水流量标准装置控制系统

　　水流量标准装置是计量部门和流量计制造企业进行量值传递、溯源与检定测试工作的标准设备之一。水流量标准装置的控制系统是水流量标准装置系统的重要组成部分。控制系统的准确性、稳定性和可靠性直接影响整个系统运行的准确性、稳定性和可靠性, 因此, 系统设计既要满足系统功能需求, 又要界面清晰且操作简便。

　　一、控制系统分析

　　1.水流量标准装置系统的组成

　　亨利公司水流量标准装置系统综合采用静态容积法及标准表法两种流量标准装置组成。依据JJG164-2000《液体流量标准装置》检定规程和JJG643- 2003《标准表法流量标准装置》检定规程的要求, 根据装置设计原理, 可确定装置共有13条管线, 分别对应DN15~DN1000的口径。系统共有50个数字量输出控制点、20个数字量输入控制点、16个模拟量输出控制点、20个模拟量输入控制点及26个高速脉冲计数输入点。

　　2.水流量标准装置控制系统的组成

　　水流量标准装置控制系统主要由控制部分和检测部分组成。其中控制部分要求控制切断阀、调节阀、水泵启动、换向器等的切换等, 且多为开关量控制。检测部分为主要部分, 要求较高, 检测各流量仪表的流量数值。两个组成部分要求同步计时, 主要为达到仪表传递的高速脉冲和计时时间的同步, 以及高速计数脉冲数的测量。

　　3.控制系统配置

　　由于控制部分主要是开关量, 并且要求简易与精确, 所以采用可编程控制器(PLC) 控制。PLC对开关量有很好的控制性, 可以同时控制模拟量和采集高速计数脉冲, 并可以达到高精度的要求。随着PLC控制技术的发展, PLC已成为组成控制系统的主流核心部件。现阶段的PLC已经充分简化了在编程及通讯方面的工作, 在设定好每个设备后, 各模块直接建立连接。在组态和编程方面, 已经达到良好的应用模块化, 大大减少了编程人员的编程和组态时间。PLC的组态软件已经非常成熟, 可以很容易地建立系统模块间连接, 同时可以以组态图的形式表现出来, 更加直观、易于操作控制及检测。

　　二、水流量标定装置PLC系统构成

　　1.系统构成

　　系统构成如图1所示。水流量标定装置由13条不同口径的管线构成, 由于管线比较多, 所以根据口径和水流量标定装置功能分为4个区域, 进行分别控制。装置控制系统采用西门子公司的PLC, 由组态软件WINCC进行上位机控制, 核心配置为1套S7- 300和4套S7- 200。4套S7- 200分别控制装置的4个区域, 通过Profibus- DP现场总线连接到S7- 300和4台上位机上。组成系统的各个区域单独控制, 并由S7- 300负责与WINCC进行数据交换, 减少相互干扰, 保证了控制系统运行的准确性、稳定性和可靠性。