气瓶外侧法水压试验机电控系统设计.docx

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气瓶外侧法水压试验机电控系统设计

摘要

气瓶在世界各国有着广泛的应用，瓶内所装的高压气体一旦发生泄漏或爆炸，将会对人身和财产安全造成巨大的威胁，因此，气瓶气密性的检测显得尤为重要。

本文综合分析了目前国内外对气瓶进行检测的方法，得出了外侧法水压试验优于其它方法的结论。

根据上述结论和本次设计要求，本文提出了将系统分为下位机PLC电控系统和上位机触摸屏监控系统两部分的总体设计方案。

下位机使用S7-300编程软件编制PLC控制程序，达到控制要求。

上位机触摸屏监控系统部分实现水压试验压力、试验温度的自动采集与处理，并且设计了相应的控制画面。

经过联机调试，基本达到设计目的。

实现了手动、自动两种控制方式控制整个试验过程。

关键词：

水压试验机气瓶检测外侧法

ABSTRACT

Gasbottlesintheworldwithawiderangeofapplication,Installedhighpressuregasinthebottleoncetheeventofaleakorexplosion,Willbehugethreatstopersonalandpropertysecurity.Therefore,thedetectionofair-tightnessofgascylindersisimportant.Thiscomprehensiveanalysisofthecurrentmethodofdetectionongasbottlesathomeandabroad,cametoamethodoflateralwaterpressuretestingmethodissuperiortootherconclusions.

Basedontheaboveconclusionsandthedesignrequirements,presentedthesystemintoslavePLCandsupercomputertouch-screenmonitorandcontrolsystemofelectriccontrolsystemtwo-partdesign.BitmachineusingS7-300programmingsoftwareprogrammingPLCcontrolprogram,meetthecontrolrequirements.PCtouchscreenmonitorhydraulictestpressure,partialimplementationoftesttemperatureforasystemofautomaticacquisitionandprocessing,andwasdesignedtocontrolthescreen.Afteronlinedebugging,basicdesignpurpose.Enablesmanualandautomaticcontrolintwowaystocontrolthetestingprocess.

Keywords:

Controlsystemforhydrostatictestingmachine;Cylindertesting;Outsidethelaw;

;

目录

摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1绪论1

1.1课题背景1

1.2研究意义1

1.3国内外相关领域的研究现状2

1.3.1国外气瓶水压试验装置发展状况3

1.3.2目前我国气瓶水压试验装置存在的问题3

1.4研究内容4

1.5论文结构5

1.6本章小结5

2水压机控制系统的工作原理及基本构成6

2.1水压试验机控制系统设计方案6

2.1.1试验压力装置的设计6

2.1.2试验水套装置的设计7

2.1.3试验量筒称重装置的设计7

2.2水压试验机控制系统工艺流程7

2.2.1试验前准备工作7

2.2.2试验步骤7

2.3水压试验机控制系统的基本构成8

2.3.1硬件系统组成8

2.3.2软件系统组成9

2.4关键器件的容量计算与选型设计10

2.4.1电机空开容量计算与选型10

2.4.2电机接触器容量计算与选型12

2.4.3电机热继电器容量计算与选型13

2.4.4直流电源容量计算与选型14

2.5本章小结15

3控制系统电气图设计16

3.1系统整体设备关联图设计16

3.1.1模拟量输入回路图16

3.1.2开关量输入回路图16

3.1.3开关量输出回路图17

3.1.4执行器电源回路图17

3.2西门子S7-300PLC18

3.2.1CUP模块19

3.2.2信号模块与功能模块19

3.3控制系统I/O设计19

3.4本章小结20

4重点程序介绍21

4.1编程方案21

4.2自动检测程序介绍21

4.3模拟量数据采集处理程序介绍23

4.4膨胀排水量计算程序介绍26

4.5残余变形值计算程序介绍26

4.6残余变形率程序介绍26

4.7数值转换FC105介绍27

4.8本章小结28

5触摸屏程序设计29

5.1触摸屏在工业自动化中的应用29

5.2触摸屏与PLC的通信方法29

5.3触摸屏画面整体布局设计31

5.4触摸屏输入输出设计31

5.5本章小结33

6系统调试34

6.1运用STEP7仿真软件对系统进行调试34

6.1.1S7-PLCSIM主要功能34

6.1.2使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤35

6.2运用触摸屏对系统进行调试36

6.3调试方法与步骤36

6.4本章小结38

7结论与展望39

7.1研究课题总结39

7.2课题前景展望39

参考文献40

致谢41

附录142

附录243

1绪论

1.1课题背景

随着世界经济一体化的发展，中国与世界各国经济合作的加强，我国的制造业逐渐打人国际市场，国产气瓶在国际市场中也占据着越来越多的份额，因而加快气瓶制造和检验技术与国际接轨的步伐尤为重要。

水压试验作为气瓶检验程序中最关键的环节，目前国内大多是按照GB／T9251—1997《气瓶水压试验方法》进行内测法水压试验，而在美国和欧洲等国家所执行的DOT标准中，要求气瓶水压试验采用外测法。

