水流量計檢定控制系統(tǒng)的設(shè)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(jìn)行控制，其缺點(diǎn)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(jié)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(shè)計規(guī)范，設(shè)計了水流量計檢定控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以計算機(jī)和變頻器為核心，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自動控制，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率，可完成全系列水表檢定任務(wù)，大大節(jié)省了檢定費(fèi)用，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。

　　2　系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)核心采用上、下位機(jī)集散控制的方式，上位機(jī)采用研華高品質(zhì)IPC工業(yè)級計算機(jī)并配以21″大屏幕監(jiān)視器，主要承擔(dān)系統(tǒng)管理任務(wù)，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(jī)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(wù)的實(shí)現(xiàn)、動作的執(zhí)行、控制模式的輸出，都由下位機(jī)PLC來執(zhí)行，作為控制中心，它以極高的頻率不斷與上位機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)及信息交換來實(shí)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(jī)，一臺21″大屏幕監(jiān)視器，一臺DPK－8400票據(jù)打印機(jī)，一套OMRON200H可編程序控制器PLC，11臺配電器，6臺開關(guān)電源，10個空氣開關(guān)，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。

　?。?）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(shè)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(guān)、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(biāo)準(zhǔn)罐上的底閥的開關(guān)，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(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制又能通過控制柜上的按鈕實(shí)現(xiàn)手動控制，每個按鈕都粘有標(biāo)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(guān)。4個繼電器給上位機(jī)提供4個底閥的開關(guān)狀態(tài)。

　　（4）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(guān)、交流接觸器等一些電器元件組成，它的主要功能是用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(dāng)變頻　　器自動工作時，由上位機(jī)自動選擇要啟動的電機(jī)，由下位機(jī)根據(jù)檢定時設(shè)定的流量點(diǎn)給變頻器頻率控制信號；當(dāng)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(shí)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(shí)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。

　　（5）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(jī)供電及在其操作面板上實(shí)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(guān)，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(biāo)準(zhǔn)表、被檢表、變頻器、標(biāo)準(zhǔn)罐、換向器、水泵組組成。

　　（1）標(biāo)準(zhǔn)表

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

　?。?）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(jī)選擇。被檢表輸出信號進(jìn)入上位機(jī)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(jī)中PCL－818采集卡轉(zhuǎn)換成流量在監(jiān)視器上顯示。