CN110953484A - 基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统 - Google Patents

基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统 Download PDF

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孙睿
李义祥
谢隽
兰鹏
钱世玺
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Abstract

本发明公开了一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，包括至少一台上位机，上位机与控制器连接，Ⅰ号直流电源为控制器和阀门供电，Ⅱ号直流电源为压力计供电；阀门、温度计和压力计分别与控制器电信号连接。本发明系统可实时显示、存储、查询和导出各项工艺参数；可实时对超过报警限值的工艺参数进行报警，屏蔽状态下，不输出报警声音；通过点击不同的按钮，选择手动或自动控制阀门的开闭，保证整个工艺流程安全、顺利地进行，同时增强了灵活性；手动或自动控制阀门时，上位机软件接收到阀门开关到位反馈后或8s后，释放控制阀门的继电器，将阀门的电机断电，可保护阀门自身安全，以防烧毁电机。

Description

基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统
技术领域
本发明属于管道的数据采集和阀门控制领域，具体涉及一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统。
背景技术
专用设备在进行某项特殊工艺处理时，需要将各项工艺参数进行实时采集，在人机交互界面上显示，并具备报警、存储、查询等功能；同时，为保证整个工艺流程的顺利进行和工艺管路的安全性，需要自动控制某些阀门的开闭。目前，该工艺的控制过程，主要是通过现场的仪表读数，人工来判别是否手动开闭阀门，没有实现自动化，且不具备某些参数实时报警的功能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在不具备某些参数实时报警功能的缺点而提出的，其目的是提供一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，包括至少一台上位机，Ⅰ号直流电源、控制器、Ⅱ号直流电源、阀门、温度计和压力计；
上位机与控制器连接，Ⅰ号直流电源为控制器和阀门供电，Ⅱ号直流电源为压力计供电；阀门、温度计和压力计分别与控制器电信号连接。
在上述技术方案中，所述上位机与控制器之间通过以太网线连接，以太网网线为标准以太网双绞线网线。
在上述技术方案中，所述Ⅰ号直流电源通过电源线为控制器和阀门提供直流24V供电。
在上述技术方案中，所述Ⅱ号直流电源通过屏蔽双绞电源线为压力计提供直流24V供电。
在上述技术方案中，所述阀门通过开关量信号线将其开关量信号传送至控制器。
在上述技术方案中，所述温度计通过Ⅱ号信号线将温度信号传送至控制器。
在上述技术方案中，所述压力计通过Ⅰ号信号线将压力信号传送至控制器。
在上述技术方案中，所述上位机包括两台，一台为主机，一台为备机，两台上位机设置不同的报警限值。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，系统可实时显示、存储、查询和导出各项工艺参数；可实时对超过报警限值的工艺参数进行报警，屏蔽状态下，不输出报警声音；通过点击不同的按钮，选择手动或自动控制阀门的开闭，保证整个工艺流程安全、顺利地进行，同时增强了灵活性；手动或自动控制阀门时，上位机软件接收到阀门开关到位反馈后或8s后，释放控制阀门的继电器，将阀门的电机断电，可保护阀门自身安全，以防烧毁电机；用户可在两台上位机的界面中，设置不同的报警限，满足现场的需求，而互不影响。
附图说明
图1是本发明基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统的结构示意图；
图2是本发明基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统中控制器与上位机之间实时通讯的方法流程图；
图3是本发明基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统中阀门自动控制的方法流程图；
图4是本发明基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统中报警屏蔽的方法流程图。
其中：
1 上位机 2 以太网线
3 Ⅰ号直流电源 4 控制器
5 Ⅱ号直流电源 6 电源线
7 Ⅰ号信号线 8 屏蔽双绞电源线
9 阀门 10 温度计
11 压力计 12 开关量信号线
13 Ⅱ号信号线。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统及方法的技术方案。
