摘 要：本文介紹一套計算機閥門檢測系統，由一臺工控機控制10個閥門檢測裝置。該系統從根本上改變了傳統的手動檢驗方式，大大地提高閥門檢測精度和工作效率，也解決了由于壓力大手動檢測操作人員不安全的問題。 關鍵詞：閥門檢驗 計算機測控 Visual C++ 引言 　　閥門作為工業自動化系統中的一個元件，廣泛的應用于石油、化工、電站、冶金、環保等行業。閥門在油田的應用范圍廣、數量大，因此閥門的檢驗工作對于油田的安全、高效生產具有十分重要的意義。 　　為了改進原有的閥門檢測系統，提高閥門檢驗的自動化水平和檢測精度，石油大學和油田合作研制了一套計算機測控系統，改造前后性能指標對比如下：壓力誤差由12～20%下降到不大于5%;壓力響應速度大閥門由15秒下降到不大于9秒，小閥門由17秒下降到不大于13秒;壓力超調量由20%下降到不大于5%;保壓時間的誤差從大約10秒降到小于1秒。通過對比可以看出該系統具有檢測的精度高、效率高、節省人力物力等優點，有數據保存和數據打印，以及歷史數據的瀏覽、打印等功能。 一 計算機測試過程 　　整個檢驗流程如下：操作人員將閥門就位實驗臺上后離開;壓力調節采用電動調節閥加壓，當給定的壓力與實際壓力相等時，保壓檢測開始;計算機通過設定的保壓時間自動定時;保壓結束后，工控機控制電磁閥卸壓;現場人員將檢測完畢的閥門卸下并初步判斷閥門質量，然后在與計算機操作人員根據實時顯示與歷史數據判斷閥門的質量。 　　這樣整個過程中，只有被檢閥門的安裝與拆除需要手動操作，其余的檢測過程全部自動操作。壓力控制采用智能控制，超調小，壓力穩定。檢測數據按照操作者輸入的閥門類型，閥門型號，試驗類型，公稱通徑等項目自動存盤，當存儲數據達到設定的最大數量時詢問操作者是否對歷史記錄進行刪除、移動、打印等操作。 二 閥門檢測控制系統原理圖 　　整個測控系統分成十條檢測線，這十條檢測線可以分別獨立進行，也可以同時進行。每條檢測線由一個電動閥、一個電磁閥、一個壓力傳感器組成，上位機選用研華工控機，系統的可靠性好，性價比高。 　　整個系統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管線除已被指明的壓力傳感器外，黑粗箭頭表示流體流動的方向，細線表示控制線）。 [align=center] 圖1 閥門計算機檢測系統圖（僅畫出了控制部分）[/align] 　　將其中的任何一條檢測線單獨的表示出來，其原理簡圖如圖2所示（圖中的A/D板采集壓力傳感器的4～20mA信號，D/A板的輸出為電動調節閥提供4～20mA的模擬信號，工控機通過控制板為電磁閥提供0或5V的開關信號）。 [align=center] 圖2 單套測控系統原理圖[/align] 　　單條檢測線系統的結構圖如圖3所示： [align=center] 圖3 單條檢測裝置系統結構圖[/align] 　　該系統采用壓力閉環控制，壓力傳感器的輸出信號是標準信號（4～20mA的電流信號）直接提供給A/D板，工控機根據反饋的壓力信號，PID控制器進行運算后，工控機調節輸出信號（D/A）提供給電動調節閥，通過電動調節閥的開度來調節被測閥門的承受壓力。而系統采用的電動調節閥本身具有位置閉環控制和速度閉環，因此整個測控系統實際上構成了一個三閉環控制系統，測控系統軟件只需根據壓力就可以判斷系統工作狀態，完成系統的各項功能。 三 測控系統的軟件 　　1.系統的軟件采用Microsoft公司的Visual C++ 6.0進行開發，Visual C++是世界上最優秀的面向對象編程環境之一，自推出以來一直受到關注和歡迎。它的界面優美、功能強大，可以開發Windows 95,Windows 98,Windows NT的各種32位應用程序。它是以MFC應用程序為框架的編程方法將編程環境提供的代碼和資源編輯器、編譯器、連接、調試器、AppWizard、ClassWizard、Browser等功能以及在不同的編程階段實用的工具相互配合，提高了編程的效率，使編程工作變得簡潔、高效。利用它的集成化開發環境可以通過視圖察看應用程序的結構，完成后的應用程序界面為如下圖4所示。 [align=center] 圖4 壓力測控系統的應用軟件界面[/align] 　　2.程序的應用界面說明：窗口包含了閥門測試的全過程和具體試驗臺閥門的信息與狀態提示;數據的瀏覽、存儲、打印;既能夠實時的顯示正在測試的閥門的壓力狀態，又能夠對過去測試過的閥門的歷史記錄進行察看;試驗臺的信息可以分別顯示，如果當前閥門正在測試中，操作者可以通過選擇左下角的試驗臺信息提示，來查看其他試驗臺的信息;如果被測閥門出現泄漏等故障，或水路出現問題，比如打壓不正常，或者不能保壓，都會出現“嘟嘟”的報警提示;當各個參數設置好以后，系統才能正常工作，若各個參數沒有設置，則會出現報警信息，若試驗臺號未填寫，系統不能開始工作，并發出“嘟嘟”的報警聲，其他的選項則可以不填，存儲數據時為默認值：試驗類型的默認值為密封試驗，閥門類型的默認值為截至閥，試驗次數默認值為1次，閥門型號為J11T-16，試驗壓力默認值為2.4MPa，公稱通徑為DN50，保壓時間為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，并將它做成一個單獨的類。 [align=center] 圖5 主程序流程圖[/align] 四 系統的試驗結果與結論 　　經過現場應用一段時間后，可以得出以下結論：采用計算機控制后，控制的精度和效率明顯提高，節約了勞動力。采用智能控制，不需要控制對象的精確數學模型，控制的性能指標優越。 　　下表給出了壓力隨時間的變化關系，如表1-1～1-4所示： 　　表1-1 1#～4#臺，常用壓力等級為4Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-2 7#～10#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-3 5#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　表1-4 6#臺，常用壓力等級為2.5Mpa（以下壓力單位：Mpa，時間單位：s） 　　試驗結果分析：由表1-1～1-4的結果可知，由于閥門的檢測壓力具有較大的可分類性，因此智能控制可以滿足要求，當采集到的壓力在相鄰近的時間之內壓力與給定壓力相等或者超過時，保壓開始。從試驗結果可以看到有的閥門試驗臺在保壓后，壓力仍然上升，而有的壓力則會下降，這是因為由于電動閥的機械問題造成的。但是從整體情況來看，壓力的控制比較準確，過渡過程也較快，能夠滿足預定的各項指標，因此具有推廣價值。 參考文獻： 　　1.馮勇等.現代計算機數控系統.北京：機械工業出版社，1996 　　2.侯俊杰.深入淺出MFC.武漢：華中理工大學出版社，1998，4 　　3.王建平等.Visual C++ 6.0編程.北京：科學出版社，2000 　　4.張乃堯等.神經網絡與模糊控制.北京：清華大學出版社，1998