PAC在气体流量标准装置中的应用

　　0　引言

　　气体流量计是工矿企业较为常用的仪表设备,它的准确性是关系到整个生产和生活安全与否的重要因素之一。面对日益增长的流量计检定测试需求,提高标准装置的工作效率和准确度等级显得十分重要,特别是对于标准装置关键组成部分的气源系统,如何实现测试流量调节的快速和稳定性成为提高流量计检定工作效率与准确度的关键技术之一。

　　1　气体流量标准装置结构

　　上海仪器仪表自控检验测试所建造的气体流量标准装置采用负压式气源,能真实可靠地检定流量计的计量性能。采用涡轮流量计为标准表的检定系统结构包括了气源系统、检测系统和监控系统三个子系统,其系统结构如图1所示。

　　图1　检定系统结构

　　由图1可知,气源系统由两台离心式风机和两台变频器组成,在检定测试过程中,风机将空气作为检测介质吸入试验管路。流量标准表、温度变送器TT和压力变送器PT构成了装置的检测系统,可以实时采集和发送检定过程中管路中流过的空气介质相关参数。

　　系统的监控系统由上位机(PC)和可编程自动化控制器PAC(programmable automation controller)构成,它们的功能是基于被检流量计的特征参数和相关检定规程,允许试验人员输入调整设备运行状态的指令和检定相关的参数值,并自动控制检定实验按照编制程序进行,在汇集和处理各项数据后计算得出最终实验结果。

　　2　气源系统流量调节与控制

　　为了能够准确检测流量计的线性度,根据气体流量计检定试验规范中的要求,应从流量计的量程范围中分别选取若干个特定流量值点进行检定测试,同时规范也明确要求在实验过程中,通过被检流量计的实际流量值与所选的检定点流量值相比,其偏差应不超过±5%。总之,作为流量标准装置,有效调节和控制气源系统空气流量至关重要。

　　利用PAC作为标准装置的I/O通信和控制系统具有以下几个优点。

　　①扩展性强:相对于以PC和配套硬件接口进行数据采集,PAC具有丰富的I/O接口模块,且扩展口多,同时也支持现场总线和以太网的通信形式,为将来升级控制系统结构提供了方便。

　　②可靠性高:PAC结合了PC处理器以及PLC固有的可靠性和分布性,在过程控制方面拥有良好的工作性能。

　　③系统组建简便:由于PAC产品采用标准化和开放性的设计,因此,通用性比较强;常用的各种组态软件基本包含了主要PAC系列硬件的驱动程序,在构建控制系统时可以很容易地实现各模块之间的识别和通信。

　　设在上海仪器仪表自控系统检验测试所的气体流量标准装置采用了基于PAC的气源系统流量变频调节技术,实践证明这是一种有效而又可行的方法。根据变频调速的基本原理,吸入标准装置管路的气体流量大小与风机的转速成正比关系,并且风机的转速公式如下: