CN102169339A - 接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，力传感器(1)的物理信号经变送器(2)转变为标准模拟信号后进入现场PLC(3)中，另一路接入工控机的高速数据采集卡(5)；接入PLC(3)的标准模拟信号经网络传给主PLC(6)，经模/数转换、标定后产生扭矩值，控制主拧接扭矩；旋转编码器(7)产生脉冲信号，经PLC(3)及网络传给主PLC(6)，经FM模块转换为实时圈数值输出；接入高速数据采集卡(5)的标准模拟信号经模/数转换并将数字量运算后变换为扭矩值，同时从主PLC(6)获得实时圈数值，在HMI(10)上绘出扭矩随圈数的变化趋势图，并将管子基本数据及过程数据保存。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，涉及一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，主要用于石油行业无缝钢管生产中接箍拧接机的扭接装置的自动控制系统。
背景技术
通常油田用无缝钢管在出厂前将钢管的一端拧上接箍，另一端仅给螺纹加上保护套。油田打井时，将加保护套一端的螺纹拧入上根钢管的接箍内.依次连接形成油井；接箍是将两端车有相应外螺纹的长钢管与两端车有内螺纹的钢管连接起来，两端车有内螺纹的较短，内螺纹依据标准或规范有圆螺纹、偏梯形螺纹、特殊偏梯形螺纹等，通常带有1∶16的锥度，接箍预拧接机是将接箍快速拧入钢管的设备。接箍(主)拧接机是在接箍与钢管预拧后，再按规定的扭矩将接箍与钢管拧紧以达到预期的强度的设备。
目前最通用的油井管螺纹连接为美国石油协会(API)SPEC 5CT标准中的短圆螺纹、长圆螺纹、偏梯形螺纹等连接形式以及各石油钢管公司先后开发的不同于API标准的连接螺纹，后者通称为特殊扣螺纹，其在强度和密封性方面均优于前者，已占到全部油管的20％以上，是今后的发展方向。对于短圆螺纹、长圆螺纹等拧接是否合格主要靠J值(拧接后接箍中点平面距钢管端面的距离)和扭矩来评价。而对于特殊扣接箍的拧接主要看拧接的扭矩与拧接圈数曲线形状来判断，因而扭矩图形实时显示对特殊扣拧接是非常重要的。现在普遍使用西门子公司的WINCC组态软件与PLC通信，来进行在线监控程序的开发，是目前业界的标准。但就扭矩图形实时显示而言，第一，WINCC中的趋势控件只能显示过程变量值随时间变化的曲线，如扭矩随时间变化曲线，圈数随时间变化曲线，而不能显示两个过程变量间的变化曲线，如扭矩随圈数变化的曲线；第二，当数据采样频率高时，WINCC中的趋势控件显示较慢，在拧接完成数秒之后，才在屏幕上显示完整的曲线。就拧接过程中扭矩及圈数数据保存而言，WINCC的数据归档是将每个单个过程变量以时间顺序保存在SQL Server数据库中，数据分散，为了后续分出每根管的数据，需要记录每根管开始时间和结束时间，然后在归档数据中查找，生成报告，过程繁琐，使用不便。
发明内容
本发明目的是提出一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，能够使过程变量的变化曲线实时显示，同时便于查询归档数据。
本发明完成其发明任务所采取的技术方案是：
一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，位于拧接机上的力传感器与变送器连接，力传感器的物理信号经变送器转变为标准模拟信号后进入现场PLC中，另一路接入工控机内PCI插槽里的高速数据采集卡中；进入现场PLC的标准模拟信号经PROFIBUS-DP网络传给主PLC，经模/数转换、标定后产生扭矩值，用于主拧接扭矩控制；位于现场的旋转编码器的固定部件固定在主机上，旋转部件与拧接机主轴固定连接，随拧接机主轴旋转而产生脉冲信号，脉冲信号经现场PLC及PROFIBUS-DP网络传给主PLC，经FM模块转换为圈数值实时输出；现场接入工控机上高速数据采集卡的标准模拟信号经高速数据采集卡的模/数转换器变成数字量，WINCC中嵌入的VC++程序将数字量运算后变换为扭矩值，同时WINCC通过接口模块经以太网卡和以太网交换机组成的以太网从主PLC获得实时圈数值，进而由VC++程序在HMI(用户操作界面)上绘出扭矩随圈数的变化趋势图，并将每个管子炉号，批号，规格，钢级，扣型等以及扭矩及圈数的过程数据保存在一个单独的EXCEL表格文件中并存入工控机的硬盘上，可以方便的备份和转移，并能随时打开文件，在EXCEL表格中再现拧接的曲线，用以抽查和追踪产品质量，便于生产管理。
本发明提出的接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，其结合了PLC及高速数据采集卡，可以同步的在屏幕上显示扭矩随圈数变化的曲线，方便操作工及时判断拧接的成功与否，提高了拧接效率。同时，由于将每个管子炉号，批号，规格，钢级，扣型等以及扭矩及圈数的过程数据保存在一个单独的EXCEL表格文件中并存入工控机的硬盘上，可以方便的备份和转移，并能随时打开文件，在EXCEL表格中再现拧接的曲线，用以抽查和追踪产品质量，便于生产管理。
附图说明
图1是本发明原理图。
图中：1、力传感器，2、变送器，3、现场PLC，4、工控机，5、高速数据采集卡，6、主PLC，7、旋转编码器，8、以太网卡，9、以太网交换机，10、HMI
具体实施方式
结合附图与实施例对本发明加以说明：
