基于力控与PLC的流量计自动标定系统

　　1　引　　言

　　目前,流量计标定方法常用的有:标准表法,容积法,称重法等。随着自动化程度和计算机技术的不断发展,标定方式由手动方式转向计算机控制的自动标定方式,为提高标定的精确度和标定效率,扩大标定系统适用范围,减少人为因素带来的误差,设计了这套流量计标定系统。本系统以标准表法和容积法为主,秤重法为辅。采用变频调节技术,由PLC、变频器和计算机进行精密控制和调节,实现流量计标定过程的全自动化。

　　2　总体构思

　　整个系统分标定装置部分与由PLC、变频器和计算机构成的控制部分。

　　2.1　标定装置部分

　　考虑到标准表法高效、准确、鉴定范围易拓宽的优点,而容积法又有高精确度,适合标定大流量装置的特点,因此以这两种方法为系统的主要标定方法。为使本套系统适合标定微小口径流量计,还结合了秤重法。

　　标定装置设两级标定基准,容积法中的标准容器为一级基准,标准表法的标准表为二级基准,容积法可以用来标定标准表,确保二级基准的精确度。

　　装置根据流量计口径大小分3个台位,每个台位有4个管路,主要用于标准表法标定,其中一号台位的结构图如图1所示。

　　装置中有二组标准容器,用于容积法标定。一号和二号台位合用其中的一组大标准容器组,其结构图如图2所示。

　　2.2　系统控制部分

　　控制部分的硬件,使用的是三菱公司(MITSUBI-SHI)的变频器FR-A540,以及FX2N系列的PLC、2AD模块和2DA模块。

　　标定装置通过变频器使电机软启动(电机可从0～50Hz缓慢启动),减少泵因高速启动引起的电流对电网的冲击,消除泵的喘振现象,使流量平稳调节,增强系统的稳定性和可靠性。以PLC作为现场控制器,通过DA模块调节变频器频率在0～50Hz范围内变化,实现电机的无级调速;通过AD模块采集压力传感器和被校表(即待标定的流量计)的4～20mA模拟信号,同时,系统中的实时数据(包括实时标定数据和控制标志信号)通过PLC的I/O节点采集后,经RS232传送到计算机。

　　控制部分的编程软件使用的是监控组态软件——力控(ForceControl)和编程软件Visual Basic6.0。计算机通过监控系统应用程序进行标定过程的实时监控,标定数据的采集、处理、保存,查询和打印,实现人机交互的功能。控制部分框架如图3所示.

　　3　工作原理

　　3.1　标准表法

　　通过在一段标定时间内(应设为标定时间足够大,以保证标定精度),同时采集由待标定流量计(简称被校表)和标准流量计(简称标准表)输出的脉冲数,计算出累积流量,从而确定被校表的误差。流量计基本误差E1为: