上海磊騰自動(dòng)化科技有限公司是專業(yè)從事流量?jī)x表的研發(fā)、制造、銷售及服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。上海磊騰以“科技領(lǐng)先、質(zhì)量第一、服務(wù)一流” 滿足客戶需要為宗旨，向客戶提供具有超高性價(jià)比的產(chǎn)品，從選型咨詢、產(chǎn)品供應(yīng)、投運(yùn)維護(hù)、技術(shù)支持、用戶培訓(xùn)、維護(hù)等為客戶提供了整套全心的超值服務(wù)，贏得了用戶良好的口碑。

摘 要：為提高標(biāo)定的精確度和標(biāo)定效率擴(kuò)大標(biāo)定系統(tǒng)適用范圍，減少人為因素帶來(lái)的誤差設(shè)計(jì)了這套流量計(jì)標(biāo)定系統(tǒng)。本系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)表法和容積法為主秤重法為輔。采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)由PLC、變頻器和計(jì)算機(jī)進(jìn)行精密控制和調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)流量計(jì)標(biāo)定過(guò)程的全自動(dòng)化。

關(guān)鍵字：流量計(jì) 標(biāo)定方法 PLC 變頻器 組態(tài)軟件

    一 總體構(gòu)思

    整個(gè)系統(tǒng)分標(biāo)定裝置部分與由PLC和計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部分。

    1. 標(biāo)定裝置部分

    考慮到標(biāo)準(zhǔn)表法高效、準(zhǔn)確、鑒定范圍易拓寬的優(yōu)點(diǎn)而容積法又有高精確度適合標(biāo)定大流量裝置的特點(diǎn)，因此采用這兩種方法為系統(tǒng)的主要標(biāo)定方法。為使本套系統(tǒng)適合標(biāo)定微小口徑流量計(jì)，還結(jié)合了秤重法。

    標(biāo)定裝置設(shè)兩級(jí)標(biāo)定基準(zhǔn)容積法中的標(biāo)準(zhǔn)容器為一級(jí)基準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)表法的標(biāo)準(zhǔn)表為二級(jí)基準(zhǔn)，容積法可用來(lái)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)表，確保二級(jí)基準(zhǔn)的精確度。

    裝置根據(jù)流量計(jì)口徑大小分3個(gè)臺(tái)位，每個(gè)臺(tái)位有4個(gè)管路，主要用于標(biāo)準(zhǔn)表法標(biāo)定。

    裝置中有兩組標(biāo)準(zhǔn)容器，用于容積法標(biāo)定。1號(hào)和2號(hào)臺(tái)位合用其中的一組大標(biāo)準(zhǔn)容器組，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

    2. 系統(tǒng)控制部分

    控制部分的硬件使用的是三菱公司（Mitsubishi）的變頻器FR-A540，以及FX_2N系列的PLC、2AD模塊和2DA模塊。

    通過(guò)變頻器使電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)（電動(dòng)機(jī)可從0~5OHz緩慢起動(dòng)），減少泵因高速起動(dòng)引起電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊消除泵的喘振現(xiàn)象使流量平穩(wěn)調(diào)節(jié)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。以PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器。通過(guò)DA模塊調(diào)節(jié)變頻器的頻率在0~5OHz范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速：通過(guò)AD模塊采集壓力傳感器和被校表（即待標(biāo)定的流量計(jì)）的4~2OmA模擬信號(hào)，同時(shí)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（包括實(shí)時(shí)標(biāo)定數(shù)據(jù)和控制標(biāo)志信號(hào)）通過(guò)PLC的I/O節(jié)點(diǎn)傳送到計(jì)算機(jī)。

    軟件使用的是監(jiān)控組態(tài)軟件—力控（ForceControl）和Visual Basic6.0編程軟件。計(jì)算機(jī)通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行標(biāo)定過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，標(biāo)定數(shù)據(jù)的采集、處理、保存查詢和打印實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交互功能。

    控制部分框架如圖2所示。

    二 工作原理

    1. 標(biāo)準(zhǔn)表法

    通過(guò)在一段標(biāo)定時(shí)間內(nèi)（應(yīng)設(shè)為標(biāo)定時(shí)間足夠大以保證標(biāo)定精確度），同時(shí)采集由被校表和標(biāo)準(zhǔn)表輸出的脈沖數(shù)，計(jì)算出累積流量，從而確定被校表的誤差。流量計(jì)基本誤差為：

           （1）

    式中，Q_m— 被校流量計(jì)表示的流量值
          Q_s— 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)測(cè)出的流量值
          Q_max— 被校流量計(jì)滿量程的流量值

    測(cè)試中可選擇每個(gè)流量點(diǎn)標(biāo)定3次。每一點(diǎn)的重復(fù)性誤差E₂為：

           （2）

    式中，S— 標(biāo)準(zhǔn)偏差
          Q₁— 同一流量點(diǎn)第i次被校表的流量值
          — 同一流量點(diǎn)上被校表流量的平均值

