一、 概述：

　　水壓機是一種利用油水平衡控制對鋼管進行靜水壓試驗的機器。它主要有以下幾部分組成：鋼管傳送裝置、水路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。鋼管傳送裝置負責鋼管的進出傳送，水路系統(tǒng)負責鋼管進行靜水壓試驗時向鋼管里充水打壓，油路系統(tǒng)負責鋼管靜水壓試驗時控制封頭實現(xiàn)管端油水壓力平衡，控制系統(tǒng)負責整個設備的自動運行控制和試驗數(shù)據(jù)的自動保存和歷史數(shù)據(jù)的管理。下面對控制系統(tǒng)進行簡要介紹。

二、 控制系統(tǒng)的組成：

　　水壓機的控制系統(tǒng)是一套簡單的DCS控制系統(tǒng)，它由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和人三部分組成。

　　1. 硬件系統(tǒng)組成：

　　硬件系統(tǒng)主要由上位機、下位機、人機接口、現(xiàn)場傳感器和可執(zhí)行元件組成。上位機包括工程師站和操作員站，他們共用一臺電腦，上位機還作為數(shù)據(jù)服務器使用，存儲試驗數(shù)據(jù)。下位機由一臺西門子S7-200 PLC擔任，它負責對現(xiàn)場傳感器檢測到的信號傳送給上位機進行信號處理，同時它又把上位機的控制指令翻譯成執(zhí)行指令控制現(xiàn)場可執(zhí)行元件的動作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體自動協(xié)調(diào)動作，完成鋼管的靜水壓試驗。

　　人機接口包括鍵盤、鼠標和操作臺。利用鍵盤、鼠標，通過電腦操作畫面完成參數(shù)傳遞和實時監(jiān)控顯示以及數(shù)據(jù)報表的打印等操作。操作臺完成外圍輔助設備的動作，包括鋼管傳送、油泵和水泵的起停、管端封頭的移動等。現(xiàn)場傳感器有水壓傳感器和油壓傳感器，它們負責實時檢測水路系統(tǒng)和油路系統(tǒng)的壓力，將它們轉(zhuǎn)換為電信號傳送到PLC，等待進一步處理?？蓤?zhí)行元件包括電液比例閥、電磁換向閥、電機和信號指示燈，它們負責實現(xiàn)機械的各個具體動作和相關(guān)信號指示。

　　2. 軟件系統(tǒng)組成：

　　軟件系統(tǒng)包括：監(jiān)控組態(tài)軟件、歷史數(shù)據(jù)管理軟件、PLC運行開發(fā)軟件（Step 7 Micro Win 3.2）。

　　監(jiān)控組態(tài)軟件使用的是北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS系統(tǒng)，它包括開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)和運行環(huán)境系統(tǒng)。它們安裝在工程師站和操作員站上，工程師有權(quán)限運行開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)和運行環(huán)境系統(tǒng)，操作員只能運行運行環(huán)境系統(tǒng)。在運行環(huán)境系統(tǒng)里，實行分級密碼保護，不同權(quán)限的操作員只能運行對應權(quán)限的操作，工程師具有最高權(quán)限，他可以進行所有操作。工程師利用開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)出監(jiān)控程序，運行環(huán)境系統(tǒng)負責現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和保存。

　　歷史數(shù)據(jù)管理軟件包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Access數(shù)據(jù)庫）、數(shù)據(jù)報表查詢軟件（利用VB開發(fā)的可執(zhí)行文件）、VB開發(fā)系統(tǒng)，它們負責歷史數(shù)據(jù)的報表查詢。工程師利用PLC開發(fā)軟件開發(fā)出控制軟件，通過PLC系統(tǒng)完成所需的動作。PLC運行軟件下載到PLC存儲器，通過自動運行控制現(xiàn)場可執(zhí)行元件的動作。

　　3. 人員組成：

　　人員組成有工程師和操作員。工程師負責控制系統(tǒng)的軟件維護和硬件技術(shù)支持。操作員負責具體操作，完成水壓機的所有功能。

三、 控制系統(tǒng)的工作原理：

　　控制系統(tǒng)的工作原理主要分為以下幾部分：

　　1. 工程師設置好控制參數(shù)；

　　2. 根據(jù)工藝要求，操作員修改傳送工藝參數(shù)；

　　3. 操作員利用操作臺通過PLC控制鋼管傳送裝置完成鋼管的傳送；

　　4. 當鋼管到達試驗位置后，操作員通過人機接口完成管端密封和管內(nèi)預充水，開始鋼管靜水壓試驗；

　　5. 水壓傳感器實時檢測鋼管里的水壓值，傳送到PLC進行信號分析處理，根據(jù)油水平衡原理，計算出油壓控制信號，輸出到電液比例閥的功率驅(qū)動單元，控制電液比例閥的動作，進而控制管端封頭的油壓值，實現(xiàn)油水平衡，完成鋼管的靜水壓試驗。油壓傳感器和水壓傳感器檢測到的信號同時被實時送到工控機里，操作員通過監(jiān)控畫面實時監(jiān)控試驗過程。