摘要：介紹靜態(tài)容積法水表檢定裝置自動控制原理，用差壓變送器測工作量器液位，可編程控制器PLC作為檢測和控制設(shè)備，組態(tài)軟件和計算機進行工作過程管理、數(shù)據(jù)計算和處理，最終自動形成檢定結(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
1 引言
基于臺達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(帶遠傳)和普通水表。自動檢定裝置通過友好的監(jiān)控界面，形象逼真的模擬現(xiàn)場設(shè)備布局和動態(tài)工作情況。裝置具有參數(shù)設(shè)置和修改功能。裝置實時獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進行及時處理、動態(tài)顯示。同時將采集到的各種數(shù)據(jù)保存到特定的歷史數(shù)據(jù)庫中，并自動填寫檢定數(shù)據(jù)表格并打印檢定結(jié)果。
2 設(shè)計條件
2.1 法定設(shè)計依據(jù)
本項目根據(jù)國家計量檢定規(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”，《水表及其試驗裝置檢定規(guī)程》設(shè)計和制造而成。
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)容積的流量儀表。
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、計量頸每毫米容積值關(guān)系，參見表1所示。
（2）工作量器在實際工作中標(biāo)準(zhǔn)容積的換算公式：
V實 = V標(biāo)+（L實-L標(biāo)）*α
其中：
V實：檢定時經(jīng)水表注入工作量器的實際水量。
V標(biāo)：工作量器的標(biāo)準(zhǔn)值。
L實：計量頸的實際值。
L標(biāo)：工作量器標(biāo)準(zhǔn)容積下的計量頸示值。
α： 計量頸計量頸每毫米容積值。
（3）示值誤差公式［3］
其中：
δ：基本誤差。
V示：檢定時水表記錄的水量。
V實：檢定時經(jīng)水表注入工作量器的實際水量。
3 裝置原理設(shè)計
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臺上，用水表允許的公稱流量通水，排除水表和出水管中的空氣，同時使水表指針平穩(wěn)轉(zhuǎn)動一段時間。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，啟動換向器電磁閥和相應(yīng)的測量控制電磁閥，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)水表指針達到預(yù)先規(guī)定的分度時，再切換水流，待工作量器的水位靜止后讀數(shù)，水表運行水量和工作量器的實際水量采集到計算機里，此時，計算機將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行處理，得到相應(yīng)點的基本誤差，依次進行其它檢定點的檢定。當(dāng)所有的檢定點檢定完畢，計算機將最終的檢定結(jié)果進行處理，并進行打印檢定結(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)兩線制差壓變送器，作用是將工作量器的水位信號變成4～20mADC電流信號,這個電流信號與DFP-1100M型配電器連接，配電器一方面為現(xiàn)場安裝的兩線制EJA110型差壓變送器提供一個隔離的電源，同時又將兩線制變送器送來的4～20mADC信號轉(zhuǎn)換成與之隔離的1～5VDC信號,這個1～5VDC電壓信號給可編程控制器，作為自動控制的標(biāo)準(zhǔn)信號。
圖3 差壓變送器、配電器接線圖
4 PLC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
可編程控制器（PLC）主機選用臺達DVP-ES/EX/SS系列可編程序控制器DVP14SS11R2。電源電壓：24VDC；輸入點數(shù)：8點；輸出點數(shù)：6點；輸出形式：繼電器。模擬輸入模塊選用臺達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、輸出口及存儲單元分配見表2所示。CPU模塊電路設(shè)計如圖4所示，擴展模塊電路圖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5 可編程序控制器DVP-04AD接線
圖6 程序框圖
5 自動檢定裝置組態(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。它是運行在WindowsNT/2000/XP中文操作系統(tǒng)上的商品化工業(yè)測控組態(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。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：偶效驗；停止位：1；通信超時：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：delta；設(shè)備邏輯名稱：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應(yīng)關(guān)系對應(yīng)關(guān)系見表3所示。
表3 組態(tài)王的變量與可編程控制器寄存器對應(yīng)關(guān)系
5.4 界面設(shè)計
（1）檢定裝置啟動及標(biāo)準(zhǔn)值、實際值界面如圖7所示。量器標(biāo)準(zhǔn)容積、標(biāo)準(zhǔn)容積標(biāo)尺、實際容積標(biāo)尺、毫米當(dāng)量、實際標(biāo)準(zhǔn)容積、被檢表頻率、被檢表瞬時流量、控制液位、頻率累積、電流累積、工作時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。
圖7 檢定裝置啟動及標(biāo)準(zhǔn)值、實際值界面
“實際標(biāo)準(zhǔn)容積計算”、“大罐啟動”、“小罐啟動”、“停止”、“總清零”按鈕為彈起時命令語言連接，限于篇幅限制具體命令語言略寫。
（2）檢定點選擇界面如圖8所示。用一個單選按鈕控件來實現(xiàn)檢定點的選擇［1］?？丶Q：檢定點選擇；變量名稱：檢定次數(shù)；標(biāo)題數(shù)據(jù)：公稱流量、分界流量、最小流量。
圖8 檢定點選擇界面
限于篇幅“頻率數(shù)據(jù)填表”、“電流數(shù)據(jù)填表”按鈕為彈起時命令語言連接略。
（3）數(shù)據(jù)存儲、打印界面如圖9所示。數(shù)據(jù)存儲、打印用列表式組合框控件和一些按鈕來實現(xiàn)［1］。列表式組合框控件，控件名稱：列表框；變量名稱：檢定記錄次數(shù)。
圖9 數(shù)據(jù)存儲、打印選擇界面
限于篇幅“數(shù)據(jù)存儲”、“數(shù)據(jù)讀取”、“增加”、“清除”、“打印設(shè)置”、“打印預(yù)覽”按鈕為彈起時命令語言連接。具體命令語言略。
6 結(jié)束語
靜態(tài)容積法水表自動檢定裝置，采用先進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。通過在遼河油田興隆臺采油使用，取得了較好的效果。
參考文獻
［1］北京亞控科技發(fā)展有限公司. 組態(tài)王Version6.51使用手冊［M］，2005.
［2］中達電通股份有限公司. DVP可編程序控制器使用手冊［M］，2006.
［3］浙江省計量檢定所.水表及其試驗裝置檢定規(guī)程JJG162-94,1985：14.
［4］張?zhí)┴S.水表及其檢定.北京：中國計量出版社，1990：155.
作者簡介
周 兵（1964-）男 副教授 高級實驗師 工業(yè)自動化領(lǐng)域教學(xué)與應(yīng)用工程
張宏魁（1963-）男 工程師 自動化儀表檢定工程
