遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院                        周  兵
遼河油田興隆臺(tái)采油廠                        張宏魁
                                                    Zhou  Bing   Zhang Hongkui

      摘    要:  介紹靜態(tài)容積法水表檢定裝置自動(dòng)控制原理，用差壓變送器測(cè)工作量器液位，可編程控制器PLC作為檢測(cè)和控制設(shè)備，組態(tài)軟件和計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作過(guò)程管理、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，最終自動(dòng)形成檢定結(jié)果，并打印檢定結(jié)果。
      關(guān) 鍵 詞:  水表  檢定裝置  PLC  組態(tài)王軟件      
      Abstract:  The paper introduce the automatic control principle of  the automatic verification facilities of static volumetric method water meter。Use defferential pressure meter to measure the workload machine liquid level，The programmable preface controller PLC do examines and contrls the equipment，King view software and computer do the data calculation and processings，The end automatic formation examine as a result,，Pirint to examine the result also。
Key words: Water meters   Verification Facilities   PLC  King view software
中圖分類(lèi)號(hào)：TR273           文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)嗎：B           文章編號(hào)：

      1  引言
      基于臺(tái)達(dá)PLC技術(shù)的靜態(tài)容積法水表檢定裝置可以檢定磁電水表(帶遠(yuǎn)傳)和普通水表。自動(dòng)檢定裝置通過(guò)友好的監(jiān)控界面，形象逼真的模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布局和動(dòng)態(tài)工作情況。裝置具有參數(shù)設(shè)置和修改功能。裝置實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行及時(shí)處理、動(dòng)態(tài)顯示。同時(shí)將采集到的各種數(shù)據(jù)保存到特定的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，并自動(dòng)填寫(xiě)檢定數(shù)據(jù)表格并打印檢定結(jié)果。
      2  設(shè)計(jì)條件
      2.1 法定設(shè)計(jì)依據(jù)
      本項(xiàng)目根據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程“JJG164-2000”《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》，“JJG634-94”《標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》，“JJG162-94”，《水表及其試驗(yàn)裝置檢定規(guī)程》設(shè)計(jì)和制造而成。
      2.2 檢定裝置結(jié)構(gòu)
      工作量器結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作量器分別為:10 L、20 L、100 L、300 L四種規(guī)格，可分別檢定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)容積的流量?jī)x表。

圖1 工作量器結(jié)構(gòu)圖

      2.3 換算關(guān)系
      （1）標(biāo)準(zhǔn)工作量器的容積、標(biāo)尺值、計(jì)量頸每毫米容積值關(guān)系，參見(jiàn)表1所示。
    
表1標(biāo)準(zhǔn)工作量器的容積、標(biāo)尺值、計(jì)量徑每毫米容積值關(guān)系表
      標(biāo)準(zhǔn)器序號(hào) 1 2 3 4
      標(biāo)準(zhǔn)器容積標(biāo)準(zhǔn)值（L）V標(biāo) 10 20 100 300
      標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)尺標(biāo)準(zhǔn)值（mm）L標(biāo) 312 333 144 187
      計(jì)量頸每毫米容積值(L/mm)α 0.00217 0.0039 0.01854 0.03175
      標(biāo)準(zhǔn)器精度(％) 0.04 0.04 0.04 0.04

      （2）工作量器在實(shí)際工作中標(biāo)準(zhǔn)容積的換算公式：
       V實(shí)  = V標(biāo)+（L實(shí)-L標(biāo)）*α
       其中：
       V實(shí)：檢定時(shí)經(jīng)水表注入工作量器的實(shí)際水量。
       V標(biāo)：工作量器的標(biāo)準(zhǔn)值。
       L實(shí)：計(jì)量頸的實(shí)際值。
       L標(biāo)：工作量器標(biāo)準(zhǔn)容積下的計(jì)量頸示值。
       α： 計(jì)量頸計(jì)量頸每毫米容積值。
      （3）示值誤差公式［3］

      δ=    
      其中：
      δ：基本誤差。
      V示：檢定時(shí)水表記錄的水量。
      V實(shí)：檢定時(shí)經(jīng)水表注入工作量器的實(shí)際水量。

