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金属管浮子流量计智能检测控制系统的软硬件升级研制
发布日期：2017-09-21 来源： 作者： 浏览次数：
【导读】：针对目前国内浮子流量计精度差、技术落后的现状，对传统浮子流量计实施技术改革，研制智能金属管浮子流量计检测控制系统，采用研华工控机 IPC610 硬件配以 KingView 组态王应用软件平台开发系统硬件结构和软件功能......
摘 要：针对目前国内浮子流量计精度差、技术落后的现状，对传统浮子流量计实施技术改革，研制智能金属管浮子流量计检测控制系统，采用研华工控机 IPC610 硬件配以 KingView 组态王应用软件平台开发系统硬件结构和软件功能，实现了数据实时采集与处理，大大提高金属管浮子流量计的检测精度和稳定性。
浮子流量计又称转子流量计，是经典的变面积式流量计，是以浮子在垂直锥形管内随着流量变化而升降，改变它们之间形成的流通环隙面积作流量测量依据的体积流量仪表。 因其结构简单，工作可靠，压损小且稳定，可测低速流速介质等优点，一直广泛应用于气体、液体的流量测量和自动控制系统中。 目前，我国浮子流量计的大部分市场被进口和合资的产品占据，国内的浮子流量计技术普遍停留在中低水平，特别是精度、量程等关键指标与国外仍存在差距。 本研究对传统浮子流量计检测控制系统革新，开发研制了金属管浮子流量计的智能检测控制系统。
1 金属管浮子流量计概述
浮子流量计按其锥形管制造材料的不同，可分为玻璃管、塑料管和金属管三种。 金属管浮子流量计相对于玻璃管和塑料管而言，没有锥管破裂的风险，使用温度和压力范围更宽，而且还具有玻璃管和塑料管浮子流量计没有的信号远传功能，因此应用更加广泛。 按其信号传输的方式不同，金属管浮子流量计又分为就地指示型和远传型。 就地指示型即通过指针直接指示流量。 远传型又分为气远传和电远传两种，气远传浮子流量计的特性与电远传浮子流量计相似， 只是远传信号是 0.02~0.1MPa 的气压信号。 目前信号远传方式还是以电远传为主，非常常用的电远传金属管浮子流量计的结构是在就地指示型的基础上，再通过特定的机械结构带动差动变压器或者角传感器等，将浮子的位置信号转换为差动变压器的铁芯或者角位移传感器等的角位移，再转换成标准电流、电压信号输出。 工业生产中，金属管浮子流量计主要用于复杂、恶劣环境条件下对高温、 高压介质及其他各种介质条件的流量测量。它除了用于工业原料配比计量外，还能传输标准信号进行过程控制、流量检测或直接与记录仪和显示仪配套使用、计量累计流量等。
2 智能检测控制系统硬件结构
金属管浮子流量计可进行气体和液体的流量测量。 在金属管浮子气体流量计检测控制系统中，对温度、压力、流量等数据均有较高的精度要求，且要求工作状态稳定、可靠性高、人机界面友好。 因此， 本系统开发中采用了以研华工控机 IPC610 系列的硬件系统配以 KingView 组态王应用软件平台构成智能型检测控制系统， 实现了数据实时采集与控制。 系统硬件结构如图 1 所示。
研华工控机 IPC-610 采用 19" 加固型 4U 上架式机箱，配置有 14 插槽无源底板或工业级母板，抗冲击磁盘驱动器托架可支持 3 个 5.25" 和 1 个 3.5"的磁盘驱动器，前端配备 2 个 USB 和 PS/2 键盘 I/O接口，机箱前面板上的系统状态 LED 指示灯可显示电源、硬盘和系统电压的运行情况，两个过滤冷却风扇可在整个机箱内维持正的空气循环。 由于以上特点， 使得 IPC-610 拥有很强的防干扰、 防尘、防震、防扰流的能力，广泛应用于恶劣环境下的工业控制系统。 本系统主机选用研华 IPC610P4 ，包括主板、各种输入�？橐约� RS-485 通信�？�。 由各路各类型传感器 ( 温度、压力、流量脉冲 ) 、显示控制功能�？�、测量控制�？�、模拟量输入接口、数字量输入接口及 RS-485 通信接口构成的不同功能智能单元，与主机进行信息交互，由工控机 CPU 统一协调、指挥和处理任务。 该系统结构既满足了各种模拟量和数字量的测控要求，而且采用 RS-485 通信方式，具有传输距离远、数据容量大、抗干扰能力强等特点，很好地解决了系统中大功率设备可能造成的干扰，从而保证了整个系统的精度要求。
金属管浮子流量计可用于较高压力的气体和温度超过沸点的高压液体测量，但要求被测流体的工作压力和温度应低于仪表规定的额定值。 当流体温度较高时，必须要降低其额定压力。 同时，流体的非常低工作压力应高于压力损失 2 倍以上，以防用于气体计量时压力过低产生浮子跳动， 导致精度下降。 因此，为保证金属管浮子流量计正常工作，需对流体的温度和压力应进行监测。 本系统温度传感器选用 JWB／P 一体化温度变送器，输出 4-20mA 标准模拟信号至工控机信号采集系统，检测精度高。 压力传感器选用 JYB-KO-PAG 压力变送器， 适应压力范围广，防护等级高。 流量传感器采用电远传方式，将浮子的位置信号转换成与之相应的标准电信号输出到工控计算机中。
3 智能检测控制系统软件开发
在软件开发上，采用我国广泛应用的 KingView组态王软件。 KingView 软件整合了满足 GPIB 、 VXI 、PXI 、 RS-232 和 RS-485 以及数据采集卡等硬件通信的全部功能， 同时还内置了便于应用 TCP/IP 、ActiveX 等软件所产生的 32 位编译程序，可使数据采集、处理、测试、测量等方案高速运行，也可单独生成可执行文件。 由于 KingView 基于图形化编程语言的开发环境，有功能强大的辅助工具 , 如 : 可以设置断点，可以使程序动画式运行以观察程序的运行细节，还可以单独运行等。 这些功能均使程序的调试和开发更为简捷，其编程的灵活性和完善的性能大大方便了应用系统的开发。 工程技术人员可使用自己熟悉的术语、图表和概念以及图形化的符号而不是文本的语言来描述程序，构成自己的工程控制系统，使得开发难度和复杂性大大降低，这有效缩短了应用系统的开发时间，其效率之高，是传统编程方式无法比拟的。
基于 KingView 组态王监控软件开发平台，我们设计出金属管浮子流量计的智能检测控制系统软件。 软件流程图及软件功能结构如图 2、图3 所示。
4 结 语
该金属管浮子流量计智能检测控制系统集计算机技术、控制技术、通信技术于一体，形成一种新型控制方式，具有高精度、高稳定性、高可靠性等优点，性价比高。 实践证明，该智能型检测控制系统应用于重庆耐德工业集团生产的金属管浮子流量计后，大大提高了其流量计在实际应用中的检测精度和稳定性，经济效益显著。
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