基于台达自动化的水表自动检定装置
日期：2010-10-12 9:29:14 点击：
来源：中国工控网
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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
1 引言
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:10 L、20 L、100 L、300 L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［3］
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，计算机将最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
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。
4 PLC监控系统设计
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）。
5.3 PLC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［1］。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、最小流量。
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”、“数据读取”、“增加”、“清除”、“打印设置”、“打印预览”按钮为弹起时命令语言连接。具体命令语言略。
6 结束语
静态容积法水表自动检定装置，采用先进的可编程控制器和组态软件技术，杜绝人工操作造误差，大大提高了水表检定的效率和准确性。通过在辽河油田兴隆台采油使用，取得了较好的效果。
参考文献
［1］北京亚控科技发展有限公司. 组态王Version6.51使用手册［M］，2005.
［2］中达电通股份有限公司. DVP可编程序控制器使用手册［M］，2006.
［3］浙江省计量检定所.水表及其试验装置检定规程JJG162-94,1985：14.
［4］张泰丰.水表及其检定.北京：中国计量出版社，1990：155
［摘要］：介绍静态容积法水表检定装置自动控制原理，用差压变送器测工作量器液位，可编程控制器PLC作为检测和控制设备，组态软件和计算机进行工作过程管理、数据计算和处理，最终自动形成检定结果，并打印检定结果。
［关键词］：水表 检定装置 PLC 组态王软件
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WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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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。
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Key words: Water meters Verification Facilities PLC King view software
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1 引言
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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。
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2 设计条件
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2.1 法定设计依据
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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。
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2.2 检定装置结构
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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工作量器结构如图1所示。工作量器分别为:10 L、20 L、100 L、300 L四种规格，可分别检定相应标准容积的流量仪表。
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2.3 换算关系
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（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。
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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
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（2）工作量器在实际工作中标准容积的换算公式：
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V实 = V标 （L实-L标）*α
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其中：
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V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。
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V标：工作量器的标准值。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
L实：计量颈的实际值。
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L标：工作量器标准容积下的计量颈示值。
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α： 计量颈计量颈每毫米容积值。
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（3）示值误差公式［3］
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δ：基本误差。
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V示：检定时水表记录的水量。
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V实：检定时经水表注入工作量器的实际水量。
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3 装置原理设计
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3.1 装置原理
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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，计算机将最终的检定结果进行处理，并进行打印检定结果。
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3.2差压变送器水位测量电路
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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。
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4 PLC监控系统设计
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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。
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5 自动检定装置组态
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5.1 组态王软件
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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。
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5.2 组态王通信参数和设备配置
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（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。
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（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）。
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5.3 PLC组态链接变量
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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。
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表3 组态王的变量与可编程控制器寄存器对应关系
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5.4 界面设计
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（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。
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“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。
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图7 检定装置启动及标准值、实际值界面
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（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［1］。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、最小流量。
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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。
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（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。
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6 结束语
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静态容积法水表自动检定装置，采用先进的可编程控制器和组态软件技术，杜绝人工操作造误差，大大提高了水表检定的效率和准确性。通过在辽河油田兴隆台采油使用，取得了较好的效果。
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参考文献
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［1］北京亚控科技发展有限公司. 组态王Version6.51使用手册［M］，2005.
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［2］中达电通股份有限公司. DVP可编程序控制器使用手册［M］，2006.
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［3］浙江省计量检定所.水表及其试验装置检定规程JJG162-94,1985：14.
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［4］张泰丰.水表及其检定.北京：中国计量出版社，1990：155
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