明渠流量计检测装置自动控制方案.doc

明渠流量计检测装置自动控制方案一、明渠流量计检测装置基本情况说明（客户需求） 明渠流量计检测装置是对生产厂家生产的及现场使用的各种明渠流量计进行检定的装置。检定时在流量计工作范围内均匀设定若干个点，得出一系列水位流量关系，将实测出的水位流量关系拟合出一条曲线和选用的公式提供给用户。装置整体精度要求较高，为0.3。 检测仪器设备依次为电动调节阀、电磁流量计、明渠堰槽液位计、换向器系统、量水容器、量水容器液位计、水泵、退水阀门等。自动化控制工程是将测量仪器设备通过计算机集成，设有人机界面实时监测水位流量，自动完成检测和成果输出。 测量过程如下： 进水管道上装有电磁流量计和电动调节阀，当给定一个流量值后，由电动调节阀根据流量值控制流量。水流稳定后检测人员发出测量指令，水体通过换向系统进入量水容器内，同时开始计时。量水容器水位升到给定高度时水体通过换向器进入地下水库，同时停止计时。待水面稳定时，测量并记录量水容器和被检流量计堰槽的液位，到此一个测量周期完成。 在开始另一个测量周期前将量水容器水体放空，需打开安装在量水容器侧壁上的水泵和电磁阀、打开安装在量水容器底部和集水井中的潜水泵。水位降到一定高度时关闭水泵和水泵上的电磁阀，再经过一个固定时间后关闭放空水管上的电磁阀和潜水泵。换向器动作时间为0.2秒，由空气压缩机和气缸带动。二、技术要求（客户需求）1.控制与反馈 检测装置通过计算机控制的仪器和反馈数据为： （1）上水管电动调节阀（根据给定检测流量值，调节阀门开度，反馈流量值在计算机上实时监测）；（2）空气压缩机（启动关机，控制分流器的缸体动作和维持压力供气）；（3）汽缸（启动关机）（4）分流器（进水分流，进水记时）；（5）退水电磁阀（开关）；（6）退水水泵（由量水箱水位限制点控制水泵启动停止）；（7）50退水管阀门（开关）； （8）潜水泵（由集水井水位限制点控制潜水泵启动停止）。2采集数据 （1）上水管电磁流量计（显示并反馈至电动调节阀，调节阀门开度）；（2）量水箱水位H（进水前水位值H1，断水后水位H2）；（3）导入量水箱水流时间T（分流器导水至断水历时应大于100秒）；（4）水温Tw；（5）被检测堰槽前水深h（人工采集仪器采集）。3分析计算、判断、存储（1）将被检堰槽最大流量分为n组次，设定Q1、Q2、Q3Qn，进行检测（由Qi值调节进水管阀门开度。Qi为任意一流量值）；（2）由量水箱水位H值，查工作曲线求容量V。计算进水量VV总Vi初始（总容量减初始容量）；（3）计算流量Qi=V/Ti（进水量/进水时间，单位：l/s或m3/s）；（4）重复检测，得出Qi+1、Qi+2、Qi+3；（5）计算相对偏差=QiQi+1/ Qi；（6）判断：当Q0.5时，将Q值存储； 即有效数据保留当Q0.5时，将Q值需重复试验； 即无效数据舍掉 （7）每个测次取得3个有效流量Q数据后，取平均值得到该组次的流量值Q； （8）继续检测下一个组次流量，直至Qn；（9）用指数方程式Qh拟合水位流量关系曲线。4绘图、打印输出成果 （1） 绘制检测出的水深流量关系曲线（A曲线）或水深流量值表；（2） 绘制由公式或仪器生产厂家提供的水深流量曲线（B曲线）；（3） 将A、B曲线进行比较，给出最大偏差量。5实时显示 通过显示屏监测： （1）明渠堰槽液位计（初始为人工测量水位测针值并输入计算机）；（2）上水管调节阀开度；（3）电磁流量计流量值（l/s或m3/s）；（4）分流器工作状态；（5）量水箱水位(液位计)；（6）水温；（7）流量计算值； （8）水位流量关系曲线（包括A、B两条曲线）。三、设备购置（设备购置清单详见合同书）四、控制流程图（见图一）五、控制系统具体内容（见图二） 1在工控机上，用组态软件模拟出现场的实际工作环境，要求用动画动态的反映出现场情况，并能够直接对该检测装置实现启动、停止、手动换向、自动换向等控制，能够动态的显示出相关数据：如进水管流量设定值、电磁流量计的流量实测值、渠槽液位计的水位实测值、注水时间、量水容器水位实测值、量水容器的容量换算值、渠槽流量的实测值和水位流量关系曲线等。图一 2一切准备就绪后，启动本检测装置，首先，给出进水管流量设定值Qs，此时，开始从进水管进水，电磁流量计就会测量出进水管中的实际流量Qm1。PLC通过模拟量输入单元将Qm1读入，然后与Qs进行比较，根据比较结果通过模拟量输出模块控制电动调节阀，以保证进水管中水的流量稳定在设定值Qs上不变。 当流过渠槽的水位保持稳定后，人工读取明渠水位值，并输入计算机（留有明渠液位计自动检测接口，水位值读到PLC中，然后显示在电脑上。）这时，量水容器的液位计也有一个测量值，即注水前的值H1，这个值也要通过PLC读入并显示在电脑上。 3当流过渠槽的水位保持稳定后，手动发出指令使换向器换向，使水流注入量水容器内，同时开始计时。要求：打开换向阀开始注水与开始计时之间的时间差200ms解决：可以用PLC的输出直接控制换向器气缸达到换向目的，用PLC内部的定时器进行定时，其定时精度可以达到2ms100msTIM计时单位为100ms；TIMH计时单位为10ms；TMHH计时单位为1ms。（CJ1系列PLC的循环扫描周期可达到几个毫秒，完全能够满足精度要求。） 自动停止注水：当量水容器内的水位达到设定值时，PLC使换向器复位，同时停止计时，并将计时时间送到电脑上显示出来。此时量水容器的液位计会有一个实际的水位值H2，根据H2H1就可以得到量水容器内注水的体积Vi，再根据公式QiVi/T即得到明渠流量计单位时间流量值，PLC会把H1、H2、Vi、Qi等数据送到电脑上显示出来。 手动停止注水：如果想放弃注水或想使量水容器注入任意水量，可以通过按钮方式停止注水。 4本次测量完毕后，先打开退水电磁阀和放空水管电磁阀，再启动水泵和潜水泵，将量水容器中的水抽走。当水位到达下限时，关闭退水电磁阀和水泵，由潜水泵继续将水箱中余水放空。潜水泵通过集水井液位计指令开启、关闭，禁止无水运行。 当然，也可以按钮方式手动控制退水阀门、电磁阀的开闭和水泵、潜水泵的启停。 5测量过程中，可以通过温度传感器输入到PLC模拟量模块中的数据，实时监测量水容器中的水温，并在电脑上显示出来。 6同一个Q值要进行有效测量三次，只保留有效数据，无效数据一律舍弃。这样循环测量，获得一系列水位、流量测量值。通