一种六氟化硫设备状态检测移动试验系统的制作方法

本发明涉及六氟化硫
技术领域：
，特别是一种六氟化硫设备状态检测移动试验系统。
背景技术：
：六氟化硫气体分解产物由于其不稳定性，在采样的过程中容易受到外界环境的干扰，导致实验室测试结果与实际情况存在差异，同时目前现场六氟化硫分解产物检测能力有限，无法准确判定设备内部故障的性质和程度，因此，有必要研制六氟化硫设备状态检测移动试验系统，使之具有六氟化硫分解产物全组分分析能力。技术实现要素：有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种六氟化硫设备状态检测移动试验系统，可以灵活的实现现场设备sf6气体相关数据检测。本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种六氟化硫设备状态检测移动试验系统，它包括有：色谱仪、工控机、自动化控制系统plc和检测仪表管路系统；所述色谱仪、自动化控制系统plc和检测仪表管路系统均与所述工控机连接；所述自动化控制系统plc包括有气路选择电磁阀、质量流量计、真空泵和排气系统；所述气路选择电磁阀、质量流量计、真空泵和排气系统均与工控机连接；所述检测仪表管路系统包括有温湿度测量仪、分解物测量仪、纯度测量仪和试管检测模块；所述分解物测量仪分别与所述工控机和纯度测量仪连接；所述纯度测量仪还与所述温湿度测量仪连接；所述温湿度测量仪还与所述试管检测模块连接；所述试管检测模块还与所述工控机连接。进一步，所述试验系统还包括有三通电磁阀，所述三通电磁阀通过中间继电器与所述自动控制化系统plc连接；所述三通电磁阀还与试管检测模块连接。进一步，所述试验系统还包括有质量流量计，所述质量流量计通过ad端口与自动化控制系统plc连接，用于将流量信号通过plc的ad端口上传至工控机，并同时接收自动化控制系统plc通过da端口输出的控制信号。进一步，所述试验系统还包括有真空反馈模块，所述真空反馈模块通过ad端口与自动化控制系统plc连接，用于将真空反馈信号通过plc的ad端口上传至工控机；并同时接收自动化控制系统plc通过da端口输出的控制信号。进一步，所述色谱仪为安捷伦7890色谱仪，所述温湿度测量仪为601fd，所述分解物测量仪为601fa，所述纯度测量仪为500fp。进一步，所述工控机还与外部电源连接，所述外部电源为交流220v或发电机电源。由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：(1)采用嵌入式工作控制计算机，将整个检测车的数据都集中采集到本计算机上，进行数据存储、分析、打印等。并留有网络接口，便于进行数据远传；(2)可以灵活的实现现场设备sf6气体相关数据检测；(3)通过阀门控制不同仪表的管道接通，实现不同数据的现场采集分析；(4)通过上位机软件，实现集中式的数据监测分析及存储；(5)通过相应的管路设计及仪表实现对现场sf6气体相应的参数测量，同时通过485总线将测量的数据上传给上位机进行实时的数据显示和存储。自动控制系统用于自动控制相应的检测气路和辅助设备的运行。整个系统只需操作者控制上位机就能实现全部的检测工作，同时气体参数检测仪表可以方便的从安装外壳卸下进行独立使用，实现集中检测和独立检测的结合。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。附图说明本发明的附图说明如下：图1为六氟化硫设备状态检测移动试验系统的连接框图。图2为六氟化硫设备状态检测移动试验系统的管路结构示意图。图3为六氟化硫设备状态检测移动试验系统的电气设计框图。图4为仪表通信电气连接示意图。图5为六氟化硫设备状态检测移动试验系统供电及被控设备电路示意图。图6为质量流量计控制流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例，如图1至图6所示；一种六氟化硫设备状态检测移动试验系统，它包括有：色谱仪、工控机、自动化控制系统plc和检测仪表管路系统；色谱仪、自动化控制系统plc和检测仪表管路系统均与工控机连接；自动化控制系统plc包括有气路选择电磁阀、质量流量计、真空泵和排气系统；气路选择电磁阀、质量流量计、真空泵和排气系统均与工控机连接；检测仪表管路系统包括有温湿度测量仪、分解物测量仪、纯度测量仪和试管检测模块；分解物测量仪分别与工控机和纯度测量仪连接；纯度测量仪还与温湿度测量仪连接；温湿度测量仪还与试管检测模块连接；试管检测模块还与工控机连接。