    “標(biāo)準(zhǔn)表法”作為裝置的二級(jí)基準(zhǔn)，可標(biāo)定精確度等級(jí)比標(biāo)準(zhǔn)表低的流量計(jì)。

    2. 靜態(tài)容積法

    靜態(tài)容積法就是一種以標(biāo)準(zhǔn)容器為基準(zhǔn)的標(biāo)定方法。由標(biāo)準(zhǔn)容器、換向器、計(jì)時(shí)器組成。在換向器上裝有一對(duì)光電管，計(jì)算機(jī)接收通過(guò)光電管的信號(hào)以啟動(dòng)和關(guān)閉定時(shí)器。標(biāo)定時(shí)換向器換向，系統(tǒng)在此同時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟計(jì)時(shí)器，并采集被校表的脈沖數(shù)，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容器的標(biāo)稱容積后，系統(tǒng)將自動(dòng)切換換向器至旁路，同時(shí)停止計(jì)時(shí)和停止被校表脈沖數(shù)，同樣可以通過(guò)式（1）、（2）計(jì)算被校表的基本誤差和重復(fù)性誤差。

    靜態(tài)容積法作為本套標(biāo)定裝置的一級(jí)基準(zhǔn)。

    3. 動(dòng)態(tài)秤重法

    動(dòng)態(tài)秤重法是以標(biāo)準(zhǔn)秤為基準(zhǔn)的標(biāo)定方法，一般用于小流量的標(biāo)定。本裝置中3號(hào)臺(tái)位中的兩條管路用秤重法。

    打開(kāi)電磁閥，將水收集在秤重容器內(nèi)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的初值時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并采集被校表的脈沖數(shù)；當(dāng)收集的水量達(dá)到預(yù)定的終止值時(shí)，停止計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并停止采集被校表脈沖數(shù)（換算到累積流量）。由所得水量的重量和時(shí)間可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)流量，再根據(jù)式（1）、（2）確定被校表的基本誤差和重復(fù)性誤差。其中標(biāo)準(zhǔn)流量按下式計(jì)算（不考慮容器的溫度變化的影響）：

    式中，M— 稱得的水的質(zhì)量，Kg
         ρ— 水在t₀（20℃時(shí)）的密度
         β— 水的膨脹系數(shù)，1/℃
         T— 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間，S

    三 系統(tǒng)組態(tài)與軟件編程

    整個(gè)標(biāo)定系統(tǒng)的軟件編程中，通過(guò)PLC程序控制流量計(jì)自動(dòng)標(biāo)定過(guò)程：使用力控組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互界面。

    1. PLC程序

    按3種標(biāo)定方法分為3部分。其中標(biāo)準(zhǔn)表法和容積法又分別可選擇自動(dòng)和手動(dòng)標(biāo)定方式。標(biāo)準(zhǔn)表法中自動(dòng)標(biāo)定方式的程序流程如圖3。

    2. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序

    通過(guò)力控的I/O驅(qū)動(dòng)獲取由PLC傳給計(jì)算機(jī)在標(biāo)定過(guò)程中的標(biāo)志信號(hào)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及下傳設(shè)定參數(shù)和命令信號(hào)。

    用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)界面控制標(biāo)定過(guò)程如控制標(biāo)定步驟、調(diào)節(jié)變頻器頻率、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度等。

    標(biāo)定數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，或人工輸入，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存。使用Access數(shù)據(jù)庫(kù)和SOL語(yǔ)言保存標(biāo)定結(jié)果，而使用txt文檔保存每次標(biāo)定設(shè)定的參數(shù)以供下次標(biāo)定時(shí)調(diào)用。通過(guò)在EXCEL應(yīng)用程序和力控應(yīng)用程序之間按DDE方式建立起Client/Server關(guān)系，無(wú)需人工輸入報(bào)表數(shù)據(jù)即可完成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表的打印功能。

    使用力控提供的DBCOM控件，用VB6.0制作的小程序即可使用戶通過(guò)局域網(wǎng)，訪問(wèn)標(biāo)定現(xiàn)場(chǎng)的主機(jī)來(lái)查看到標(biāo)定流程和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且無(wú)需在計(jì)算機(jī)上安裝力控監(jiān)控程序。

    監(jiān)控程序中設(shè)置二級(jí)密碼，只有“管理員身份”登入時(shí)，才可修改數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)及已設(shè)置的參數(shù)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。

    四 結(jié)束語(yǔ)

    本裝置可標(biāo)定電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)以及轉(zhuǎn)子流量計(jì)等，標(biāo)定流量計(jì)口徑ф2.5~ф200， 流量范圍6L/h~300m³/h，裝置總不確定度≤±0.2%。裝置自2004年11月投入使用以來(lái)，性能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。

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