金屬管浮子流量計檢測控制系統(tǒng)的軟硬件升級研制

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，上海自儀公司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，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。 本研究對傳統(tǒng)浮子流量計檢測控制系統(tǒng)革新，上海自儀公司開發(fā)研制了金屬管浮子流量計的智能檢測控制系統(tǒng)。

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，非常常用的電遠(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的角位移，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、人機界面友好。 因此， 本系統(tǒng)開發(fā)中采用了以研華工控機 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)， 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時采集與控制。

研華工控機 IPC-610 采用 19" 加固型 4U 上架式機箱，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 I/O接口，機箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài) LED 指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運行情況，兩個過濾冷卻風(fēng)扇可在整個機箱內(nèi)維持正的空氣循環(huán)。 由于以上特點， 使得 IPC-610 擁有很強的防干擾、 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)。 本系統(tǒng)主機選用研華 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，與主機進(jìn)行信息交互，由工控機 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、抗干擾能力強等特點，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的高壓液體測量，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，流體的非常低工作壓力應(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。 本系統(tǒng)溫度傳感器選用 JWB／P 一體化溫度變送器，輸出 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號至工控機信號采集系統(tǒng)，檢測精度高。 壓力傳感器選用 JYB-KO-PAG 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、測量等方案高速運行，也可單獨生

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，有功能強大的輔助工具 , 如 : 可以設(shè)置斷點，可以使程序動畫式運行以觀察程序的運行細(xì)節(jié)，還可以單獨運行等。 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。

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，具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性等優(yōu)點，性價比高。 實踐證明，該智能型檢測控制系統(tǒng)應(yīng)用于重慶耐德工業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的金屬管浮子流量計后，上海自儀公司大大提高了其流量計在實際應(yīng)用中的檢測精度和穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)效益顯著。