实施例1
如图1所示，一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，包括至少一台上位机1，Ⅰ号直流电源3、控制器4、Ⅱ号直流电源5、阀门9、温度计10和压力计11；上位机1与控制器4连接，Ⅰ号直流电源3为控制器4和阀门9供电，Ⅱ号直流电源5为压力计11供电；阀门9、温度计10和压力计11分别与控制器4电信号连接。
所述上位机1与控制器4之间通过以太网线2连接，以太网网线2为标准以太网双绞线网线。
所述Ⅰ号直流电源3通过电源线6为控制器4和阀门9提供直流24V供电，电源线6为2*1mm2的线缆。
所述Ⅱ号直流电源5通过屏蔽双绞电源线8为压力计11提供直流24V供电，屏蔽双绞电源线8为RVVP 2*1*0.5mm2屏蔽双绞线。
所述阀门9通过开关量信号线12将其开关量信号传送至控制器4，开关量信号线12为RVVP 4*1*0.5mm2屏蔽双绞线。
所述温度计10通过Ⅱ号信号线13将温度信号传送至控制器4；所述Ⅱ号信号线13为RTD信号线，采用RVVP 4*1*0.5mm2屏蔽双绞线。
所述压力计11通过Ⅰ号信号线7将压力信号传送至控制器4；所述Ⅰ号信号线7为0～10V信号线，采用RVVP 2*1*0.5mm2屏蔽双绞线。
所述上位机1包括两台，一台为主机，一台为备机，可在两台上位机设置不同的报警限值，互不影响，上位机1采用研华工控触摸一体机，型号为UTC-515D-PE。上位机1负责人机交互，实时显示、屏蔽报警、存储、查询和导出各项工艺参数，同时控制阀门9的开闭并显示其开关状态。
所述Ⅰ号直流电源3采用型号为DR-120-24的明纬电源，。
所述控制器4采用型号为ET-87P8-TCP的泓格控制器，其带有2个以太网口，可以同时连接两台上位机1，控制器4负责采集压力计11的压力、温度计10的温度、阀门9的开关状态等工艺参数，控制工艺管道上的阀门和报警灯。
所述Ⅱ号直流电源5型号为4NIC-X48的朝阳电源。
所述上位机1采用LabVIEW作为上位机软件，上位机1与控制器4利用NI OPCServers实现实时通讯。
在LabVIEW中编写数据采集及处理程序和控制程序，主要是负责制作人机交互界面，对各项工艺参数进行显示、处理、存储、查询和导出这些工艺参数；对某些超过报警限值的工艺参数实时报警和屏蔽；通过点击不同的按钮，选择手动或自动控制阀门的开闭，来保证整个工艺流程的安全顺利进行；为保护阀门自身，上位机软件接收到阀门开关到位反馈后或8s后，释放控制阀门的继电器，将阀门的电机断电，以防烧毁电机。
NI OPC Servers负责将泓格控制器采集的数据，经过数据解析，传送至人机交互界面；同时将人机交互界面发出的控制指令，经过解析后通过Modbus协议传送至泓格控制器，进行控制阀门和报警灯，实现数据交互。
实施例2
以实施例1为基础，一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制的方法，包括：
(Ⅰ)控制器4与上位机1中监控界面的数据交互；
如图2所示，控制器4与上位机1之间通过NI OPC Servers实现实时通讯。
控制器4与上位机1中监控界面的数据交互，包括以下几个步骤：
S1：开始
S2：在开始菜单的NI中打开OPC NI Servers；
S3：右击空白处，新建通道命名为“HGOPC”；
S4：在驱动下拉菜单中选Modbus TCP/IP Ethernet，一直点击下一步，最后点击“完成”；
S5：在新建的通道“HGOPC”中新建3个设备，分别命名为“8DO”、“AI”、“DI16”；
S6：配置新建3个设备的ID；
S7：在各设备中新建标签，包含阀门9、温度计10和压力计11所有的变量；
S8：为各个标签配置Modbus地址，与各变量信号的输入地址一一对应；
S9：保存工程，命名为“Data OPC”；
S10：结束。
(Ⅱ)阀门的自动控制；
如图3所示，为阀门自动控制流程，以自动控制阀门DF01为例，说明在DF01联锁时，且压力P1连续2s超限时，若阀门处于打开状态时，自动关闭阀门；若阀门处于关闭状态时，阀门不动作。
自动控制阀门的方法包括以下步骤：
S11：开始；
S12：程序初始化，主要是释放继电器，防止阀门的电机处于上电状态；
S13：判断DF01是否处于联锁状态，若处于联锁状态，则进入S15；若处于非联锁状态，则进入S14；
S14：允许手动控制阀门，此时可手动控制阀门的开闭，若DF01处于联锁状态，则不能手动控制阀门的开闭；
S15：判断压力P1是否连续2s超限，若是，则进入S16；若否，则进入S18；
S16：判断阀门是否处于打开状态，若是，则进入S17；若否，则进入S18；
S17：关闭阀门，即关闭阀门的继电器闭合，给关闭阀门的电机上电；发出关闭阀门命令的同时，进入S20；
S18：阀门不动作，即阀门处于当前状态，不进行任何开闭操作；
S19：判断阀门是否返回关到位状态，若返回关到位状态信号，则进入S21；若未返回关到位状态信号，则在S19中循环判断；
