水流量計檢定控制系統(tǒng)的設計

　　1　引　言

　　過去的水流量計檢定系統(tǒng)主要采用手動和半手動方式進行控制，其缺點是檢定精度低、流量波動大、可檢定表口徑范圍小、自動化程度不高、檢表效率低。本文根據(jù)水流量儀表檢定的工藝要求，結合原有檢定系統(tǒng)的工作狀況，依據(jù)石油化工部自動控制系統(tǒng)設計規(guī)范，設計了水流量計檢定控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以計算機和變頻器為核心，實現(xiàn)了真正意義上的自動控制，減輕了工人的勞動強度，提高了勞動效率，可完成全系列水表檢定任務，大大節(jié)省了檢定費用，保證生產(chǎn)正常運行。

　　2　系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)核心采用上、下位機集散控制的方式，上位機采用研華高品質(zhì)IPC工業(yè)級計算機并配以21″大屏幕監(jiān)視器，主要承擔系統(tǒng)管理任務，例如各種數(shù)據(jù)和信號的檢測、存儲、分析、計算處理；各種工藝圖形、畫面、曲線的顯示調(diào)閱；查看監(jiān)測各種事件、故障報警、記錄、證書查閱打印等。下位機采用日本OMRON公司生產(chǎn)的可編程工業(yè)控制器，系統(tǒng)的一切控制任務的實現(xiàn)、動作的執(zhí)行、控制模式的輸出，都由下位機PLC來執(zhí)行，作為控制中心，它以極高的頻率不斷與上位機進行各種數(shù)據(jù)及信息交換來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。

　　整個檢定系統(tǒng)分為系統(tǒng)控制部分和現(xiàn)場檢測執(zhí)行部分，兩部分之間通過電纜聯(lián)接。

　　2．1　系統(tǒng)控制部分

　　系統(tǒng)控制部分又分為五個部分，如圖1所示。（1）整個系統(tǒng)的中心控制臺（系統(tǒng)控制柜）

　　它包括一臺研華IPC－586工業(yè)級計算機，一臺21″大屏幕監(jiān)視器，一臺DPK－8400票據(jù)打印機，一套OMRON200H可編程序控制器PLC，11臺配電器，6臺開關電源，10個空氣開關，3個交流接觸器，一臺報警器，一臺信號轉(zhuǎn)換處理器，一套四路隔離繼電器，一個頻率調(diào)節(jié)電位器及30個按鈕和指示燈。

　　（2）被檢表電源和輸出信號接線以及無訊表數(shù)據(jù)發(fā)送操作柜

　　該柜設在檢定現(xiàn)場，其上裝有薄膜操作面板、數(shù)碼顯示管、就緒按鈕和指示燈、急停按鈕、電源開關、可插拔控制按鈕及接線電纜。

　?。?）電磁閥柜

　　柜內(nèi)裝有8臺電磁閥和4個繼電器，其中4臺電磁閥分別控制現(xiàn)場4個標準罐上的底閥的開關，2個電磁閥控制兩個換向器的換向。這6臺電磁閥既能由計算機實現(xiàn)自動控制又能通過控制柜上的按鈕實現(xiàn)手動控制，每個按鈕都粘有標牌以免誤操作。另外兩個電磁閥一個備用，一個控制DG200管線上氣動放水閥的開關。4個繼電器給上位機提供4個底閥的開關狀態(tài)。

　?。?）變頻器柜

　　該柜由175kW變頻器、抗干擾電抗器和中間繼電器、空氣開關、交流接觸器等一些電器元件組成，它的主要功能是用來實現(xiàn)電機的變頻啟動和停止。變頻器啟動和停止又分為自動和手動兩種工作方式：當變頻　　器自動工作時，由上位機自動選擇要啟動的電機，由下位機根據(jù)檢定時設定的流量點給變頻器頻率控制信號；當需手動啟動變頻器時，在現(xiàn)場“手動／自動”控制按鈕撥到手動工作方式時，可通過調(diào)節(jié)變頻器柜上的頻率調(diào)節(jié)電位器實現(xiàn)，而且手動頻率調(diào)節(jié)可通過系統(tǒng)控制柜上的轉(zhuǎn)換鈕實現(xiàn)現(xiàn)場和控制室的異地操作。同時變頻柜內(nèi)還裝有控制真空泵水箱的液位繼電器。

　?。?）電氣控制操作柜

　　該操作柜由四面配電柜組成，其主要功能是給泵房內(nèi)的五臺電機供電及在其操作面板上實現(xiàn)手動變頻、工頻啟動；操作面板上裝有“手動／自動”轉(zhuǎn)換開關，起、停泵按鈕15個，狀態(tài)指示燈26個。

　　2．2　現(xiàn)場檢測執(zhí)行部分

　　現(xiàn)場檢測執(zhí)行部分由標準表、被檢表、變頻器、標準罐、換向器、水泵組組成。

　?。?）標準表

　　在水流量檢定系統(tǒng)*有DG300、DG200、DG100三種口徑標準表各一塊，標準表的AC220V和DC5V的工作電源由系統(tǒng)控制柜供給。標準表工作時發(fā)出的脈沖信號經(jīng)工控機中的PCL－836采集卡采進上位機，通過計算公式換算出流量作為標準值來檢定被檢表的精度。

　　（2）被檢表

　　被檢表的口徑從DG80～DG300共有六種，且被檢表的供電電源及信號輸出種類較多，供電電源有：DC5V、DC12V、DC15V、DC24V、DC100V、AC110V、 AC220V；信號輸出有二線制4～20mA、四線制4～20mA、0～5V、0～10V、0～20mA，被檢表電源的供給和信號的輸入由下位機選擇。被檢表輸出信號進入上位機前以信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成1～5V和0～5V的電平信號，經(jīng)工控機中PCL－818采集卡轉(zhuǎn)換成流量在監(jiān)視器上顯示。