如图1所示，一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，位于拧接机上的力传感器1(型号如HBM公司的Z7AD1/10T)与变送器2(型号如HBM公司的AE301)连接，本实施例力传感器的物理信号大小为2mv/v，力传感器的物理信号经变送器2转变为标准模拟信号(本实例中为±10v)，标准模拟信号进入现场PLC 3(型号如西门子公司的ET200)，另一路接入工控机4(型号如研祥公司的MEC-9002)的PCI插槽内的高速数据采集卡5(型号如PCI-8310)；接入现场PLC 3的标准模拟信号经经PROFIBUS-DP网络传给主PLC 6(型号如西门子公司的S7-315DP2)，经模/数转换(A/D)变成数字量，一个从+27648到-27648的一个值，再经主PLC 6标定，所谓标定即是将上述的数字量根据力传感器的量程如+50000N到-50000N，进行换算得到实际的力值，力值乘以力臂后得到扭矩值，用于主拧接扭矩等控制；位于现场的旋转编码器7(型号如图尔克公司的EL58P1024Z530L10X6PR)的固定部件固定在主机上，旋转部件与拧接机主轴固定连接，随拧接机主轴旋转而产生脉冲信号，脉冲信号经现场PLC 3及PROFIBUS-DP网络传给主PLC 6，经FM模块转换为实时圈数值输出；现场接入工控机上高速数据采集卡的标准模拟信号经高速数据采集卡的模/数转换器变成数字量，WINCC中嵌入的VC++程序将数字量运算后变换为扭矩值，同时WINCC通过接口模块经以太网卡8(工控机内置)和以太网交换机9(型号如D-Link DES-1008A)组成的以太网从主PLC获得实时圈数值，进而由VC++程序在HMI 10(HMI即用户操作界面，如飞利浦液晶显示器)上绘出扭矩随圈数的变化趋势图，并将每个管子炉号，批号，规格，钢级，扣型等以及扭矩及圈数的过程数据保存在一个单独的EXCEL表格文件中并存入工控机的硬盘上，可以方便的备份和转移，并能随时打开文件，在EXCEL表格中再现拧接的曲线，用以抽查和追踪产品质量，便于生产管理。
所述的力传感器1内主要元件是一个电阻应变片，电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。当传感器受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。
变送器是将物理信号(比如温度、电流、压力、流量等)转变为标准模拟信号(±10v，4～20mA，等)的电子仪器。本发明采用的力变送器是随与力传感器相匹配的同一厂家产品，其型号为AE301；旋转编码器7为一种测量旋转圈数的装置，包括固定部件和旋转部件，固定部件通常为外壳，用来固定旋转编码器，旋转部件通常为一个空心或实心的轴，用来与主机上的旋转轴连接，旋转轴每转过一圈可产生数个脉冲信号，信号经传入PLC进行计算可得到旋转的圈数。
PCI高速数据采集卡5型号为PCI-8310，插入工控机的PCI总线插槽中，信号电缆从机箱外部直接接入。PCI-8310卡主要由模拟多路开关选通电路、差分放大器电路、模数转换电路和接口控制逻辑电路组成。
模拟多路开关选通电路由4片MPC508或同类产品及跨接器KJ1、KJ2组成，可以从32路单端信号或16路双端信号中任选一路，送入差分放大器。差分放大器电路由3个运算放大器以及相关的电阻、电容组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理；模数转换电路采用12位逐次逼近式A/D转换器，具有较高的转换速率和转换精度，A/D转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请，A/D转换器的模拟输入信号幅度由跨接器KJ3选择，A/D转换后的输出代码形式由跨接器KJ4选择，可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码；接口控制逻辑电路用来将PCI总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。
Claims (1)
1.一种接箍拧接扭矩图形实时显示及存档的方法，其特征在于：位于拧接机上的力传感器(1)与变送器(2)连接，力传感器(1)的物理信号经变送器(2)转变为标准模拟信号后一路进入现场PLC(3)中，另一路接入工控机(4)内PCI插槽里的高速数据采集卡(5)中；进入现场PLC(3)的标准模拟信号经PROFIBUS-DP网络传给主PLC(6)，经模/数转换、标定后产生扭矩值，用于主拧接扭矩控制；位于现场的旋转编码器(7)的固定部件固定在主机上，旋转部件与拧接机主轴固定连接，随拧接机主轴旋转而产生脉冲信号，脉冲信号经现场PLC(3)及PROFIBUS-DP网络传给主PLC(6)，经FM模块转换为圈数值实时输出；现场接入工控机(4)上高速数据采集卡(5)的标准模拟信号经高速数据采集卡的模/数转换器变成数字量，WINCC中嵌入的VC++程序将数字量运算后变换为扭矩值，同时WINCC通过接口模块经以太网卡(8)和以太网交换机(9)组成的以太网从主PLC(6)获得实时圈数值，进而由VC++程序在HMI(10)上绘出扭矩随圈数的变化趋势图，并将每个管子炉号，批号，规格，钢级，扣型等以及扭矩及圈数的过程数据保存在一个单独的EXCEL表格文件中并存入工控机(4)的硬盘上，可以方便的备份和转移，并能随时打开文件，在EXCEL表格中再现拧接的曲线，用以抽查和追踪产品质量，便于生产管理。
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|---|---|
| CN (1) | CN102169339B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103335766A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-10-02 | 天津钢管集团股份有限公司 | 特殊扣石油套管接箍拧接信息采集处理系统及扭矩标定方法 |
| CN103335835A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-10-02 | 中国空间技术研究院 | 一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法 |