试验系统还包括有三通电磁阀，三通电磁阀通过中间继电器与自动控制化系统plc连接；三通电磁阀还与试管检测模块连接。试验系统还包括有质量流量计，质量流量计通过ad端口与自动化控制系统plc连接，用于将流量信号通过plc的ad端口上传至工控机，并同时接收自动化控制系统plc通过da端口输出的控制信号。试验系统还包括有真空反馈模块，真空反馈模块通过ad端口与自动化控制系统plc连接，用于将真空反馈信号通过plc的ad端口上传至工控机；并同时接收自动化控制系统plc通过da端口输出的控制信号。色谱仪为安捷伦7890色谱仪，温湿度测量仪为601fd，分解物测量仪为601fa，纯度测量仪为500fp。工控机还与外部电源连接，外部电源为交流220v或发电机电源。系统主要由两部分组成：检测仪表及相应的管路系统和自动化控制系统构成。仪表及相应的管路系统是整个系统的核心，通过相应的管路设计及仪表实现对现场sf6气体相应的参数测量，同时通过485总线将测量的数据上传给上位机进行实时的数据显示和存储。自动控制系统用于自动控制相应的检测气路和辅助设备的运行。整个系统只需操作者控制上位机就能实现全部的检测工作，同时气体参数检测仪表可以方便的从安装外壳卸下进行独立使用，实现集中检测和独立检测的结合。由于系统是测量sf6气体，且不同的仪表对进气和出气的压力流量等要求不同，为了保证各个仪表能够互不影响，保证测量精度，需要对整个系统管路进行细致的设计，从而保证各种功能的实现。整个系统的管路设计如图2所示。下面结合系统管路设计，分别对各个气路进行分析。(1)抽真空气路设计：该气路主要由手动阀和真空泵构成，其主要作用是对从设备到进气口之间的管路进行抽真空操作，从而保证系统测量时减少排空时间，使得仪表尽快进入测量状态从而减少排气量。将抽真空接口放在手动主阀门之前，在抽真空操作时关闭手动主阀门，防止抽真空时损害仪表设备。同时在真空泵主入口处留置了备用接口，供外接钢瓶设备抽真空，不用时关闭该阀门即可。(2)仪表测量气路设计：温湿度、分解物和纯度测量仪表分别采用601fd、601fa和500fp，设计时为气路增加了不锈钢控制阀，保证设备在最佳的工作条件下工作，从而进一步保证测量的精度。(3)色谱仪气路设计：由于安捷伦7890色谱仪具有内部稳压恒流功能，只需为其安置气路外加手动阀门来控制气路即可。(4)试管法测量气路设计：根据试管对气路的要求在其前级安装质量流量阀及三通电磁阀，通过质量流量阀精确控制进气量同时通过三通阀外接一路排气管路，排气管路主要用于系统进行试管测量初期排出管道气体，保证测量的准确性。(5)各个仪表设备出气口都采用与出气管成45度倾角的管道设计，从而防止气体回流，保证测量精度。同时在出气口加装气体处理装置，将有毒气体吸附过滤，保护人身安全，减少对环境的污染。整个系统采用外接电源(现场ac220v或发电机)供电方式，根据现场的不同情况进行选择。自动系统控制有上位机组态软件与plc及其扩展电路共同控制完成，上位机根据操作员的输入命令控制试管流量和真空泵的工作，同时实时监测仪表运行数据并自动显示。整个系统电气设计由如图3所示。整个系统的总控部分在工控机上位机组态软件上，仪表部分和plc控制部分分别通过485协议与工控机连接通信，数据仪表的实时测量数据连续上传到组态显示，同时通过输入相应指令控制plc及其扩展电路工作，plc通过数字输出端口控制中间继电器从而控制真空泵和三通电磁阀动作，通过da端口输出控制信号给质量流量计，控制质量流量计的输出流量；流量和真空度反馈信号通过plc的ad端口上传。本系统使用的电子质量流量计是专为使用sf6气体而优化设计。采用热式原理，以毛细血管取样方式测量质量流量，无需温度、压力及平方根修正，具体为bestace质量流量计。电子流量控制模块由流量传感器和流量控制阀组成闭环反馈系统，从电子流量计传过来的流量信号经过放大运算和设定的流量值进行运算，如果流量传感器的反馈达不到设定值，则相应自动调整控制阀，从而保证流量稳定在设定值。dsn系列气体质量流量控制器，即称massflowcontroller(缩写为mfc)，不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，可根据需要进行流量设定，mfc自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。简单地说，质量流量控制器就是一个稳流装置，是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。本发明选取瑞士威科rl—8型真空泵，220vac供电，特有防止气体逆流，机油流失设计。