摘要:針對目前國內(nèi)浮子流量計精度差技術(shù)落后的現(xiàn)狀,對傳統(tǒng)浮子流量計實(shí)施技術(shù)改革,研制智能金屬管浮子流量計檢測控制系統(tǒng)，采用研華工控機(jī)IPC610硬件配以KingView組態(tài)王應(yīng)用軟件平臺開發(fā)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時采集與處理,大大提高金屬管浮子流量計的檢測精度和穩(wěn)定性。
浮子流量計又稱轉(zhuǎn)子流量計,是經(jīng)典的變面積式流量計,是以浮子在垂直錐形管內(nèi)隨著流量變化而升降,改變它們之間形成的流通環(huán)隙面積作流量測量依據(jù)的體積流量儀表。因其結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠，壓損小且穩(wěn)定,可測低速流速介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),一直廣泛應(yīng)用于氣體液體的流量測量和自動控制系統(tǒng)中。目前,我國浮子流量計的大部分市場被進(jìn)口和合資的產(chǎn)品占據(jù)，國內(nèi)的浮子流量計技術(shù)普遍停留在中低水平,特別是精度、量程等關(guān)鍵指標(biāo)與國外仍存在差距。
1金屬管浮子流量計概述
浮子流量計按其錐形管制造材料的不同,可分為玻璃管、塑料管和金屬管三種。金屬管浮子流量計相對于玻璃管和塑料管而言，沒有錐管破裂的風(fēng)險,使用溫度和壓力范圍更寬,而且還具有玻璃管和塑料管浮子流量計沒有的信號遠(yuǎn)傳功能，因此應(yīng)用更加廣泛。按其信號傳輸?shù)姆绞讲煌饘俟芨∽恿髁坑嬘址譃榫偷刂甘拘秃瓦h(yuǎn)傳型。就地指示型即通過指針直接指示流量。遠(yuǎn)傳型又分為氣遠(yuǎn)傳和電遠(yuǎn)傳兩種，氣遠(yuǎn)傳浮子流量計的特性與電遠(yuǎn)傳浮子流量計相似，只是遠(yuǎn)傳信號是0.02~0.1MPa的氣壓信號。目前信號遠(yuǎn)傳方式還是以電遠(yuǎn)傳為主,最常用的電遠(yuǎn)傳金屬管浮子流量計的結(jié)構(gòu)是在就地指示型的基礎(chǔ)上,再通過特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動差動變壓器或者角傳感器等，將浮子的位置信號轉(zhuǎn)換為差動變壓器的鐵芯或者角位移傳感器等角位移,再轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓信號輸出。工業(yè)生產(chǎn)中,金屬管浮子流量計主要用于復(fù)雜、惡劣環(huán)境條件下對高溫、高壓介質(zhì)及其他各種介質(zhì)條件的流量測量。它除了用于工業(yè)原料配比計量外，還能傳輸標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行過程控制.流量檢測或直接與記錄儀和顯示儀配套使用、計量累計流量等。
2智能檢測控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
金屬管浮子流量計可進(jìn)行氣體和液體的流量測量。在金屬管浮子氣體流量計檢測控制系統(tǒng)中,對溫度、壓力.流量等數(shù)據(jù)均有較高的精度要求,且要求工作狀態(tài)穩(wěn)定、可靠性高、人機(jī)界面友好。因此，采用了以工控機(jī)IPC610系列的硬件系統(tǒng)配以KingView組態(tài)王應(yīng)用軟件平臺構(gòu)成智能型檢測控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時采集與控制。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
研華工控機(jī)IPC--610采用19”加固型4U.上架式機(jī)箱,配置有14插槽無源底板或工業(yè)級母板,抗沖擊磁盤驅(qū)動器托架可支持3個5.25"和1個3.5"的磁盤驅(qū)動器,前端配備2個USB和PS/2鍵盤1I/0接口,機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài)LED指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況,兩個過濾冷卻風(fēng)扇可在整個機(jī)箱內(nèi)維持正的空氣循環(huán)。由于以上特點(diǎn)，使得IPC-610擁有很強(qiáng)的防干擾、防塵、防震、防擾流的能力,廣泛應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的工業(yè)控制系統(tǒng)。主機(jī)選用研華IPC610P4,包括主板、各種輸入模塊以及RS-485通信模塊。