中的MELSEC - FX 将三菱FX3UC的驱动程序添加到项目资源中,然 后进行一般属性 General和站属性Stations 的设置。设置好以后,将PLC与计算机连好,通 过“TestCable/ Comm1”检查通讯是否正常。增加 通讯站后,就可以通过Tasks属性将PLC的物理 地址连接到MoviconX的实时数据库变量,例如, 变量“进口压力PLCn”对应PLC的地址为D20 , 相应源代码是 〔DRV〕MELSEC - FX1Sta Default Station| Addr D20 313 动画连接 将界面中的图形与实时数据库变量进行连接, 可实现动态显示。MoviconX组态的动画主要包括 可见、组合移动、X移动、Y移动、旋转、填充等 多种动画,如果想实现比较复杂的动画效果,可以 结合VBA脚本来实现。 314 数据记录 Movicon X数据记录器是用来记录数据、简化 数据库管理的强大工具,它的数据记录和配方功能 完全基于开放的ODBC数据库和XML文件, Movicon X的项目创建向导功能使其使用非常简 单,而且能够自动创建数据库,并且根据用户的设 置自动记录数据。报表、趋势曲线、配方、数据记 录浏览对象等都可以与数据记录器连接。 315 报警设置 Movicon X定义了开关量报警和模拟量报警两 种类型,其中模拟量有高限、高高限、低限、低低 限4种类型。在报警属性里面正确设置报警的条件 以及报警发生、确认、复位和消除时所执行的命 令,然后,在报警浏览窗口中增加一个报警浏览对 象,便可以查看所有的报警事件。 316 网络配置 从图1中可以看出,整个气瓶阀型式试验测试 系统构成一个工业以太网,管理计算机需要从2台 操作计算机上读取相关数据。首先设置每台计算机 的TCP/ IP协议,其次要进行Movicon X组态设 定。管理计算机要进行客户设定和冗余设定,在客 户设定的“网络客户”项中要添加服务器别名表, 在客户设定下面增加相应的客户规则和名称及用 下转第25页 712008年第1期 阀 门 管阀也与此相适应,向高参数化发展。目前,清管 阀公称压力PN 1610MPa ,公称通径 DN600。 PN 2510MPa ,公称通径 DN400 ,操作方式已 实现齿轮传动、电动、气动、电-液联动等多种方 式。 图9 注入油脂结构 816 多功能 随着电子清管器的出现,通过发射和接收电子 清管器,可以完成管线壁厚测量、泄漏地点找寻和 管线无损检测等数据的测量传递。但是由于电子清 管器轴向长度尺寸比常规清管器长许多,这就要求 清管阀的球体加大,结构长度加长,以及适应电子 清管器发射和接收的许多新的要求。这也推动清管 阀向多功能方向发展。 9 清管阀选用 挑选清管阀门的重要准则是清洁度与无滞存区 无死角。滞存区是指在清洁及生产过程中,产品 和/或污物可以渗入无论量有多少但不发生交 换的空间。焊缝就是很小的滞存区。环焊缝、法兰 连接件以及阀门存在很多这样的滞存区。对清管工 艺而言,滞存区就是清管器清洁不到的地方。严格 地讲,没有完全没有滞存区的阀门,只有相对小滞 存区的阀门。在工业清管系统中,必须始终采用小 滞存区阀门。在无菌技术中,则需用极小滞存区的 阀门。 10 结语 清管阀门必须与所用清管器类型球型、皮弯 型、密封型、整体浇注型相匹配,准确安装探 头、泄压以及通气孔。产品的特性会影响对清管阀 门的选择,从而限制阀门的应用。如产品易硬结、 有黏性以及易磨损。有时可将标准的商用清管阀门 按一定的方式改造,使之适用于特殊的应用场合。 参考文献 〔1〕 李红旗等译.工业清管技术 〔M〕.北京化学工业出版社, 2005. 〔2〕 章华有,等.球阀设计与选用 〔M〕.北京科学技术出版 社, 1994. 〔3〕 陈世修,等.油气运输管线用清管阀结构设计 〔J〕.阀门, 2003 6 . 〔4〕 GB/ T 196722005 ,管线阀门技术条件 〔S〕. 〔5〕 GB/ T 201732006 ,石油天然气工业管道输送系统管道阀 门 〔S〕. 〔6〕 API 6D - 2002 ,管线阀门 〔S〕. 收稿日期 20071071 09 上接第17页 户。在实时数据库中选中网络客户的启用选项,并 设置网络服务器。操作计算机在实时数据库中选中 网络客户的启用选项即可。 4 调试 整个系统初步设计完成后,需要进行反复的运 行调试,解决实际中出现的预先没有想到的问题。 经过现场调试的操作系统才能满足气瓶阀型式试验 测试的各项要求,投入正常使用。另外, Movicon X提供用户管理命令,可以对不同的用户设定不同 的权限以及进行添加或删除用户等操作。当系统调 试好后, Movicon X启动时就不需要进入开发模 式,直接进入运行状态就行,可以在命令行中输入 相应命令来实现。 5 结语 气瓶阀型式试验测试系统结构先进,性能可 靠,自动化程度高,测试数据准确。测试系统包含 安全联锁装置,能够确保试验设备和人员的安全。 全套测试系统具有良好的开放性和扩展性。整套装 置满足相关标准要求,最高工作压力可达45MPa , 而且,系统具有良好的人机交互界面,便于操作和 管理。 参考文献 〔1〕 GB 15382 - 1994 ,气瓶阀通用技术条件 〔S〕1 〔2〕 国家质量监督检验检疫总局令-第46号- 2003 ,气瓶安全 监察规定 〔S〕1 〔3〕 BS EN ISO 10297 - 2006 , Transportable gas cylinders - Cylin2 der valves - Specification and typetesting〔S〕1 收稿日期 20071091 30 522008年第1期 阀 门