基于用PLC和WINCC在阀门高低温测试中的应用

枚秀全

【摘要】可编程控制器在工业控制领域中应用广泛，在试验室中也得到广泛应用，本文介绍PLC和WINCC组态软件在阀门高低温测试中应用，经过长期测试，软件能满足阀门试验要求，系统性能稳定可靠，数据采集实时真实，提高了试验设备智能化程度，减轻了试验员的劳动强度，为实现工厂的“工业4.0”提供有力支持。

【关键词】智能  PLC  Wincc  阀门   高低温试验

0前言

在仪表行业中，阀门是非常重要的被控制对象，由于阀门是在不同工况中使用，研发工程师设计阀门时就需要考虑阀门在装置现场使用实际工况，为了取得第一手试验数据，需要建立智能化高低温试验室，测试阀门在真实的温度和压力的工况使用数据，在试验室里采用PLC和WINCC监控软件就可以实现。可以保证测试数据实时、真实并，可以查询和形成报告。

1试验系统介绍

1.1 PLC的介绍

PLC是由电源、CPU、输入输出模块、通讯模块、扩展模块等组成，采样现场仪表测量值，依次扫描输入的所有数据，将其存储在输入映像区，在CPU程序中对输入信号处理和执行，PLC扫描来自I/O映像区中的数据信息，对其进行运算和处理，将结果写入输出映像区的寄存器中，与人机界面通讯，在人机界面上显示处理转换的参数，也可以接受人机界面的指令和数据，经过CPU处理，通过输出模块，输出标准信号控制仪表对象。

本试验测试系统的PLC构成

1.2监控软件介绍

在一体机中安装西门子WINCC监控软件，WINCC是西门子公司开发的一款复杂的SCADA（数据采集与监控）系统，功能强大，具有良好的开放性和灵活性，软件有过程监控、与PLC等设备通信、编程接口，有报警功能，趋势功能，报表功能，二次开发功能等功能。

高低温试验室的监控软件界面分为设备总览画面，高温测试画面，低温测试画面，曲线画面，用户信息，打印报表等画面。

在用户信息画面上先用户登录，输入用户名、用户密码，才能进入试验系统操作。

2试验过程介绍

2.1 填写阀门信息：

在表格中输入阀门的各种参数信息。

2.2高温试验过程

高温试验方法是把阀门安装在管道上，管道和阀门都有保温措施，智能加热装置把油加热，通过泵循环，使管道中油流动起来，持续一段时间，使阀部件与阀体一起慢慢升温，通过控制油温和油的压力，来对阀门测试，测试在达到目标温度和目标压力时，阀门运行情况、负载对阀门影响，通过力矩检测工装在线检测阀门动态扭矩，检测阀门填料函的密封性，检测阀门在全关位置的泄漏情况等阀门性能。

通过点击设备总览画面中高温试验按钮，切换到高温测试画面（见图一），在该画面中显示管道中油的压力、温度、流量、阀门力矩等信息，显示关闭件温度、填料温度、室内温度、回路压力、阀体温度1、阀体温度2、阀体温度3、油罐中的油液位等。

通过控制泵，控制管道中油的压力;油温通过智能加热装置控制;通过控制电磁阀，控制气动开关阀全开和全关动作，通过给模拟信号给阀门定位器来控制气动调节阀门的开度，通过阀门位置开关或模拟量反馈变送器来显示阀门开度。

流程：

第一步：常温下：开关操作试验、壳体密封试验、阀座密封试验;

第二步：升温：观察各温度的历史趋势;

第三步：在高温下：开关操作试验、壳体密封试验、阀座密封试验;

第四步：降温：自然降温到常温;

第五步：在常温下：重复第一步的试验。

2.2低温试验过程

低温试验方法是把阀门放到一个低温槽中，低温槽中放液氮，通过喷淋和浸泡的方式，控制低温槽的温度，阀门阀体用盲板左右封闭，用不锈钢管把阀体进出气接口引出低温槽外部来，在低温的条件下，通过不锈钢管往阀体一端加入氦气，控制阀门的开度，测试阀门在低温的情况下的阀门动作试验、阀体密封性能，阀门填料函密封试验，阀门低温与常温的对比试验等试验。

通过点击设备总览画面中低温测试按钮，切换到低温测试画面（见图二），在该画面中显示阀体温度，、填料温度、关闭件温度、介质温度、室内温度、加压回路压力、阀门扭矩或推力，通过外部氦气瓶给阀门一端试压，关闭阀门，在阀体内压力达到目标值时，在阀门另一端出口切换不同的气体流量计量程测量阀门泄漏量等，泄漏量很小时，可以把气体通过软导管插入酒精中，观测管口的气泡数量。

流程：

第一步：常温下：开关操作试验、壳体密封试验、阀座密封试验

第二步：降温：观察各温度的历史趋势

第三步：在低温下：开关操作试验、壳体密封试验、阀座密封试验

第四步：升温：自然升温

第五步：在常温下：重复重复第一步的试验

3数据处理和保存

高低温试验装置，可以得到高温或低温时，阀门的全行程动作时间，阀门在实时工况的关闭和开启扭矩或推力，阀门的密封性能，閥门的动作次数，阀门泄漏量数据

可以对测到的数据进行运算和存储，可以保持温度、压力实时或历史曲线，

经过运用VBS或C语言，可以对WINCC进行二次开发，可以形成想要的试验报告。可以对试验数据进行对比，自动得出结果，可以把数据远程存入公司服务器中。

4效果

经过试验，得到阀门在高温或低温条件下的第一手数据，模拟阀门在实际工况下的使用情况，为研发人员的设计得到验证和为产品的性能提供有力保证。系统保证测试数据真实有效，远程操作提高了测试安全性。可以查询不同时期的测试数据，可以自动对比，得出是否合格的结果，使试验设备自动化和智能化。

5结束语

PLC是以计算机技术为基础的工业自动化控制系统，具有稳定性高、编程简单易学，功能齐全、维护简单、扩展性好、性价比高;PLC系统的功能向着多元化发展，能够满足实验室测试需要，进而推动社会的进步和发展。

参考文献：

[1]廖长初    S7300/400PLC应用教程   2011   机械工业出版社

[2]蒋建芳    西门子WINCC组态软件工程应用技术  2015   机械工业出版社