| CN106500903A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-03-15 | 北京大学 | 一种基于扭矩信号的特殊扣拧接质量的监测方法 |
| CN114397867A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-04-26 | 山西正合天科技股份有限公司 | 一种基于物联网的工控机控制方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0018115A1 (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-29 | Charles W. Calhoun | Method and apparatus for measuring the makeup of a threaded connection |
| CN201239950Y (zh) * | 2008-08-01 | 2009-05-20 | 磐吉奥(湖南)工业有限公司 | 螺纹接头旋入机 |
| CN101579811A (zh) * | 2009-06-16 | 2009-11-18 | 济南齐鲁日兴机械有限公司 | 一种自动检测油管与管箍扭矩及螺纹深度的接箍拧接机 |
| CN201410619Y (zh) * | 2009-06-16 | 2010-02-24 | 济南齐鲁日兴机械有限公司 | 一种环保节能自动接箍拧接机 |
| EP2259015A1 (en) * | 2008-03-27 | 2010-12-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Device for measuring screw element at pipe end, system for measuring screw element and method for measuring screw element |
-
2011
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0018115A1 (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-29 | Charles W. Calhoun | Method and apparatus for measuring the makeup of a threaded connection |
| EP2259015A1 (en) * | 2008-03-27 | 2010-12-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Device for measuring screw element at pipe end, system for measuring screw element and method for measuring screw element |
| CN201239950Y (zh) * | 2008-08-01 | 2009-05-20 | 磐吉奥(湖南)工业有限公司 | 螺纹接头旋入机 |
| CN101579811A (zh) * | 2009-06-16 | 2009-11-18 | 济南齐鲁日兴机械有限公司 | 一种自动检测油管与管箍扭矩及螺纹深度的接箍拧接机 |
| CN201410619Y (zh) * | 2009-06-16 | 2010-02-24 | 济南齐鲁日兴机械有限公司 | 一种环保节能自动接箍拧接机 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《石油矿场机械》 20081231 陈金仪等 TN7-30型接箍拧接机研制与应用 第37卷, 第10期 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103335766A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-10-02 | 天津钢管集团股份有限公司 | 特殊扣石油套管接箍拧接信息采集处理系统及扭矩标定方法 |
| CN103335835A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-10-02 | 中国空间技术研究院 | 一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法 |
| CN103335835B (zh) * | 2013-07-08 | 2016-03-02 | 中国空间技术研究院 | 一种卡箍的使用性能试验装置、试验方法、装配参数的选择方法以及质量检验方法 |
| CN106500903A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-03-15 | 北京大学 | 一种基于扭矩信号的特殊扣拧接质量的监测方法 |
| CN106500903B (zh) * | 2016-09-19 | 2019-01-15 | 北京大学 | 一种基于扭矩信号的特殊扣拧接质量的监测方法 |
| CN114397867A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-04-26 | 山西正合天科技股份有限公司 | 一种基于物联网的工控机控制方法及系统 |
| CN114397867B (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 山西正合天科技股份有限公司 | 一种基于物联网的工控机控制方法及系统 |
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