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基于台达自动化的水表自动检定装置 |
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作者：周兵 张宏魁 |
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摘要：介绍静态容积法水表检定装置自动控制原理，用差压变送器测工作量器液位，可编程控制器PLC作为检测和控制设备，组态软件和计算机进行工作过程管理、数据计算和处理，最终自动形成检定结果，并打印检定结果。
关 键 词: 水表 检定装置 PLC 组态王软件
1 引言
基于台达PLC技术的静态容积法水表检定装置可以检定磁电水表(带远传)和普通水表。自动检定装置通过友好的监控界面，形象逼真的模拟现场设备布局和动态工作情况。装置具有参数设置和修改功能。装置实时获取现场数据并进行及时处理、动态显示。同时将采集到的各种数据保存到特定的历史数据库中，并自动填写检定数据表格并打印检定结果。
2 设计条件
2.1 法定设计依据
本项目根据国家计量检定规程“JJG164-2000”《液体流量标准装置检定规程》，“JJG634-94”《标准表法流量标准装置检定规程》，“JJG162-94”，《水表及其试验装置检定规程》设计和制造而成。
2.2 检定装置结构
工作量器结构如图1所示。工作量器分别为:10 L、20 L、100 L、300 L四种规格，可分别检定相应标准容积的流量仪表。
图1 工作量器结构图
2.3 换算关系
（1）标准工作量器的容积、标尺值、计量颈每毫米容积值关系，参见表1所示。
（2）工作量器在实际工作中标准容积的换算公式：
V实 = V标+（L实-L标）*α
其中：
V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。
V标：工作量器的标准值。
L实：计量颈的实际值。
L标：工作量器标准容积下的计量颈示值。
α： 计量颈计量颈每毫米容积值。
（3）示值误差公式［3］
其中：
δ：基本误差。
V示：检定时水表记录的水量。
V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。
3 装置原理设计
3.1 装置原理
系统框图如图2所示。把水表水平地安装在试验台上，用水表允许的公称流量通水，排除水表和出水管中的空气，同时使水表指针平稳转动一段时间。然后把水流量调节到规定的流量值，将工作量器的水放到零位或某一分度线，启动换向器电磁阀和相应的测量控制电磁阀，于水表指线同步，切换水流使其注入工作量器，记录水表的起始值。当水表指针达到预先规定的分度时，再切换水流，待工作量器的水位静止后读数，水表运行水量和工作量器的实际水量采集到计算机里，此时，计算机将采集到的相关数据，进行处理，得到相应点的基本误差，依次进行其它检定点的检定。当所有的检定点检定完毕，计算机将最终的检定结果进行处理，并进行打印检定结果。
图2 系统工作原理框图
3.2差压变送器水位测量电路
电路图如图3所示。差压变送器采用横河川仪有限公司生产的EJA110型，它是高精度(±0.075%、连续工作五年不需调校、温度和静压影响忽略不计)两线制差压变送器，作用是将工作量器的水位信号变成4～20mADC电流信号,这个电流信号与DFP-1100M型配电器连接，配电器一方面为现场安装的两线制EJA110型差压变送器提供一个隔离的电源，同时又将两线制变送器送来的4～20mADC信号转换成与之隔离的1～5VDC信号,这个1～5VDC电压信号给可编程控制器，作为自动控制的标准信号。
图3 差压变送器、配电器接线图
4 PLC监控系统设计
可编程控制器（PLC）主机选用台达DVP-ES/EX/SS系列可编程序控制器DVP14SS11R2。电源电压：24VDC；输入点数：8点；输出点数：6点；输出形式：继电器。模拟输入模块选用台达DVP-04AD型。模拟输入范围±10V，数字转换范围±2000，解析度12bit。［2］输入、输出口及存储单元分配见表2所示。CPU模块电路设计如图4所示，扩展模块电路图5所示，程序框图如图6所示。
图4 可编程序控制器DVP14SS11R2接线图
图5 可编程序控制器DVP-04AD接线
图6 程序框图
5 自动检定装置组态
5.1 组态王软件
组态软件选用北京亚控科技发展有限公司的组态王软件6.51。它是运行在WindowsNT/2000/XP中文操作系统上的商品化工业测控组态软件，具有完善的图形界面生成功能，可以形象逼真的描绘工业现场。提供了功能齐全的控件和控件函数以及多种I/O驱动程序。
5.2 组态王通信参数和设备配置
（1）通信参数： 波特率：9600；数据位：7；奇偶效验：偶效验；停止位：1；通信超时：3000毫秒；通信方式：RS232。
（2）设备配置：设备生产厂家：巨腾anco；设备名称：delta；设备逻辑名称：PLC；设备地址：1；通信方式：串口（COM1）。
5.3 PLC组态链接变量
组态王变量与可编程控制器寄存器对应关系对应关系见表3所示。表3 组态王的变量与可编程控制器寄存器对应关系
 5.4 界面设计
（1）检定装置启动及标准值、实际值界面如图7所示。量器标准容积、标准容积标尺、实际容积标尺、毫米当量、实际标准容积、被检表频率、被检表瞬时流量、控制液位、频率累积、电流累积、工作时间为模拟值输入连接；频率系数、电流系数、液位设定为模拟值输入输出连接。
图7 检定装置启动及标准值、实际值界面
“实际标准容积计算”、“大罐启动”、“小罐启动”、“停止”、“总清零”按钮为弹起时命令语言连接，限于篇幅限制具体命令语言略写。
（2）检定点选择界面如图8所示。用一个单选按钮控件来实现检定点的选择［1］。控件名称：检定点选择；变量名称：检定次数；标题数据：公称流量、分界流量、最小流量。
图8 检定点选择界面
限于篇幅“频率数据填表”、“电流数据填表”按钮为弹起时命令语言连接略。
（3）数据存储、打印界面如图9所示。数据存储、打印用列表式组合框控件和一些按钮来实现［1］。列表式组合框控件，控件名称：列表框；变量名称：检定记录次数。
图9 数据存储、打印选择界面
限于篇幅“数据存储”、“数据读取”、“增加”、“清除”、“打印设置”、“打印预览”按钮为弹起时命令语言连接。具体命令语言略。
6 结束语
静态容积法水表自动检定装置，采用先进的可编程控制器和组态软件技术，杜绝人工操作造误差，大大提高了水表检定的效率和准确性。通过在辽河油田兴隆台采油使用，取得了较好的效果。
参考文献
［1］北京亚控科技发展有限公司. 组态王Version6.51使用手册［M］，2005.
［2］中达电通股份有限公司. DVP可编程序控制器使用手册［M］，2006.
［3］浙江省计量检定所.水表及其试验装置检定规程JJG162-94,1985：14.
［4］张泰丰.水表及其检定.北京：中国计量出版社，1990：155.
作者简介
周 兵（1964-）男 副教授 高级实验师 工业自动化领域教学与应用工程
张宏魁（1963-）男 工程师 自动化仪表检定工程(end)
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(10/11/2010) |
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