基于MCGS的钢管水压试验水压采集、显示及曲线形成系统

2014-12-28王从旭

钢管 2014年5期

陈亮，王从旭

（中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂，湖北荆州 434001）

在水压机压水试管过程中，水压数据的实时显示给操作人员提供了水增压、减压的操作依据，水压实时曲线显示让操作人员更直观地了解到水压变化的趋势，历史曲线和压水试管数据存储能为日后查询压水试管记录提供方便，也能为钢管生产车间将压水试管工作责任到人提供参考数据。本文将从硬件和软件两方面介绍基于MCGS（Monitor and Control Generated System，是基于Windows平台、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系统）［1］组态平台的钢管水压试验水压采集、显示及曲线形成系统的实现方法。

1 硬件实现方法

钢管水压试验水压采集、显示及曲线形成系统的硬件主要作用是完成水压信号的采集［2-4］。实现方法是：将经过外围电路处理的水压传感器信号接入到研华PLCD-880模拟信号转接板的0通道，该转接板通过ISA转接线将信号传输给研华PCL-818HD［5］模拟量PCI采集板卡的0通道，该信号通过工控机的软件MCGS的设备驱动管理窗口读入，从而实现了水压信号的采集。

水压采集、显示及曲线形成系统的信号采集硬件电路如图1所示。

图1 水压采集、显示及曲线形成系统的硬件组态示意

2 软件设计

水压采集、显示及曲线形成系统的软件主要作用是实现对水压信号值的处理及显示，水压实时曲线的显示，每根钢管对应的保压段数据存储，每根钢管保压段曲线的形成［6-7］。

2.1 水压信号值的处理和窗口显示

水压传感器的信号是0～10 V的直流模拟量，由MCGS组态软件的设备驱动获取后，对应的是0～10 000的数字量，对应现场实际水压为0～30 MPa，数字量与实际水压的关系式是：实际显示水压=数字量*0.003。

找出这个关系式，就可以在MCGS的循环策略里面添加如下SCRIPT程序语句：

K=0.003

水压2=水压1*K

其中，水压1是采集得到的数字量，水压2是界面显示的实际水压值；其设置界面如图2～3所示。

2.2 水压实时曲线功能的实现

水压实时曲线是对实际水压值变量水压2进行连续周期性采集，形成一个实时的水压变化曲线。实现此功能的方法是：在MCGS软件实时曲线组态窗口内，添加实时曲线构件，为该构件连接一个实际水压值变量水压2。为了让操作人员有一个直觉上的比较，在实时曲线构件旁边添加保压值变量和保压上限变量。

图2 采集量水压1的通道连接设置界面

图3 实际水压2界面显示及通道连接设置界面

此部分具体软件设计如图4所示（以保压值为15.6 MPa，保压上限为16.1 MPa为例）。

此部分设计还需在MCGS组态软件的循环策略窗口添加数据转换作用的程序语句：

试压值=水压2

水压上限=试压值+0.5

图4 实时曲线构件软件设置界面

2.3 压水试管数据存储功能的实现

该部分设计的目的是将每根钢管对应的数据以微软ACCESS数据库的MDB文件存储起来。

具体实现过程：①由于MCGS软件的数据存储都是通过对数据组对象进行操作的，故先建立一个存盘数据组1，将需要存储的压水试管数据对象内置于该数组1内（包括管号、管材质、管长、班次、保压值、保压时间、日期、质量评价）；②在已组态好的参数输入界面内置一个数据存储开始按钮（该按钮有一个开启数据组1存储功能的脚本程序开关），在质量评价窗口内置一个关闭数据存储按钮（该按钮有一个关闭数据组1功能的脚本程序开关），这样就可以实现压水试管数据的存储，并且可以每根钢管开始起压时刻作为存盘开启时刻，每根钢管水压试验完毕作为存盘关闭时刻，节省硬盘空间；③将存盘数据组1与存盘数据库MDB文件之间进行软件转移。

压水试管数据存储功能的实现逻辑如5所示，其中存盘数据组1的软件设置界面如图6所示。

数据存盘控制SCRIPT程序如下（开关1为存盘开始触发按钮，开关3为存盘关闭按钮）：

IF开关1=1 THEN

!EnableDataSave（存盘数据组 1，1）

!SaveData（存盘数据组 1）

endif

if开关3=1 then

!EnableDataSave（存盘数据组 1，0）

该部分设计中，还涉及到存盘数据组1转移至存盘数据库MDB文件的设置，这需要在MCGS中建立用户策略，这里取名为“运行数据归档”，使用存盘数据拷贝构件。存盘数据组1与微软件MDB文件关联界面如图7所示。

图5 压水试管数据存储功能的实现逻辑

图6 存盘数据组1的软件设置界面

图7 存盘数据组1与微软MDB文件关联界面

2.4 水压历史曲线查询功能实现

这部分软件设计的目的是：在上位机界面上设置一个历史曲线查询子菜单项，操作人员输入管号，按确定键，就可调出水压试验过的钢管的保压段曲线。

具体实现步骤：通过将MCGS数据库文件关联至微软公司开发的ACCESS2003数据库中，再将ACCESS数据库链接至自建的VB历史曲线形成文件（该VB历史曲线文件主要将保压段每秒的保压值连接成线段），通过VB的.EXE生成工具生成MCGS能执行的外部文件。这样就能在历史曲线窗口，通过调用这个外部可执行文件来查询历史曲线。每查询一次，就调用一次VB生成的外部文件。

水压历史曲线查询功能实现原理如图8所示。

图8 水压历史曲线查询功能实现原理

该部分设计中水压历史曲线查询SCRIPT程序语句（其中即时曲线.exe就是VB可执行文件）如下：

!Shell（"c：查询报表vbqxxs_c即时曲线.exe"，1）

2.5 软件主界面展示

最终做成的水压采集、显示及曲线形成系统的软件主界面如图9所示。

3 结语

基于研华硬件采集卡的水压信号采集，以及基于MCGS工业组态软件的水压实时显示、实时曲线显示、历史曲线查询及压管数据存储的钢管水压试验水压采集、显示及曲线形成系统，已在中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂直缝钢管分厂试用两年多，效果较好。对钢管行业来说，钢管水压试验机的水压曲线系统可以借鉴上述方法，有一定的推广应用价值。