设计特大加油阀门口，方便加油。特有设计减小泵运行冲击震动。在设计方面容易保养及维修。设计有绝缘外壳保护，保证工作更安全。为使仪器牢固固定和方便拆卸携带使用，主要柜体部件全部采用金属钣金件制作，仪器安装固定采用活动式连接。金属板金件采用表面喷塑处理，使金属钣金件具有很好的抗震、防腐性能。本发明中的试管检测气路采用美国parker两位三通电磁换向阀切换，聚四氟材质确保气路不受so2、h2s腐蚀，同时较好的避免气体吸附，保证测量的精确度。电磁阀性能指标如下：材质：不锈钢；耐压：100psig；工作电压：dc24v；工作电流：<500ma。本发明中的plc及其扩展模块为s7—200系列plc将微处理器、集成电源和数字io集成在一个封装内，主控模块cpu集成了24输入/16输出共40个数字量io点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量或35路模拟量。13k字节程序和数据存储空间。6个独立的30khz高速计数器，2路独立的20khz高速脉冲输出，具有pid控制器。2个rs485通讯编程口，具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力。主要应用于复杂的中小型控制系统。为了控制质量流量计并接收反馈信号，扩展了模拟量扩展模块em235提供模拟量的输入输出功能。可实现物理点数4路模拟量输入、1路模拟量输出。plc主控模块性能参数如表1所示。表1plc主控模块性能参数型号通讯端口通讯方式功率工作电压i/o数量体积(mm)cpu2262个rs485ppi25瓦dc24v24入/16出190×80×62控制系统主要设备功能参数如下表2所示。表2控制系统主要设备功能参数本系统设计采用了modbus协议。电气接线图如图4所示。自动化控制部分电气系统主要由供电及控制电路和plc主控模块。整个系统采用外接电源(现场ac220v或发电机)供电方式。供电电路如图5所示。外接ac220v进来后给工控机、显示器、色谱和开关电源供电。开关电源产生dc24v给plc及其扩展电路供电。ka1和ka2为中间继电器，通过plc输出口可以自动控制真空泵和三通电磁阀的电源。plc控制部分设计方案主要包括真空泵、三通电磁阀和质量流量计控制电路。plc主控模块的数字量输出口q0.0和q0.1连接中间继电器ka1和ka2，通过软件控制数字输出口输出dc24v，从而控制继电器的导通或关闭。扩展模块em235控制质量流量计的工作。质量流量计db9针接口，各引脚功能定义如下：1.24vdc电源负极2.设定点信号输入负极3.4—20ma输出正极4.0—5vdc输出正极5.设定信号输入正极6.空脚7.24vdc电源正极8.输出负极9.本地设定点信号其中，1和7引脚分别为电源负和电源正极，接开关电源24vdc；2和5为流量计控制信号0—5v输入，因em235模拟输出端口v0输出0—10v，与流量计物理信号不对应，故将控制信号接到em235io输出管脚，输出0—20ma，通过250欧电阻变换为0—5v，对流量进行控制；4和8为流量计反馈信号0—5v输出，接em235模块ai0输入端，对流量信号反馈确保流量计工作正常。plc226和em235供电接开关电源24vdc。该部分控制原理如下：在组态软件界面设置测量容量和流速后，系统会自动计算测量时间，点击“启动试管测量”按钮，系统首先以最大流量对试管测量旁路进行吹扫一分钟，排除上次测量残余气体。然后再开始测量流程，打开换向电磁阀，以设定测量时间和流速对试管进行测量，测量完毕后关闭流量计和电磁阀。控制流程如图6所示。三通电磁阀默认状态下吹扫旁路常通，只有切换到测量状态时才使电磁阀上电，使气路换向到测量试管测量通道。本发明采用嵌入式工作控制计算机，将整个检测车的数据都集中采集到本计算机上，进行数据存储、分析、打印等。并留有网络接口，便于进行数据远传；可以灵活的实现现场设备sf6气体相关数据检测；通过阀门控制不同仪表的管道接通，实现不同数据的现场采集分析；通过上位机软件，实现集中式的数据监测分析及存储；通过相应的管路设计及仪表实现对现场sf6气体相应的参数测量，同时通过485总线将测量的数据上传给上位机进行实时的数据显示和存储。自动控制系统用于自动控制相应的检测气路和辅助设备的运行。整个系统只需操作者控制上位机就能实现全部的检测工作，同时气体参数检测仪表可以方便的从安装外壳卸下进行独立使用，实现集中检测和独立检测的结合。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页12