水流量計檢定控制系統的設計

　　1　引　言

　　過(guò)去的水流量計檢定系統主要采用手動(dòng)和半手動(dòng)方式進(jìn)行控制，其缺點(diǎn)是檢定精度低、流量波動(dòng)大、可檢定表口徑范圍小、自動(dòng)化程度不高、檢表效率低。本文根據水流量?jì)x表檢定的工藝要求，結合原有檢定系統的工作狀況，依據石油化工部自動(dòng)控制系統設計規范，設計了水流量計檢定控制系統。該控制系統以計算機和變頻器為核心，實(shí)現了真正意義上的自動(dòng)控制，減輕了工人的勞動(dòng)強度，提高了勞動(dòng)效率，可完成全系列水表檢定任務(wù)，大大節省了檢定費用，保證生產(chǎn)正常運行。

　　2　系統組成

　　本系統核心采用上、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″大屏幕監視器，主要承擔系統管理任務(wù)，例如各種數據和信號的檢測、存儲、分析、計算處理；各種工藝圖形、畫(huà)面、曲線(xiàn)的顯示調閱；查看監測各種事件、故障報警、記錄、證書(shū)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，系統的一切控制任務(wù)的實(shí)現、動(dòng)作的執行、控制模式的輸出，都由下位機PLC來(lái)執行，作為控制中心，它以極高的頻率不斷與上位機進(jìn)行各種數據及信息交換來(lái)實(shí)現系統控制。

　　整個(gè)檢定系統分為系統控制部分和現場(chǎng)檢測執行部分，兩部分之間通過(guò)電纜聯(lián)接。

　　2．1　系統控制部分

　　系統控制部分又分為五個(gè)部分，如圖1所示。（1）整個(gè)系統的中心控制臺（系統控制柜）

　　它包括一臺研華IPC－586工業(yè)級計算機，一臺21″大屏幕監視器，一臺DPK－8400票據打印機，一套OMRON200H可編程序控制器PLC，11臺配電器，6臺開(kāi)關(guān)電源，10個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，3個(gè)交流接觸器，一臺報警器，一臺信號轉換處理器，一套四路隔離繼電器，一個(gè)頻率調節電位器及30個(gè)按鈕和指示燈。

　?。?）被檢表電源和輸出信號接線(xiàn)以及無(wú)訊表數據發(fā)送操作柜

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

　?。?）電磁閥柜

　　柜內裝有8臺電磁閥和4個(gè)繼電器，其中4臺電磁閥分別控制現場(chǎng)4個(gè)標準罐上的底閥的開(kāi)關(guān)，2個(gè)電磁閥控制兩個(gè)換向器的換向。這6臺電磁閥既能由計算機實(shí)現自動(dòng)控制又能通過(guò)控制柜上的按鈕實(shí)現手動(dòng)控制，每個(gè)按鈕都粘有標牌以免誤操作。另外兩個(gè)電磁閥一個(gè)備用，一個(gè)控制DG200管線(xiàn)上氣動(dòng)放水閥的開(kāi)關(guān)。4個(gè)繼電器給上位機提供4個(gè)底閥的開(kāi)關(guān)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(kāi)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(lái)實(shí)現電機的變頻啟動(dòng)和停止。變頻器啟動(dòng)和停止又分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式：當變頻　　器自動(dòng)工作時(shí)，由上位機自動(dòng)選擇要啟動(dòng)的電機，由下位機根據檢定時(shí)設定的流量點(diǎn)給變頻器頻率控制信號；當需手動(dòng)啟動(dòng)變頻器時(shí)，在現場(chǎng)“手動(dòng)／自動(dòng)”控制按鈕撥到手動(dòng)工作方式時(shí)，可通過(guò)調節變頻器柜上的頻率調節電位器實(shí)現，而且手動(dòng)頻率調節可通過(guò)系統控制柜上的轉換鈕實(shí)現現場(chǎng)和控制室的異地操作。同時(shí)變頻柜內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?jì)鹊奈迮_電機供電及在其操作面板上實(shí)現手動(dòng)變頻、工頻啟動(dòng)；操作面板上裝有“手動(dòng)／自動(dòng)”轉換開(kāi)關(guān)，起、停泵按鈕15個(gè)，狀態(tài)指示燈26個(gè)。

　　2．2　現場(chǎng)檢測執行部分

　　現場(chǎng)檢測執行部分由標準表、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*有DG300、DG200、DG100三種口徑標準表各一塊，標準表的AC220V和DC5V的工作電源由系統控制柜供給。標準表工作時(shí)發(fā)出的脈沖信號經(jīng)工控機中的PCL－836采集卡采進(jìn)上位機，通過(guò)計算公式換算出流量作為標準值來(lái)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(lèi)較多，供電電源有：DC5V、DC12V、DC15V、DC24V、DC100V、AC110V、 AC220V；信號輸出有二線(xiàn)制4～20mA、四線(xiàn)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(jìn)入上位機前以信號轉換器轉換成1～5V和0～5V的電平信號，經(jīng)工控機中PCL－818采集卡轉換成流量在監視器上顯示。