台达自动化在水表自动检定装置的应用

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1引言

在每只被检水表正上方安装一只摄像机，通过图像采集卡并连接到计算机，由计算机图像处理系统自动识别水表表盘图像后得到水表示值（不需人工抄表），结合水位自动控制并测量标准水位数据，计算机计算出每只水表不同流量的示值误差并形成检定记录报表。因此，真正意义上实现了水表检定自动化。

基于台达PLC技术的静态容积法水表检定装置可以检定磁电水表（带远传）和普通水表。自动检定装置通过友好的监控界面，形象逼真的模拟现场设备布局和动态工作情况。装置具有参数设置和修改功能。装置实时获取现场数据并进行及时处理、动态显示。同时将采集到的各种数据保存到特定的历史数据库中，并自动填写检定数据表格并打印检定结果。

2设计条件

2.1法定设计依据

本项目根据国家计量检定规程"JJG164-2000"《液体流量标准装置检定规程》，"JJG634-94"《标准表法流量标准装置检定规程》，"JJG162-94",《水表及其试验装置检定规程》设计和制造而成。

2.2检定装置结构

工作量器结构如图1所示。工作量器分别为：10L、20L、100L、300L四种规格，可分别检定相应标准容积的流量仪表。

2.3换算关系

（1）标准工作量器的容积、标尺值、计量颈每毫米容积值关系，参见表1所示。

表1标准工作量器的容积、标尺值、计量径每毫米容积值关系表

（2）工作量器在实际工作中标准容积的换算公式：

V实=V标+（L实-L标）*α

其中：

V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。

V标：工作量器的标准值。

L实：计量颈的实际值。

L标：工作量器标准容积下的计量颈示值。

α：计量颈计量颈每毫米容积值。

（3）示值误差公式

其中：

δ：基本误差。

V示：检定时水表记录的水量。

V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。

3装置原理设计

3.1装置原理

系统框图如图2所示。把水表水平地安装在试验台上，用水表允许的公称流量通水，排除水表和出水管中的空气，同时使水表指针平稳转动一段时间。然后把水流量调节到规定的流量值，将工作量器的水放到零位或某一分度线，启动换向器电磁阀和相应的测量控制电磁阀，于水表指线同步，切换水流使其注入工作量器，记录水表的起始值。当水表指针达到预先规定的分度时，再切换水流，待工作量器的水位静止后读数，水表运行水量和工作量器的实际水量采集到计算机里，此时，计算机将采集到的相关数据，进行处理，得到相应点的基本误差，依次进行其它检定点的检定。当所有的检定点检定完毕，计算机将终的检定结果进行处理，并进行打印检定结果。

3.2差压变送器水位测量电路

差压变送器是引进国外先进技术和设备生产的新型变送器，关键原材料，元器件和零部件均源自进口，整机经过严格组装和测试，该产品具有设计原理先进、品种规格齐全、安装使用简便等特点。差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力，然后将其转变成4-20mADC的电流信号输出。LY-3851DP也可以通过BRAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HART275手操器相互通讯，通过它们进行设定和监控等。

电路图如图3所示。差压变送器采用横河川仪有限公司生产的EJA110型，它是高精度（±0.075%、连续工作五年不需调校、温度和静压影响忽略不计）两线制差压变送器，作用是将工作量器的水位信号变成4~20mADC电流信号，这个电流信号与DFP-1100M型配电器连接，配电器一方面为现场安装的两线制EJA110型差压变送器提供一个隔离的电源，同时又将两线制变送器送来的4~20mADC信号转换成与之隔离的1~5VDC信号，这个1~5VDC电压信号给可编程控制器，作为自动控制的标准信号。

4PLC监控系统设计

可编程控制器简称PC（英文全称：ProgrammableController），经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC和可编程序控制器PC几个不同时期。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

可编程控制器（PLC）主机选用台达DVP-ES/EX/SS系列可编程序控制器DVP14SS11R2.电源电压：24VDC;输入点数：8点；输出点数：6点；输出形式：继电器。模拟输入模块选用台达DVP-04AD型。模拟输入范围±10V,数字转换范围±2000,解析度12bit.[2]输入、输出口及存储单元分配见表2所示。CPU模块电路设计如图4所示，扩展模块电路图5所示，程序框图如图6所示。

5自动检定装置组态

5.1组态王软件

组态软件选用北京亚控科技发展有限公司的组态王软件6.51.它是运行在WindowsNT/2000/XP中文操作系统上的商品化工业测控组态软件，具有完善的图形界面生成功能，可以形象逼真的描绘工业现场。提供了功能齐全的控件和控件函数以及多种I/O驱动程序。

5.2组态王通信参数和设备配置

（1）通信参数：波特率：9600;数据位：7;奇偶效验：偶效验；停止位：1;通信超时：3000毫秒；通信方式：RS232.

（2）设备配置：设备生产厂家：巨腾anco;设备名称：delta;设备逻辑名称：PLC;设备地址：1;通信方式：串口（COM1）。

5.3PLC组态链接变量

组态王变量与可编程控制器寄存器对应关系对应关系见表3所示。

表3组态王的变量与可编程控制器寄存器对应关系

5.4界面设计

（1）检定装置启动及标准值、实际值界面如图7所示。量器标准容积、标准容积标尺、实际容积标尺、毫米当量、实际标准容积、被检表频率、被检表瞬时流量、控制液位、频率累积、电流累积、工作时间为模拟值输入连接；频率系数、电流系数、液位设定为模拟值输入输出连接。

"实际标准容积计算"、"大罐启动"、"小罐启动"、"停止"、"总清零"按钮为弹起时命令语言连接，限于篇幅限制具体命令语言略写。

图7检定装置启动及标准值、实际值界面

（2）检定点选择界面如图8所示。用一个单选按钮控件来实现检定点的选择。控件名称：检定点选择；变量名称：检定次数；标题数据：公称流量、分界流量、流量。

限于篇幅"频率数据填表"、"电流数据填表"按钮为弹起时命令语言连接略。

（3）数据存储、打印界面如图9所示。数据存储、打印用列表式组合框控件和一些按钮来实现[1].列表式组合框控件，控件名称：列表框；变量名称：检定记录次数。

限于篇幅"数据存储"、