      3 裝置原理設(shè)計(jì)
       3.1 裝置原理
      系統(tǒng)框圖如圖2所示。把水表水平地安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，用水表允許的公稱(chēng)流量通水，排除水表和出水管中的空氣，同時(shí)使水表指針平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。然后把水流量調(diào)節(jié)到規(guī)定的流量值，將工作量器的水放到零位或某一分度線，啟動(dòng)換向器電磁閥和相應(yīng)的測(cè)量控制電磁閥，于水表指線同步，切換水流使其注入工作量器，記錄水表的起始值。當(dāng)水表指針達(dá)到預(yù)先規(guī)定的分度時(shí)，再切換水流，待工作量器的水位靜止后讀數(shù)，水表運(yùn)行水量和工作量器的實(shí)際水量采集到計(jì)算機(jī)里，此時(shí)，計(jì)算機(jī)將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理，得到相應(yīng)點(diǎn)的基本誤差，依次進(jìn)行其它檢定點(diǎn)的檢定。當(dāng)所有的檢定點(diǎn)檢定完畢，計(jì)算機(jī)將最終的檢定結(jié)果進(jìn)行處理，并進(jìn)行打印檢定結(jié)果。

圖2 系統(tǒng)工作原理框圖

      3.2差壓變送器水位測(cè)量電路
      電路圖如圖3所示。差壓變送器采用橫河川儀有限公司生產(chǎn)的EJA110型，它是高精度(±0.075%、連續(xù)工作五年不需調(diào)校、溫度和靜壓影響忽略不計(jì))兩線制差壓變送器，作用是將工作量器的水位信號(hào)變成4～20mADC電流信號(hào),這個(gè)電流信號(hào)與DFP-1100M型配電器連接，配電器一方面為現(xiàn)場(chǎng)安裝的兩線制EJA110型差壓變送器提供一個(gè)隔離的電源，同時(shí)又將兩線制變送器送來(lái)的4～20mADC信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之隔離的1～5VDC信號(hào),這個(gè)1～5VDC電壓信號(hào)給可編程控制器，作為自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

圖3 差壓變送器、配電器接線圖

      4  PLC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
      可編程控制器（PLC）主機(jī)選用臺(tái)達(dá)DVP-ES/EX/SS系列可編程序控制器DVP14SS11R2。電源電壓：24VDC；輸入點(diǎn)數(shù)：8點(diǎn)；輸出點(diǎn)數(shù)：6點(diǎn)；輸出形式：繼電器。模擬輸入模塊選用臺(tái)達(dá)DVP-04AD型。模擬輸入范圍±10V，數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍±2000，解析度12bit。［2］輸入、輸出口及存儲(chǔ)單元分配見(jiàn)表2所示。CPU模塊電路設(shè)計(jì)如圖4所示，擴(kuò)展模塊電路圖5所示，程序框圖如圖6所示。  

圖4 可編程序控制器DVP14SS11R2接線圖

圖6 程序框圖

      5 自動(dòng)檢定裝置組態(tài)
      5.1 組態(tài)王軟件
      組態(tài)軟件選用北京亞控科技發(fā)展有限公司的組態(tài)王軟件6.51。它是運(yùn)行在WindowsNT/2000/XP中文操作系統(tǒng)上的商品化工業(yè)測(cè)控組態(tài)軟件，具有完善的圖形界面生成功能，可以形象逼真的描繪工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。提供了功能齊全的控件和控件函數(shù)以及多種I/O驅(qū)動(dòng)程序。
      5.2 組態(tài)王通信參數(shù)和設(shè)備配置
      （1）通信參數(shù)： 波特率：9600；數(shù)據(jù)位：7；奇偶效驗(yàn)：偶效驗(yàn)；停止位：1；通信超時(shí)：3000毫秒；通信方式：RS232。
      （2）設(shè)備配置：設(shè)備生產(chǎn)廠家：巨騰anco；設(shè)備名稱(chēng)：delta；設(shè)備邏輯名稱(chēng)：PLC；設(shè)備地址：1；通信方式：串口（COM1）。
      5.3 PLC組態(tài)鏈接變量
      組態(tài)王變量與可編程控制器寄存器對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3所示。

