基于PLC的管材负压试验系统设计

摘 要：本文设计了一种采用PLC的管材负压试验系统,介绍了系统组成并给出了软件设计流程.该系统具有自动化程度高,测量准确度等优点.

关 键 词：PLC管材负压

中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1007-9416（2014）02-0019-02

Abstract：ThispaperintroducesatubingnegativepressuretestsystembaseonPLC,thepositionofsystemandthesoftwaredesignisgiven.Thesystemhastheadvantagesofhighdegreeofautomation,measurementaccuracy.

KeyWords：TOP249YSingle-endedflybackSwitchingpowersupply

1引言

随着非金属管材作为瓦斯抽采管在煤矿井下的大量使用,对其性能指标也有着更加严格的要求.煤矿用非金属管（瓦斯管和通用管）在AQ1071-2009实施之前,只对管材的耐正压性能作出了规定,其正压的测试方法通常是用水压的方式来测定.随着AQ1071-2009《煤矿用非金属瓦斯输送管材安全技术要求》的实施,标准中对管材的耐负压性能也作出了规定,因此研制一套满AQ1071-2009的管材负压试验装置显得十分必要.

2系统设计

2.1系统功能设计

AQ1071-2009中第3.4条规定：负压输送瓦斯的管材在0.097MPa负压力下,保压100h,应无吸扁和破坏[1].因此系统应具备以下功能：

（1）系统应具有参数设置功能：用户可设定抽气压力上下限值、试验时间；

（2）系统应具有试验管材出现破坏时,自动报警并停机；

（3）系统应具有试验时间达到设定值,自动停止的功能；

（4）系统应具有当压力达到设定范围内时,自动计时功能.

2.2系统硬件组成

系统设计了触摸屏做为装置的输入与输出显示界面,用户可在其上对试验压力P、试验时间t、试验路数等进行设置.PLC做为控制核心,由它通过控制电路控制真空泵及电磁阀的开启.同时考虑到负压试验一次持续时间较长,因此设计了三个试验通路,每一路上均有压力变送器,使其各路可独立或同时工作.图1为单路试验通道系统结构图：主要有压力变送器、真空电磁阀、真空泵、大气压力传感器、PLC、触摸屏、试验管路等几部分组成.

大气压力传感器：主要用于环境大气压的监视,防止真空度的设定值超过实际值,从而使真空泵长期不间断的工作.

压力变送器：标准中规定压力变送器的测量范围应在-0.1MPa-0Mpa之间,测量精度±0.001Mpa,因此该项目中采用带（4～20）mA数字电流信号输出的高精度数字压力传感器作为被测管材内的压力监测.

试验管路：由于负压的检漏与正压的检漏相比不太容易发现,而且管路接口较多,因此设计中采用真空专用软管作为试验管路,很好地解决接头泄漏的问题.

3系统软件设计

3.1系统界面设计

为便于软件的开发、维护,系统界面采用模块化的方式进行设计,共分为1个主模块和5个子模块,分别为：程序主模块、参数设置模块、曲线查询模块、数据导出模块、报警查询模块、联系信息模块,各模块关系如图2：

程序主模块：程序设计有3个试验通道,3路共用一台真空泵作为抽气设备,为避免试验中某路实验故障而影响其他路的工作,从而降低整套系统的工作效率,因此设计为各路均能独立开关控制、独立显示管路压力、独立保压计时、独立管材编号等,软件界面如图3所示：

参数设置模块：参数设置模块主要有系统工作方式选择（手动、自动）、压力设定最低值、压力设定最高值、试验时间以及阀单开时间等几项内容.当系统工作方式设置为手动方式时,压力最低值和最高值可手动输入；当系统工作方式设置为自动方式时,压力最低值和最高值根据当前大气压值,系统自动调整.其界面如图4所示：

3.2程序流程设计

试验管道由于夹具的装配方式以及接头处的结构等,总会有一定的泄漏.因此当管内的压力达到一定值后,随着时间的增加,其负压值会升高,为了避免电磁阀的频繁关停,在设计时保压值设为区间范围,而非某个固定值.考虑到管材若初始夹具的装配不严密或压力最低值设置不合理,管材内的压力可能达不压力设置的最低值,从而使真空泵连续工作,容易造成损坏,因此程序中设计了阀单开时间.程序流程图设计如图4所示[2].

4性能测试

为验证整套系统的合理性和可靠性,3路分别接直径为60公分、40公分、20公分的管材,进行100小时的连续性试验,试验结果表明系统能够可靠的工作、控制流程正确并完整准确的记录了实验数据,表1为实验过程当中系统生成的数据报表,由于篇幅有限,只截取了部分数据.

5结语

实验表明,本装置具有自动化程度高、安全可靠、集成度高等优点.本装置的研究成功有利于AQ1071标准的贯彻、有利于瓦斯抽放管生产企业技术的提高、有利于国内负压管材的产品质量的提高.该产品已在实际生产中得到了应用.