《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于臺達(dá)自動化的水表自動檢定裝置
周 兵 張宏魁
摘要: 介紹靜態(tài)容積法水表檢定裝置自動控制原理,用差壓變送器測工作量器液位,可編程控制器PLC作為檢測和控制設(shè)備,組態(tài)軟件和計算機(jī)進(jìn)行工作過程管理、數(shù)據(jù)計算和處理,最終自動形成檢定結(jié)果,并打印檢定結(jié)果。
Abstract:
Key words :

 1  引言


        基于臺達(dá)PLC技術(shù)的靜態(tài)容積法水表檢定裝置可以檢定磁電水表(帶遠(yuǎn)傳)和普通水表。自動檢定裝置通過友好的監(jiān)控界面,形象逼真的模擬現(xiàn)場設(shè)備布局和動態(tài)工作情況。裝置具有參數(shù)設(shè)置和修改功能。裝置實(shí)時獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進(jìn)行及時處理、動態(tài)顯示。同時將采集到的各種數(shù)據(jù)保存到特定的歷史數(shù)據(jù)庫中,并自動填寫檢定數(shù)據(jù)表格并打印檢定結(jié)果。


2  設(shè)計條件


2.1 法定設(shè)計依據(jù)


        本項目根據(jù)國家計量檢定規(guī)程“JJG164-2000”《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》,“JJG634-94”《標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》,“JJG162-94”,《水表及其試驗(yàn)裝置檢定規(guī)程》設(shè)計和制造而成。


2.2 檢定裝置結(jié)構(gòu)


        工作量器結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作量器分別為:10 L、20 L、100 L、300 L四種規(guī)格,可分別檢定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)容積的流量儀表。

 

 2.3 換算關(guān)系

(1)標(biāo)準(zhǔn)工作量器的容積、標(biāo)尺值、計量頸每毫米容積值關(guān)系,參見表1所示。
    
表1標(biāo)準(zhǔn)工作量器的容積、標(biāo)尺值、計量徑每毫米容積值關(guān)系表 


(2)工作量器在實(shí)際工作中標(biāo)準(zhǔn)容積的換算公式:


 V實(shí)  = V標(biāo)+(L實(shí)-L標(biāo))*α


其中:


V實(shí):檢定時經(jīng)水表注入工作量器的實(shí)際水量。
V標(biāo):工作量器的標(biāo)準(zhǔn)值。
L實(shí):計量頸的實(shí)際值。
L標(biāo):工作量器標(biāo)準(zhǔn)容積下的計量頸示值。
α: 計量頸計量頸每毫米容積值。

(3)示值誤差公式[3]


 其中:


δ:基本誤差。
V示:檢定時水表記錄的水量。
V實(shí):檢定時經(jīng)水表注入工作量器的實(shí)際水量。


3 裝置原理設(shè)計


3.1 裝置原理


  系統(tǒng)框圖如圖2所示。把水表水平地安裝在試驗(yàn)臺上,用水表允許的公稱流量通水,排除水表和出水管中的空氣,同時使水表指針平穩(wěn)轉(zhuǎn)動一段時間。然后把水流量調(diào)節(jié)到規(guī)定的流量值,將工作量器的水放到零位或某一分度線,啟動換向器電磁閥和相應(yīng)的測量控制電磁閥,于水表指線同步,切換水流使其注入工作量器,記錄水表的起始值。當(dāng)水表指針達(dá)到預(yù)先規(guī)定的分度時,再切換水流,待工作量器的水位靜止后讀數(shù),水表運(yùn)行水量和工作量器的實(shí)際水量采集到計算機(jī)里,此時,計算機(jī)將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行處理,得到相應(yīng)點(diǎn)的基本誤差,依次進(jìn)行其它檢定點(diǎn)的檢定。當(dāng)所有的檢定點(diǎn)檢定完畢,計算機(jī)將最終的檢定結(jié)果進(jìn)行處理,并進(jìn)行打印檢定結(jié)果。

 

3.2差壓變送器水位測量電路


        電路圖如圖3所示。差壓變送器采用橫河川儀有限公司生產(chǎn)的EJA110型,它是高精度(±0.075%、連續(xù)工作五年不需調(diào)校、溫度和靜壓影響忽略不計)兩線制差壓變送器,作用是將工作量器的水位信號變成4~20mADC電流信號,這個電流信號與DFP-1100M型配電器連接,配電器一方面為現(xiàn)場安裝的兩線制EJA110型差壓變送器提供一個隔離的電源,同時又將兩線制變送器送來的4~20mADC信號轉(zhuǎn)換成與之隔離的1~5VDC信號,這個1~5VDC電壓信號給可編程控制器,作為自動控制的標(biāo)準(zhǔn)信號。