S20：发出关闭阀门命令的同时，开始计时8s，然后进入S21；
S21：释放继电器，关闭阀门电机，以防电机长时间上电，烧毁电机和阀门；
S22：结束。
(Ⅲ)工艺参数在超限时，判断变量是否屏蔽，若变量属于屏蔽状态则不报警；若变量处于解屏蔽状态则报警。
如图4所示，为报警屏蔽方法流程图，主要是说明工艺参数在超限时，若变量属于屏蔽状态则不报警；若变量处于解屏蔽状态则报警，可根据现场情况，灵活选择是否超限报警，报警屏蔽的方法包含以下几个步骤：
S23：开始；
S24：从“报警上限”和“报警下限”获取变量的报警限值；
S25：获取各个工艺参数的变量数据；
S26：将各个变量数据与其报警上下限进行比较，若超限，则进入S27；若未超限，则进入S36；
S27：判断变量是否屏蔽，若屏蔽，则进入S33；若未屏蔽，则进入S28；
S28：变量的显示框为红色，表示变量超上限或超下限，进行颜色报警；
S29：判断“报警确认”按钮是否已按下，若是则进入S31；若未按下则进入S30；
S30：产生声音报警，点亮声光报警器；
S31：不产生声音报警，即不点亮声光报警器；
S32：生成报警信息，具体包括详细变量名称、发生报警的时间及当时的变量值，或已经报警确认的信息等；
S33：变量的显示框为灰色，表示该变量处于屏蔽状态；
S34：不产生报警；
S35：生成该变量已屏蔽的信息；
S36：判断变量是否屏蔽，若屏蔽，则进入S37；若未屏蔽，则进入S38；
S37：变量的显示框为灰色，表示该变量处于屏蔽状态；
S38：变量的显示框为绿色，表示该变量处于上下限之间，属于正常范围，即未超限；
S39：无报警；
S40：不生成任何信息；
S41：判断是否停止循环，若是，则进入S42；若否，则进入S24；
S42：结束。
本发明应用于专用设备在进行特殊工艺处理工程中对管道的数据采集和阀门控制，采集各项工艺参数，根据其是否超过报警限值，进行声光报警，以及自动控制阀门的开闭，保证整个工艺管路的安全。
本发明建立一套自动控制系统，通过数据采集模块实时采集各项工艺参数，利用LabVIEW编写人机交互界面，可实时显示、存储、查询和导出这些工艺参数，并对某些超过限值的工艺参数实时报警，实现自动控制阀门的开闭，保证整个工艺流程安全、顺利的进行。
本发明提供了一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，系统可实时显示、存储、查询和导出各项工艺参数；可实时对超过报警限值的工艺参数进行报警，屏蔽状态下，不输出报警声音；通过点击不同的按钮，选择手动或自动控制阀门的开闭，保证整个工艺流程安全、顺利地进行，同时增强了灵活性；手动或自动控制阀门时，上位机软件接收到阀门开关到位反馈后或8s后，释放控制阀门的继电器，将阀门的电机断电，可保护阀门自身安全，以防烧毁电机；用户可在两台上位机的界面中，设置不同的报警限，满足现场的需求，而互不影响。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：包括至少一台上位机(1)，Ⅰ号直流电源(3)、控制器(4)、Ⅱ号直流电源(5)、阀门(9)、温度计(10)和压力计(11)；
上位机(1)与控制器(4)连接，Ⅰ号直流电源(3)为控制器(4)和阀门(9)供电，Ⅱ号直流电源(5)为压力计(11)供电；阀门(9)、温度计(10)和压力计(11)分别与控制器(4)电信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述上位机(1)与控制器(4)之间通过以太网线(2)连接，以太网网线(2)为标准以太网双绞线网线。
3.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述Ⅰ号直流电源(3)通过电源线(6)为控制器(4)和阀门(9)提供直流24V供电。
4.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述Ⅱ号直流电源(5)通过屏蔽双绞电源线(8)为压力计(11)提供直流24V供电。
5.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述阀门(9)通过开关量信号线(12)将其开关量信号传送至控制器(4)。
6.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述温度计(10)通过Ⅱ号信号线(13)将温度信号传送至控制器(4)。
7.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述压力计(11)通过Ⅰ号信号线(7)将压力信号传送至控制器(4)。
8.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的设备管道检测及控制系统，其特征在于：所述上位机(1)包括两台，一台为主机，一台为备机，两台上位机(1)设置不同的报警限值。
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