由各路各類型傳感器(溫度、壓力、流量脈沖)、顯示控制功能模塊、測量控制模塊、模擬量輸入接口、數(shù)字量輸入接口及RS-485通信接口構(gòu)成的不同功能智能單元,與主機(jī)進(jìn)行信息交互，由工控機(jī)CPU統(tǒng)一協(xié)調(diào)、指揮和處理任務(wù)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既滿足了各種模擬量和數(shù)字量的測控要求，而且采用RS.-485通信方式，具有傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)容量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),很好地解決了系統(tǒng)中大功率設(shè)備可能造成的干擾,從而保證了整個系統(tǒng)的精度要求。
金屬管浮子流量計可用于較高壓力的氣體和溫度超過沸點(diǎn)的高壓波體測量，但要求被測流體的工作壓力和溫度應(yīng)低于儀表規(guī)定的額定值。當(dāng)流體溫度較高時,必須要降低其額定壓力。同時,流體的最低工作壓力應(yīng)高于壓力損失2倍以上，以防用于氣體計量時壓力過低產(chǎn)生浮子跳動，導(dǎo)致精度下降。因此,為保證金屬管浮子流量計正常工作,需對流體的溫度和壓力應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。溫度傳感器選用一體化溫度變送器，輸出4--20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號至工控機(jī)信號采集系統(tǒng)檢測精度高。壓力傳感器選用壓力變送器，適應(yīng)壓力范圍廣,防護(hù)等級高。流量傳感器采用電遠(yuǎn)傳方式,將浮子的位置信號轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出到工控計算機(jī)中。
3智能檢測控制系統(tǒng)軟件開發(fā)
在軟件開發(fā).上,采用我國廣泛應(yīng)用的KingView組態(tài)王軟件。KingView軟件整合了滿足GPIB、VXI、PXI.RS--232和RS-485以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件通;信的全部功能，同時還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件所產(chǎn)生的32位編譯程序,可使數(shù)據(jù)采集、處理、測試、測量等方案高速運(yùn)行,也可單獨(dú)生成可執(zhí)行文件。由于KingView基于圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境,有功能強(qiáng)大的輔助工具,如:可以設(shè)置斷點(diǎn),可以使程序動畫式運(yùn)行以觀察程序的運(yùn)行細(xì)節(jié),還可以單獨(dú)運(yùn)行等。這些功能均使程序的調(diào)試和開發(fā)更為簡捷,其編程的靈活性和完善的性能大大方便了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。工程技術(shù)人員可使用自己熟悉的術(shù)語、圖表和概念以及圖形化的符號.而不是文本的語言來描述程序,構(gòu)成自己的工程控制系統(tǒng),使得開發(fā)難度和復(fù)雜性大大降低,這有效縮短了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)時間,其效率之高,是傳統(tǒng)編程方式無法比擬的。
基于KingView組態(tài)王監(jiān)控軟件開發(fā)平臺,我們設(shè)計出金屬管浮子流量計的智能檢測控制系統(tǒng)軟件。軟件流程圖及軟件功能結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。
4結(jié)語
該金屬管浮子流量計智能檢測控制系統(tǒng)集計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)于一體,形成一-種新型控制方式,具有精度高穩(wěn)定性好、可靠性等優(yōu)點(diǎn),性價比高。實(shí)踐證明,該智能型檢測控制系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)的金屬管浮子流量計后,大大提高了其流量計在實(shí)際應(yīng)用中的檢測精度和穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
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