水流量計檢定控制系統的設計

　　1　引　言

　　過去的水流量計檢定系統主要采用手動和半手動方式進行控制，其缺點是檢定精度低、流量波動大、可檢定表口徑范圍小、自動化程度不高、檢表效率低。本文根據水流量儀表檢定的工藝要求，結合原有檢定系統的工作狀況，依據石油化工部自動控制系統設計規范，設計了水流量計檢定控制系統。該控制系統以計算機和變頻器為核心，實現了真正意義上的自動控制，減輕了工人的勞動強度，提高了勞動效率，可完成全系列水表檢定任務，大大節省了檢定費用，保證生產正常運行。

　　2　系統組成

　　本系統核心采用上、下位機集散控制的方式，上位機采用研華高品質IPC工業級計算機并配以21″大屏幕監視器，主要承擔系統管理任務，例如各種數據和信號的檢測、存儲、分析、計算處理；各種工藝圖形、畫面、曲線的顯示調閱；查看監測各種事件、故障報警、記錄、證書查閱打印等。下位機采用日本OMRON公司生產的可編程工業控制器，系統的一切控制任務的實現、動作的執行、控制模式的輸出，都由下位機PLC來執行，作為控制中心，它以極高的頻率不斷與上位機進行各種數據及信息交換來實現系統控制。

　　整個檢定系統分為系統控制部分和現場檢測執行部分，兩部分之間通過電纜聯接。

　　2．1　系統控制部分

　　系統控制部分又分為五個部分，如圖1所示。（1）整個系統的中心控制臺（系統控制柜）

　　它包括一臺研華IPC－586工業級計算機，一臺21″大屏幕監視器，一臺DPK－8400票據打印機，一套OMRON200H可編程序控制器PLC，11臺配電器，6臺開關電源，10個空氣開關，3個交流接觸器，一臺報警器，一臺信號轉換處理器，一套四路隔離繼電器，一個頻率調節電位器及30個按鈕和指示燈。

　　（2）被檢表電源和輸出信號接線以及無訊表數據發送操作柜

　　該柜設在檢定現場，其上裝有薄膜操作面板、數碼顯示管、就緒按鈕和指示燈、急停按鈕、電源開關、可插拔控制按鈕及接線電纜。

　　（3）電磁閥柜

　　柜內裝有8臺電磁閥和4個繼電器，其中4臺電磁閥分別控制現場4個標準罐上的底閥的開關，2個電磁閥控制兩個換向器的換向。這6臺電磁閥既能由計算機實現自動控制又能通過控制柜上的按鈕實現手動控制，每個按鈕都粘有標牌以免誤操作。另外兩個電磁閥一個備用，一個控制DG200管線上氣動放水閥的開關。4個繼電器給上位機提供4個底閥的開關狀態。

　　（4）變頻器柜

　　該柜由175kW變頻器、抗干擾電抗器和中間繼電器、空氣開關、交流接觸器等一些電器元件組成，它的主要功能是用來實現電機的變頻啟動和停止。變頻器啟動和停止又分為自動和手動兩種工作方式：當變頻　　器自動工作時，由上位機自動選擇要啟動的電機，由下位機根據檢定時設定的流量點給變頻器頻率控制信號；當需手動啟動變頻器時，在現場“手動／自動”控制按鈕撥到手動工作方式時，可通過調節變頻器柜上的頻率調節電位器實現，而且手動頻率調節可通過系統控制柜上的轉換鈕實現現場和控制室的異地操作。同時變頻柜內還裝有控制真空泵水箱的液位繼電器。

　　（5）電氣控制操作柜

　　該操作柜由四面配電柜組成，其主要功能是給泵房內的五臺電機供電及在其操作面板上實現手動變頻、工頻啟動；操作面板上裝有“手動／自動”轉換開關，起、停泵按鈕15個，狀態指示燈26個。

　　2．2　現場檢測執行部分

　　現場檢測執行部分由標準表、被檢表、變頻器、標準罐、換向器、水泵組組成。

　　（1）標準表

　　在水流量檢定系統*有DG300、DG200、DG100三種口徑標準表各一塊，標準表的AC220V和DC5V的工作電源由系統控制柜供給。標準表工作時發出的脈沖信號經工控機中的PCL－836采集卡采進上位機，通過計算公式換算出流量作為標準值來檢定被檢表的精度。

　　（2）被檢表

　　被檢表的口徑從DG80～DG300共有六種，且被檢表的供電電源及信號輸出種類較多，供電電源有：DC5V、DC12V、DC15V、DC24V、DC100V、AC110V、 AC220V；信號輸出有二線制4～20mA、四線制4～20mA、0～5V、0～10V、0～20mA，被檢表電源的供給和信號的輸入由下位機選擇。被檢表輸出信號進入上位機前以信號轉換器轉換成1～5V和0～5V的電平信號，經工控機中PCL－818采集卡轉換成流量在監視器上顯示。