金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)研制

岳秋琴，董因濤

（1.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶401331 2.重慶恒特自動(dòng)化技術(shù)有限公司，重慶400039）

金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)研制

岳秋琴1，董因濤2

（1.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶401331 2.重慶恒特自動(dòng)化技術(shù)有限公司，重慶400039）

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)浮子流量計(jì)精度差、技術(shù)落后的現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)浮子流量計(jì)實(shí)施技術(shù)改革，研制智能金屬管浮子流量計(jì)檢測(cè)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(tái)開(kāi)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(shí)采集與處理，大大提高金屬管浮子流量計(jì)的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。

金屬管浮子流量計(jì)；智能檢測(cè)控制系統(tǒng)；硬件；軟件

浮子流量計(jì)又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是經(jīng)典的變面積式流量計(jì)，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(cè)量依據(jù)的體積流量?jī)x表。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壓損小且穩(wěn)定，可測(cè)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(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。目前，我國(guó)浮子流量計(jì)的大部分市場(chǎng)被進(jìn)口和合資的產(chǎn)品占據(jù)，國(guó)內(nèi)的浮子流量計(jì)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(guó)外仍存在差距。本研究對(duì)傳統(tǒng)浮子流量計(jì)檢測(cè)控制系統(tǒng)革新，開(kāi)發(fā)研制了金屬管浮子流量計(jì)的智能檢測(cè)控制系統(tǒng)。

1 金屬管浮子流量計(jì)概述

浮子流量計(jì)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(jì)相對(duì)于玻璃管和塑料管而言，沒(méi)有錐管破裂的風(fēng)險(xiǎn)，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(jì)沒(méi)有的信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，因此應(yīng)用更加廣泛。按其信號(hào)傳輸?shù)姆绞讲煌?，金屬管浮子流量?jì)又分為就地指示型和遠(yuǎn)傳型。就地指示型即通過(guò)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(jì)的特性與電遠(yuǎn)傳浮子流量計(jì)相似，只是遠(yuǎn)傳信號(hào)是0.02～0.1MPa的氣壓信號(hào)。目前信號(hào)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(jì)的結(jié)構(gòu)是在就地指示型的基礎(chǔ)上，再通過(guò)特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動(dòng)差動(dòng)變壓器或者角傳感器等，將浮子的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為差動(dòng)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(hào)輸出。工業(yè)生產(chǎn)中，金屬管浮子流量計(jì)主要用于復(fù)雜、惡劣環(huán)境條件下對(duì)高溫、高壓介質(zhì)及其他各種介質(zhì)條件的流量測(cè)量。它除了用于工業(yè)原料配比計(jì)量外，還能傳輸標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行過(guò)程控制、流量檢測(cè)或直接與記錄儀和顯示儀配套使用、計(jì)量累計(jì)流量等。

2 智能檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

金屬管浮子流量計(jì)可進(jìn)行氣體和液體的流量測(cè)量。在金屬管浮子氣體流量計(jì)檢測(cè)控制系統(tǒng)中，對(duì)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，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中采用了以研華工控機(jī)IPC610系列的硬件系統(tǒng)配以KingView組態(tài)王應(yīng)用軟件平臺(tái)構(gòu)成智能型檢測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與控制。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

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(wú)源底板或工業(yè)級(jí)母板，抗沖擊磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器托架可支持3個(gè)5.25"和1個(gè)3.5"的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，前端配備2個(gè)USB和PS/2鍵盤(pán)I/O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(pán)和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況，兩個(gè)過(guò)濾冷卻風(fēng)扇可在整個(gè)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)。本系統(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(lèi)型傳感器(溫度、壓力、流量脈沖)、顯示控制功能模塊、測(cè)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(cè)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(gè)系統(tǒng)的精度要求。

金屬管浮子流量計(jì)可用于較高壓力的氣體和溫度超過(guò)沸點(diǎn)的高壓液體測(cè)量，但要求被測(cè)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(shí)，必須要降低其額定壓力。同時(shí)，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(jì)量時(shí)壓力過(guò)低產(chǎn)生浮子跳動(dòng)，導(dǎo)致精度下降。因此，為保證金屬管浮子流量計(jì)正常工作，需對(duì)流體的溫度和壓力應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。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(hào)至工控機(jī)信號(hào)采集系統(tǒng)，檢測(cè)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(jí)高。流量傳感器采用電遠(yuǎn)傳方式，將浮子的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出到工控計(jì)算機(jī)中。

3 智能檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)

在軟件開(kāi)發(fā)上，采用我國(guó)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(shí)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(cè)試、測(cè)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(yǔ)言的開(kāi)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(dòng)畫(huà)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(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)。工程技術(shù)人員可使用自己熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖表和概念以及圖形化的符號(hào)而不是文本的語(yǔ)言來(lái)描述程序，構(gòu)成自己的工程控制系統(tǒng)，使得開(kāi)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(kāi)發(fā)時(shí)間，其效率之高，是傳統(tǒng)編程方式無(wú)法比擬的。

基于KingView組態(tài)王監(jiān)控軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，我們?cè)O(shè)計(jì)出金屬管浮子流量計(jì)的智能檢測(cè)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。

圖2 金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件流程

圖3 金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件功能

4 結(jié)語(yǔ)

該金屬管浮子流量計(jì)智能檢測(cè)控制系統(tǒng)集計(jì)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，具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比高。實(shí)踐證明，該智能型檢測(cè)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(jì)后，大大提高了其流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]羅士宇.淺談我國(guó)浮子流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)儀器儀表，2007，（2）：26-27.

[2]孫仁偉.浮子流量計(jì)的發(fā)展介紹[J].自動(dòng)化與儀表，2005，20,（5）：29-31.

[3]葉佳敏.浮子流量計(jì)傳感器的仿真研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，21,（1）：56-60.

[4]黃楠.智能金屬管浮子流量計(jì)電子信息處理系統(tǒng)的研制[D].天津：天津大學(xué)，2010.

Development on Intelligent Measurement and Control System of Metal Tube Rotameter

YUE Qiuqin1，DONG Yintao2
（1.Chongqing College of Electronic Engineering Chongqing 401331,China;2.Chongqing Hengte Automation Technology Co.LTD Chongqing 400039,China;）

Owing to the lower precision of domestic rotameter,the traditional measurement and control system of rotameter is reformed and so the intelligent measurement and control system is developed.The system hardware structure and software function are designed based on the IPC610 hardware and Kingview software platform,which realized the real-time data acquisition and processing.The measurement precision and stability of metal tube rotameter are improved and the ratio of performance to price is better than that of the traditional one by using this technology.

Metal tube rotameter;Intelligent measurement and control system;Hardware;Software

TH814+.7

B

1674－5787（2012）01－0159－03

2012-01-08

岳秋琴（1974—），女，重慶人，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院機(jī)電系，副教授，碩士，主要從事數(shù)控技術(shù)研究及教學(xué)工作。

責(zé)任編輯 王榮輝