[发明专利]一种基于PLC的高压焊接试验舱液气压控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于PLC的高压焊接试验舱液气压控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着国家海洋石油勘探开发向深海进军，对深水(水下1500m)环境中石油管线维护的需求越来越迫切，干式焊接具有焊接质量高、接头性能好等优点，但深水环境下干式焊接需要在高压环境下完成，这就需要研制能够模拟深水环境的高压焊接试验舱来进行干式高压焊接工艺的研究。为了保证试验过程中高压焊接试验舱可靠地开启和关闭，需要采用自动控制系统，基于PLC控制技术设计的高压焊接试验舱液气压控制系统，能够较好地满足焊接试验舱的操舱控制和舱内气体压力的控制要求，对高压焊接试验舱的开发和运行都有重要意义。

试验舱为能够承受15MPa压力的高压容器，采用快开结构，舱门端盖固定，筒体置于输送小车上，可沿轨道直线往复运动，端盖采用剖分环快开装置。试验过程主要包括关舱、抽真空、充气到所需压力、调节试验舱内的压力、排气、开舱等环节.由于试验舱为高压设备，因此测控系统应能在较远距离可靠地完成对试验舱的操舱控制和试验过程参数的监控。测控系统采用上下位机结构设计，上位机的监控系统采用MCGS组态软件设计，完成对试验参数的显示、记录和处理；下位机采用PLC，以PLC为核心的控制系统能完成对试验舱的操舱控制、气体压力控制和试验数据的采集。操舱控制过程要求对高压焊接试验舱快开舱门的开启和闭合进行安全可靠的控制；同时PLC的A/D模块能够可靠地采集压力变送器、真空压力变送器、温湿度变送器、电流变送器和电压变送器等的信号。

发明内容

本发明提出了一种基于PLC的高压焊接试验舱液气压控制系统，采用基于PLC控制技术设计的高压焊接试验舱液气压控制系统，有助于可靠实现高压干式焊接试验舱的的操舱控制和舱内压力控制，对高压焊接试验舱的研制和运行具有重要意义。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统分为液压控制和气压控制两方面。

所述液压控制部分主要是控制试验舱的开关舱，由一个长行程液压缸驱动筒体输送小车的直线往复运动，由四个短行程液压缸驱动剖分环滑块在端盖内的直线往复运动，气压控制部分主要是在试验舱关闭后，控制试验舱内的充气、排气和压力平衡。这部分控制需要将压力变送器及真空压力变送器采集到的当前压力值送入PLC，然后PLC根据舱内当前压力值的大小来控制气路的电磁开关阀、电动调节阀和真空泵等执行器的动作。

所述气压控制部分主要是在试验舱关闭后，控制试验舱的充气和排气，这部分控制需要将压力变送器或真空压力变送器采集到的当前压力值送入PLC，然后PLC根据舱内当前压力值的大小来控制气路的电磁开关阀、电动调节阀以及真空泵等执行器的动作。试验舱压力变送器的测量范围为0~16 MPa (16000kPa)，真空压力变送器的测量范围为0~100kPa。

所述下位机控制系统选用西门子S7-200CPU224PLC作为控制核心，完成液压操舱系统动作、气体压力的控制和试验数据的采集。PLC控制、除主模块外还扩展了一个1个EM223数字量模块和2个EM235模拟量模块。PLC控制系统有29个数字量输入点，用于按钮、行程开关信号的输入；19个数字量输出点，用于控制液压、气压等执行器件接触器的开闭；6路模拟量输入信号用于试验舱压力、温度、焊接电流、焊接电压信号的采集；1路输出信号，用于气体调节阀的控制。

本发明的有益效果是：液压控制系统能根据舱内的气体压力控制液压系统对快开舱门进行开关控制，实现对试验舱的操舱控制、气压控制和焊接参数的测量；PLC控制程序能据不同条件下设置的输入开关信号和模拟气体压力信号产生输出信号，准确可靠地完成控制过程，对于高压焊接试验舱的研制和安全运行具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的试验舱液压控制图。

图2是本发明的PLC控制系统接线图。

图3是本发明的试顺序控制功能图。

图4是本发明的试验舱关舱过程步与转换梯形图。

图5是本发明的试验舱关舱过程动作梯形图。

图中：1-油箱；2-滤油器；3-油泵；4-溢流阀；5,6-单向阀；7-顺序阀；8,10-三位四通阀；9-筒体输送小车液压缸；11-单向节流阀；12-液控单向阀；13~16-剖分环液压缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。