[發(fā)明專利]一種基于PLC的高壓焊接試驗(yàn)艙液氣壓控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-08-28
• 公開（公告）號: CN107797509A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李福霞
• 申請（專利權(quán)）人: 李福霞
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;B23K37/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于PLC的高壓焊接試驗(yàn)艙液氣壓控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國家海洋石油勘探開發(fā)向深海進(jìn)軍，對深水(水下1500m)環(huán)境中石油管線維護(hù)的需求越來越迫切，干式焊接具有焊接質(zhì)量高、接頭性能好等優(yōu)點(diǎn)，但深水環(huán)境下干式焊接需要在高壓環(huán)境下完成，這就需要研制能夠模擬深水環(huán)境的高壓焊接試驗(yàn)艙來進(jìn)行干式高壓焊接工藝的研究。為了保證試驗(yàn)過程中高壓焊接試驗(yàn)艙可靠地開啟和關(guān)閉，需要采用自動控制系統(tǒng)，基于PLC控制技術(shù)設(shè)計(jì)的高壓焊接試驗(yàn)艙液氣壓控制系統(tǒng)，能夠較好地滿足焊接試驗(yàn)艙的操艙控制和艙內(nèi)氣體壓力的控制要求，對高壓焊接試驗(yàn)艙的開發(fā)和運(yùn)行都有重要意義。

試驗(yàn)艙為能夠承受15MPa壓力的高壓容器，采用快開結(jié)構(gòu)，艙門端蓋固定，筒體置于輸送小車上，可沿軌道直線往復(fù)運(yùn)動，端蓋采用剖分環(huán)快開裝置。試驗(yàn)過程主要包括關(guān)艙、抽真空、充氣到所需壓力、調(diào)節(jié)試驗(yàn)艙內(nèi)的壓力、排氣、開艙等環(huán)節(jié).由于試驗(yàn)艙為高壓設(shè)備，因此測控系統(tǒng)應(yīng)能在較遠(yuǎn)距離可靠地完成對試驗(yàn)艙的操艙控制和試驗(yàn)過程參數(shù)的監(jiān)控。測控系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)采用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，完成對試驗(yàn)參數(shù)的顯示、記錄和處理；下位機(jī)采用PLC，以PLC為核心的控制系統(tǒng)能完成對試驗(yàn)艙的操艙控制、氣體壓力控制和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。操艙控制過程要求對高壓焊接試驗(yàn)艙快開艙門的開啟和閉合進(jìn)行安全可靠的控制；同時(shí)PLC的A/D模塊能夠可靠地采集壓力變送器、真空壓力變送器、溫濕度變送器、電流變送器和電壓變送器等的信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于PLC的高壓焊接試驗(yàn)艙液氣壓控制系統(tǒng)，采用基于PLC控制技術(shù)設(shè)計(jì)的高壓焊接試驗(yàn)艙液氣壓控制系統(tǒng)，有助于可靠實(shí)現(xiàn)高壓干式焊接試驗(yàn)艙的的操艙控制和艙內(nèi)壓力控制，對高壓焊接試驗(yàn)艙的研制和運(yùn)行具有重要意義。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是。

所述控制系統(tǒng)分為液壓控制和氣壓控制兩方面。

所述液壓控制部分主要是控制試驗(yàn)艙的開關(guān)艙，由一個(gè)長行程液壓缸驅(qū)動筒體輸送小車的直線往復(fù)運(yùn)動，由四個(gè)短行程液壓缸驅(qū)動剖分環(huán)滑塊在端蓋內(nèi)的直線往復(fù)運(yùn)動，氣壓控制部分主要是在試驗(yàn)艙關(guān)閉后，控制試驗(yàn)艙內(nèi)的充氣、排氣和壓力平衡。這部分控制需要將壓力變送器及真空壓力變送器采集到的當(dāng)前壓力值送入PLC，然后PLC根據(jù)艙內(nèi)當(dāng)前壓力值的大小來控制氣路的電磁開關(guān)閥、電動調(diào)節(jié)閥和真空泵等執(zhí)行器的動作。

所述氣壓控制部分主要是在試驗(yàn)艙關(guān)閉后，控制試驗(yàn)艙的充氣和排氣，這部分控制需要將壓力變送器或真空壓力變送器采集到的當(dāng)前壓力值送入PLC，然后PLC根據(jù)艙內(nèi)當(dāng)前壓力值的大小來控制氣路的電磁開關(guān)閥、電動調(diào)節(jié)閥以及真空泵等執(zhí)行器的動作。試驗(yàn)艙壓力變送器的測量范圍為0~16 MPa (16000kPa)，真空壓力變送器的測量范圍為0~100kPa。

所述下位機(jī)控制系統(tǒng)選用西門子S7-200CPU224PLC作為控制核心，完成液壓操艙系統(tǒng)動作、氣體壓力的控制和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。PLC控制、除主模塊外還擴(kuò)展了一個(gè)1個(gè)EM223數(shù)字量模塊和2個(gè)EM235模擬量模塊。PLC控制系統(tǒng)有29個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，用于按鈕、行程開關(guān)信號的輸入；19個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，用于控制液壓、氣壓等執(zhí)行器件接觸器的開閉；6路模擬量輸入信號用于試驗(yàn)艙壓力、溫度、焊接電流、焊接電壓信號的采集；1路輸出信號，用于氣體調(diào)節(jié)閥的控制。

本發(fā)明的有益效果是：液壓控制系統(tǒng)能根據(jù)艙內(nèi)的氣體壓力控制液壓系統(tǒng)對快開艙門進(jìn)行開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)艙的操艙控制、氣壓控制和焊接參數(shù)的測量；PLC控制程序能據(jù)不同條件下設(shè)置的輸入開關(guān)信號和模擬氣體壓力信號產(chǎn)生輸出信號，準(zhǔn)確可靠地完成控制過程，對于高壓焊接試驗(yàn)艙的研制和安全運(yùn)行具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的試驗(yàn)艙液壓控制圖。

圖2是本發(fā)明的PLC控制系統(tǒng)接線圖。

圖3是本發(fā)明的試順序控制功能圖。

圖4是本發(fā)明的試驗(yàn)艙關(guān)艙過程步與轉(zhuǎn)換梯形圖。

圖5是本發(fā)明的試驗(yàn)艙關(guān)艙過程動作梯形圖。

圖中：1-油箱；2-濾油器；3-油泵；4-溢流閥；5,6-單向閥；7-順序閥；8,10-三位四通閥；9-筒體輸送小車液壓缸；11-單向節(jié)流閥；12-液控單向閥；13~16-剖分環(huán)液壓缸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。