另一方面，进口气瓶在国内诸多场合亦得到广泛应用，例如大多数饮料自动贩卖机上都装设着进口的铝合金气瓶，以及潜水时背负的氧气瓶同样如此。

为了充分与国际接轨，要求无论是在气瓶的制造环节还是检验环节，都有必要大力推广与国外技术相同步的气瓶外测法水压试验。

目前国内气瓶生产厂家对在国内销售的气瓶大多采用GB/T9251—1997《气瓶水压试验方法》进行内测法进行水压试验,销往欧美国家的气瓶要求按照DOT规程和规范所规定的外测法进行水压试验。

我国气瓶要打入国际市场,气瓶检测方法也要与国际接轨。

目前,国内的气瓶水压试验外测法大都采用浮动量管法,试验装置主要以人工装置为主。

近几年随着计算机工业技术控制技术应用的普及和提高,采用计算机控制技术进行气瓶水压试验装置已逐步投入使用。

本文将探讨气瓶水压试验的装置的设计方法。

国标GB/T9251—1997《气瓶水压试验方法》和CGAC-1《压缩气体气瓶的水压试验方法》中对气瓶水压试验方法、试验装置和操作方法都作了详细的规定,近年来计算机技术、各种传感器和测控技术的应用日趋成熟,采用计算机技术进行水套容积膨胀方法气瓶水压试验应该是完全可行的。

1.2研究意义

进入二十一世纪，人类面临能源和环保两个基本问题，解决由于大量汽车尾气排放而造成的环境污染，己成为摆在世界各国政府、环境保护组织及汽车产业界面前的紧迫课题。

加大清洁汽车的开发与应用力度，制定更为严格的环保政策，已成为人类社会的共识，使用作为清洁汽车重要发展方向的压缩天然气（CompressedNaturalGas,CNG）汽车，既减少了环境污染，又调整了能源结构，是同时解决这两个问题较现实的有效途径。

由此，与之相关的是，基于安全性考虑，对CNG汽车上CNG气瓶的定期安全检验至关重要，CNG气瓶检验服务有着很广阔的发展前景，研究作为特种设备质量安全检测中心主要检验业务的CNG气瓶检验战略管理具有重要的现实意义。

1）全球性石油资源日益减少，天然气等新的汽车燃料为世人瞩目。

一方面，随着世界经济的迅速发展，车用燃料的需求量在不断增加，世界性石油资源供应的形势将更为严峻;与此同时，全球性的污染加剧，环境日趋恶化，能源和环保是人类社会可持续发展所面临的严峻挑战。

另一方面，汽车是现代经济社会必不可少的交通工具，汽车数量将会不断增多，车用汽油和柴油的消耗量越来越大。

因此必须为汽车寻求新的替代燃料，寻求各种清洁能源。

国际能源组织认为，天然气将成为21世纪的重要能源。

根据大量的试验与测试表明，天然气汽车与燃油汽车相比较，COZ比燃油车低25%,HC化合物低80%,SO:

低70.5%,SO低99.99%,Pb减少到零，颗粒杂质减少41.67%，非甲烷烃类减少52.8%,CO减少89.73%，噪声降低40%.天然气汽车兼具资源丰富、分布广泛、价格低廉且排废大大减少等多方面的综合优点。

因此，国内外普遍认为，天然气汽车的推广和使用将是21世纪汽车工业发展的一个主要方向.

我国从80年代后期，加快了天然气汽车的发展步伐。

近年来，党和国家的多位领导人对我国发展天然气汽车作过多次重要指示，我国发展天然气汽车已由地方行为上升为国家行为。

2）CNG汽车上贮存压缩天然气的CNG气瓶，内装易燃易爆介质，公称工作压力高达20MPa，如发生爆炸，将极易导致群死群伤的特大恶性事故，为保障人民生命和财产安全，因此，必须对CNG气瓶进行定期强制安全检查。

CNG汽车作为一个产业，是一项大的系统工程，它的生产和运行涉及到机械、电子、城建、土地、交通、规划、安全、标准、税收、检测、环保等各个部门，只有取得社会和各行业、各部门的强有力支持，它才能稳步、快速、持续发展。

因此，必须认真有效地实施政府管理行为，特别是在天然气汽车的改装、生产以及压缩天然气气瓶检测方面，提出了更高更严格的技术要求，必须贯彻实施技术标准，从严管理，以确保天然气汽车的安全。

这里面包括CNG汽车及其改装的CNG气瓶检测的规范和程序，都要执行严格的技术标准。

因此，CNG气瓶检验服务领域具有很大的发展前景，研究CNG气瓶检验战略管理就有着重要的实际意义。

1.3国内外相关领域的研究现状

气瓶水压试验是检验气瓶性能最直接和最有效的手段。

伴随气瓶水压试验方法产生的同时,气瓶水压试验装置也应运而生。

随着工业的发展和技术的进步,气瓶的水压试验装置也日益发展。

到了90年代,由于计算机的广泛应用,使得水压试验装置自动化程度大大提高。

出现了计算机自动控制水压试验装置,使得气瓶水压试验的工作效率和试验结果的精度大大提高。

目前,我国的气瓶水压试验装置技术水平远远落后于发达国家气瓶水压试验装置的技术水平,试验数据的采集仍靠眼看、手记,从而存在读数客观性不强、试验过程无法再现等众多的缺点。

目前国内气瓶生产厂家对在国内销售的气瓶大多采用GB／251—1997《气瓶水压试验方法》进行内测法进行水压试验，销往欧美国家的气瓶要求按照DOT规程和规范所规