表3  組態(tài)王的變量與可編程控制器寄存器對(duì)應(yīng)關(guān)系

序號(hào)	變量名稱(chēng)	變量類(lèi)型	連接設(shè)備	寄存器（PLC）	數(shù)據(jù)類(lèi)型	讀寫(xiě)屬性
1	頻率系數(shù)	內(nèi)存實(shí)數(shù)	PLC	D432	Ushort	讀寫(xiě)
2	電流系數(shù)	內(nèi)存實(shí)數(shù)	PLC	D436	Ushort	讀寫(xiě)
3	液位設(shè)定	I/O整型	PLC	CR236	Long	讀寫(xiě)
4	大罐啟動(dòng)	I/O離散	PLC	M0	Bit	只寫(xiě)
5	小罐啟動(dòng)	I/O離散	PLC	M2	Bit	只寫(xiě)
6	總清零	I/O離散	PLC	M4	Bit	只寫(xiě)
7	停止	I/O離散	PLC	M10	Bit	只寫(xiě)
8	大罐換向	I/O離散	PLC	Y0	Bit	只寫(xiě)
9	小罐換向	I/O離散	PLC	Y1	Bit	只寫(xiě)
10	大罐液位測(cè)量	I/O離散	PLC	Y2	Bit	讀寫(xiě)
11	小罐液位測(cè)量	I/O離散	PLC	Y3	Bit	只寫(xiě)
12	被檢表AD	I/O實(shí)數(shù)	PLC	D410	Ushort	讀寫(xiě)
13	液位AD	I/O實(shí)數(shù)	PLC	D411	Ushort	讀寫(xiě)
14	工作時(shí)間	內(nèi)存實(shí)數(shù)	PLC	D420	Ushort	讀寫(xiě)

      5.4 界面設(shè)計(jì)
      （1）檢定裝置啟動(dòng)及標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)際值界面如圖7所示。量器標(biāo)準(zhǔn)容積、標(biāo)準(zhǔn)容積標(biāo)尺、實(shí)際容積標(biāo)尺、毫米當(dāng)量、實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)容積、被檢表頻率、被檢表瞬時(shí)流量、控制液位、頻率累積、電流累積、工作時(shí)間為模擬值輸入連接；頻率系數(shù)、電流系數(shù)、液位設(shè)定為模擬值輸入輸出連接。
“實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)容積計(jì)算”、“大罐啟動(dòng)”、“小罐啟動(dòng)”、“停止”、“總清零”按鈕為彈起時(shí)命令語(yǔ)言連接，限于篇幅限制具體命令語(yǔ)言略寫(xiě)。

圖7 檢定裝置啟動(dòng)及標(biāo)準(zhǔn)值、實(shí)際值界面

      （2）檢定點(diǎn)選擇界面如圖8所示。用一個(gè)單選按鈕控件來(lái)實(shí)現(xiàn)檢定點(diǎn)的選擇［1］?？丶Q(chēng)：檢定點(diǎn)選擇；變量名稱(chēng)：檢定次數(shù)；標(biāo)題數(shù)據(jù)：公稱(chēng)流量、分界流量、最小流量。
限于篇幅“頻率數(shù)據(jù)填表”、“電流數(shù)據(jù)填表”按鈕為彈起時(shí)命令語(yǔ)言連接略。

圖8 檢定點(diǎn)選擇界面

      （3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印界面如圖9所示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印用列表式組合框控件和一些按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)［1］。列表式組合框控件，控件名稱(chēng)：列表框；變量名稱(chēng)：檢定記錄次數(shù)。
限于篇幅“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”、“數(shù)據(jù)讀取”、“增加”、“清除”、“打印設(shè)置”、“打印預(yù)覽”按鈕為彈起時(shí)命令語(yǔ)言連接。具體命令語(yǔ)言略。

圖9 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印選擇界面

      6 結(jié)束語(yǔ)
      靜態(tài)容積法水表自動(dòng)檢定裝置，采用先進(jìn)的可編程控制器和組態(tài)軟件技術(shù)，杜絕人工操作造誤差，大大提高了水表檢定的效率和準(zhǔn)確性。通過(guò)在遼河油田興隆臺(tái)采油使用，取得了較好的效果。
參考文獻(xiàn)
［1］北京亞控科技發(fā)展有限公司. 組態(tài)王Version6.51使用手冊(cè)［M］，2005.
［2］中達(dá)電通股份有限公司. DVP可編程序控制器使用手冊(cè)［M］，2006.
［3］浙江省計(jì)量檢定所.水表及其試驗(yàn)裝置檢定規(guī)程JJG162-94,1985：14.
［4］張?zhí)┴S.水表及其檢定.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1990：155.
作者簡(jiǎn)介
周  兵（1964-）男 副教授 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域教學(xué)與應(yīng)用工程
張宏魁（1963-）男 工程師 自動(dòng)化儀表檢定工程