NI PXI Express平台构建石油管挤毁试验机安全高效控制系统

本文档详细探讨了基于NI PXI Express (PXIe) 平台的石油管复合挤毁试验机控制与数据采集系统的搭建方案。在这个系统中，关键的需求包括模拟量输入输出(AI和AO)、数字量输入输出(DI和DO)以及对多种物理量数据的高效采集，尤其是在高压、大负载的复合挤毁实验中，系统的安全性和稳定性至关重要。 首先，为了确保实验人员安全和硬件设备保护，系统采用了集中式的控制架构。所有硬件被安置在一台现场主控制柜中，该控制柜位于距离实验区域8米的坑洞角落，远离可能的危险源。主控制柜通过PXIe-8375x4和PCIe-8375x4MIX卡连接到30米长的光纤，实现与控制室内的工业控制计算机的远程通信，实现了非接触式的远程操控，有效防止了意外触电或其他物理损伤的风险。 其次，数据稳定性的提升是另一个重要考量。由于传感器通常安装在试样附近，长距离导线可能导致信号质量和干扰问题。选择在实验地坑中的主控制柜可以减少这些影响，因为PXIe机箱通过MIX通讯卡和光纤与控制室的计算机进行高速、低噪声的数据传输。 系统所需的核心板卡包括： 1. PXIe-6363X多功能卡：提供32路±10V模拟输入、4路±10V模拟输出、48路5V数字I/O和4路32位计数器。模拟输入用于监控执行子系统的传感器信号，模拟输出则用于控制液压油源、高压泵等执行元件，尽管部分数字I/O功能未被利用。 2. PXI-6515数字I/O卡：作为32通道的24伏工业数字I/O卡，主要负责控制实验过程中的开关动作，如电机的启动和停止，以确保实验流程的精确执行。 在整个系统设计中，除了硬件选择，还强调了MIX通讯卡与工业控制计算机的兼容性，这是确保整个系统稳定运行的关键因素。综上，本文档详述了一个高度集成、安全可靠的石油管复合挤毁试验机控制系统构建方法，兼顾了实验操作的安全、硬件的保护以及数据的准确采集。