基于RS-485的多电极电磁流量计的远程监控

　　0　引言

　　由于流速在管道截面上分布的非轴对称性,使得采用单电极对测量模式的传统电磁流量计会产生很大的测量误差[1]。Shercliff[1]首先对单对点电极电磁流量计进行了较系统的分析,并提出了权重函数估计法,指出由于权重函数分布得不均匀导致传统单对电极电磁流量计对流型的敏感性。Engl[2]采用均匀磁场,通过对传感器壁上感应电势积分获得了在任意流型下平均流速的数学表达式,可用于非轴对称管流平均流速的精确测量。Horner[3]等人1996年在Engl公式的基础上,提出了以层析成像理论为基础的多电极电磁流量计测量平均流速的方法。实验结果表明,多电极电磁流量计可得到精确的平均流速估计。作者所属的天津大学流量测量实验室,应用层析成像的检测理论,提出了一种采用可旋转均匀磁场做激励,多对电极检出感应信息的测量方法[4]。

　　由于智能终端的管理、运算功能较差,因此有时需要将检测与控制的参数送到计算机中,利用计算机运算速度快的特点,对数据进行实时处理。利用单片机基于RS-485的多电极电磁流量计的远程监控　许燕斌,等构成智能化的前端模块,从而实现检测仪表与计算机接口的灵活配置是现代仪器仪表设计的重要趋势之一。在计算机与外部硬件设备通信应用开发中,串行通信因其接口方式简单,而且通信一方的微机本身就配有两个以上的串行异步通信接口,用户可以在不增加任何外设的情况下,就可与其它计算机、外设之间进行数据通信,所以它在数据采集、工业控制、监控等领域应用得非常普遍。RS-485是一种多发送器的电路标准,其接口采用一对平衡差分信号线,对噪声免疫,允许双导线上一个发送器驱动32个负载设备,负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器。由于RS-485比RS-232传输信号距离长、速度快,而且可带多个负载设备,因此在各种智能化仪器仪表中起着重要的作用。

　　PIC系列8位微控制器具有运行速度快,工作电压低,功耗低,输入输出驱动能力强(可直接驱动LED),体积小,价格低,指令简单、易学易用等优点。它还集成了一系列具有独特功能的外围专用电路,如振荡器、复位电路、监视定时器电路等。PIC微控制器已广泛应用于家电控制、通信、工业控制、智能仪器仪表、金融电子等许多领域。

　　本设计采用RS-485标准,选用PIC16F877,由计算机在Windows环境下形成上位机监控系统,完成计算机与PIC远距离控制和数据传输,从而实现计算机对多电极电磁流量计的远程通信。

　　1　系统的总体结构和功能

　　多电极电磁流量计由一个多电极系统和一个可旋转的准匀强磁场构成,采用旋转磁场,多角度进行检测。每一检测角度下采用与之相垂直的直径及弦上的电极,电极对同时检测出电压信号,利用传感器融合技术,并结合流体流动模型得到流体流量的最优估计。