 

4  PLC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計


        可編程控制器(PLC)主機(jī)選用臺達(dá)DVP-ES/EX/SS系列可編程序控制器DVP14SS11R2。電源電壓:24VDC;輸入點(diǎn)數(shù):8點(diǎn);輸出點(diǎn)數(shù):6點(diǎn);輸出形式:繼電器。模擬輸入模塊選用臺達(dá)DVP-04AD型。模擬輸入范圍±10V,數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍±2000,解析度12bit。[2]輸入、輸出口及存儲單元分配見表2所示。CPU模塊電路設(shè)計如圖4所示,擴(kuò)展模塊電路圖5所示,程序框圖如圖6所示。  

5 自動檢定裝置組態(tài)


5.1 組態(tài)王軟件


        組態(tài)軟件選用北京亞控科技發(fā)展有限公司的組態(tài)王軟件6.51。它是運(yùn)行在WindowsNT/2000/XP中文操作系統(tǒng)上的商品化工業(yè)測控組態(tài)軟件,具有完善的圖形界面生成功能,可以形象逼真的描繪工業(yè)現(xiàn)場。提供了功能齊全的控件和控件函數(shù)以及多種I/O驅(qū)動程序。


5.2 組態(tài)王通信參數(shù)和設(shè)備配置


   (1)通信參數(shù): 波特率:9600;數(shù)據(jù)位:7;奇偶效驗(yàn):偶效驗(yàn);停止位:1;通信超時:3000毫秒;通信方式:RS232。
   (2)設(shè)備配置:設(shè)備生產(chǎn)廠家:巨騰anco;設(shè)備名稱:delta;設(shè)備邏輯名稱:PLC;設(shè)備地址:1;通信方式:串口(COM1)。


5.3 PLC組態(tài)鏈接變量


組態(tài)王變量與可編程控制器寄存器對應(yīng)關(guān)系對應(yīng)關(guān)系見表3所示。

表3  組態(tài)王的變量與可編程控制器寄存器對應(yīng)關(guān)系


5.4 界面設(shè)計


        (1)檢定裝置啟動及標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)際值界面如圖7所示。量器標(biāo)準(zhǔn)容積、標(biāo)準(zhǔn)容積標(biāo)尺、實(shí)際容積標(biāo)尺、毫米當(dāng)量、實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)容積、被檢表頻率、被檢表瞬時流量、控制液位、頻率累積、電流累積、工作時間為模擬值輸入連接;頻率系數(shù)、電流系數(shù)、液位設(shè)定為模擬值輸入輸出連接。

 
        “實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)容積計算”、“大罐啟動”、“小罐啟動”、“停止”、“總清零”按鈕為彈起時命令語言連接,限于篇幅限制具體命令語言略寫。

 圖7 檢定裝置啟動及標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)際值界面

        (2)檢定點(diǎn)選擇界面如圖8所示。用一個單選按鈕控件來實(shí)現(xiàn)檢定點(diǎn)的選擇[1]??丶Q:檢定點(diǎn)選擇;變量名稱:檢定次數(shù);標(biāo)題數(shù)據(jù):公稱流量、分界流量、最小流量。


        限于篇幅“頻率數(shù)據(jù)填表”、“電流數(shù)據(jù)填表”按鈕為彈起時命令語言連接略。

        (3)數(shù)據(jù)存儲、打印界面如圖9所示。數(shù)據(jù)存儲、打印用列表式組合框控件和一些按鈕來實(shí)現(xiàn)[1]。列表式組合框控件,控件名稱:列表框;變量名稱:檢定記錄次數(shù)。
限于篇幅“數(shù)據(jù)存儲”、“數(shù)據(jù)讀取”、“增加”、“清除”、“打印設(shè)置”、“打印預(yù)覽”按鈕為彈起時命令語言連接。具體命令語言略。

 

6 結(jié)束語


        靜態(tài)容積法水表自動檢定裝置,采用先進(jìn)的可編程控制器和組態(tài)軟件技術(shù),杜絕人工操作造誤差,大大提高了水表檢定的效率和準(zhǔn)確性。通過在遼河油田興隆臺采油使用,取得了較好的效果。


參考文獻(xiàn)
[1]北京亞控科技發(fā)展有限公司. 組態(tài)王Version6.51使用手冊[M],2005.
[2]中達(dá)電通股份有限公司. DVP可編程序控制器使用手冊[M],2006.
[3]浙江省計量檢定所.水表及其試驗(yàn)裝置檢定規(guī)程JJG162-94,1985:14.
[4]張?zhí)┴S.水表及其檢定.北京:中國計量出版社,1990:155

 

 

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