專利名稱：流量計(jì)量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流量計(jì)量控制系統(tǒng)，尤其涉及一種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字通信技術(shù)，通信主體是工控PLC和質(zhì)量流量計(jì)，該技術(shù)應(yīng)用于流體計(jì)量控制系統(tǒng)中，通信的主要目的是流量計(jì)量。
背景技術(shù)：
目前，流量計(jì)量控制技術(shù)及設(shè)備，從流量數(shù)據(jù)采集方式的不同，可以分為兩大類即脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)方式和數(shù)字通信方式。
脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)方式是當(dāng)前主流的、傳統(tǒng)的儀表計(jì)量方式，就是用DCS、PLC、單片機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)加裝A/D接口板采集現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)發(fā)出的頻率信號(hào)，然后在系統(tǒng)內(nèi)部根據(jù)脈沖當(dāng)量變換成當(dāng)前的瞬時(shí)流量，再進(jìn)行積分累積運(yùn)算，從而完成計(jì)量工作。該技術(shù)屬于流量二次計(jì)量，存在二次計(jì)量的精度損失。一次計(jì)量是在流量檢測(cè)儀表內(nèi)部完成的，然后再由檢測(cè)儀表變換成電信號(hào)輸出到外界供檢測(cè)計(jì)量系統(tǒng)使用，那么無論二次計(jì)量精度有多高，都存在一個(gè)精度損失的問題，因此造成了不必要的二次計(jì)量精度損失，而計(jì)量精度是計(jì)量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)。另外，當(dāng)流量計(jì)量過程中存在回流時(shí)(如液化氣裝車)，回流量不僅沒有從總量中減去，反而又加到總量中，造成嚴(yán)重的計(jì)量誤差，在實(shí)際應(yīng)用中必須加裝單向閥門才能減少回流誤差。
高精度質(zhì)量流量計(jì)在提供了標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)輸出和脈沖頻率輸出的同時(shí)，一般還提供了標(biāo)準(zhǔn)的HART協(xié)議或基于RS-485的MODBUS協(xié)議兩種智能數(shù)字通訊接口，因此，有些流量計(jì)量系統(tǒng)通過質(zhì)量流量計(jì)上的這兩種智能數(shù)字通訊，利用普通PC機(jī)上豐富的RS-232串口資源，再配以RS-232變HART適配器或者RS-232變RS-485適配器，使普通PC機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成一個(gè)智能數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后使用PC機(jī)上的通訊采集軟件包通過該網(wǎng)絡(luò)與質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行數(shù)字通訊，使PC機(jī)獲取質(zhì)量流量計(jì)中豐富的信息，如瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、密度、溫度等，還可以監(jiān)視毫安和頻率輸出信號(hào)、工作狀態(tài)、和故障狀態(tài)等。該技術(shù)的主要問題是PC機(jī)系統(tǒng)的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量工作的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于克服現(xiàn)有流量計(jì)量控制技術(shù)的不足，提供一種能消除二次計(jì)量誤差和回流誤差、監(jiān)測(cè)質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)、提供掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，保持流量計(jì)量控制系統(tǒng)高可靠性的流量計(jì)量控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種流量計(jì)量控制系統(tǒng)，其核心部件采用高端工控PLC，該高端工控PLC系統(tǒng)中分別設(shè)有工業(yè)以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)口，串行通信口、串行通信口、數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊，其外圍部件設(shè)有一組按鈕、一組繼電器，以及操作員界面模塊；串行通信口通過串口電纜連接操作員界面模塊，數(shù)字I/O模塊分別連接按鈕組和繼電器組，串行通信口用于構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線，連接多個(gè)質(zhì)量流量計(jì)，工業(yè)以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)口通過以太網(wǎng)雙絞線連接至上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型將具備高可靠性的PLC及其擴(kuò)展模塊作為核心部件應(yīng)用到流量計(jì)量控制系統(tǒng)中，發(fā)揚(yáng)其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)靈活的測(cè)量控制功能，同時(shí)深入開發(fā)其現(xiàn)場(chǎng)通信功能，解決了與質(zhì)量流量計(jì)的數(shù)字通信問題。其有益效果不僅能消除二次計(jì)量誤差和回流誤差、監(jiān)測(cè)質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)、提供掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，還能保持流量計(jì)量系統(tǒng)的高可靠性，為設(shè)計(jì)高精度高可靠性計(jì)量控制系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)方法。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成圖；圖2是PLC主控制程序流程圖；圖3是PLC串行通信中斷服務(wù)程序流程圖。
具體實(shí)施方式
系統(tǒng)設(shè)計(jì)流體計(jì)量控制系統(tǒng)核心部件采用高端工控PLC。
如圖1所示，為系統(tǒng)組成圖。高端工控PLC(2)是系統(tǒng)核心控制部件，須具備兩個(gè)RS485串行通信接口(4)(9)，并可通過外部總線擴(kuò)展數(shù)字I/O(8)、模擬I/O(5)、工業(yè)以太網(wǎng)(3)等模塊。一組按鈕(7)、一組繼電器(6)和操作員界面模塊(1)等構(gòu)成系統(tǒng)的外圍部件。其中串行通信口2(9)通過串口電纜(10)連接操作員界面模塊(1)，串行通信口1(4)用于構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線，連接多個(gè)質(zhì)量流量計(jì)，工業(yè)以太網(wǎng)模塊提供網(wǎng)絡(luò)接口，可通過以太網(wǎng)雙絞線連接上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
操作員界面用于輸入口令、設(shè)定批量、顯示各通道的當(dāng)前流量；按鈕組用作操作鍵盤；繼電器組用作輸出控制干接點(diǎn)；數(shù)字I/O用于測(cè)量泵和閥門的狀態(tài)、控制泵和閥門的開關(guān)；模擬I/O用于測(cè)量和控制具備連續(xù)開度的閥門；工業(yè)以太網(wǎng)模塊用于高速穩(wěn)定地連接上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)；為合理利用系統(tǒng)資源，提高性價(jià)比，設(shè)計(jì)中考慮同時(shí)實(shí)現(xiàn)4個(gè)付量鶴位的計(jì)量控制。流體計(jì)量控制系統(tǒng)通過RS485總線(串行通信口1)逐臺(tái)連接4個(gè)鶴位的質(zhì)量流量計(jì)。
PLC通過鍵盤、操作員界面接收各流量通道的批量設(shè)定值，在收到某通道啟動(dòng)命令后(按下啟動(dòng)鍵)，按照特定順序打開該通道泵和閥門，監(jiān)視質(zhì)量流量計(jì)通信狀態(tài)，讀取流量數(shù)據(jù)，比較已付量與設(shè)定量，當(dāng)已付量達(dá)到設(shè)定量的95％時(shí)關(guān)閉二段閥大流量閥門，近100％時(shí)關(guān)閉二段閥小流量閥門，達(dá)到平穩(wěn)而精確控制流量的目的。
流體計(jì)量控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)和靜電溢油報(bào)警信號(hào)，當(dāng)質(zhì)量流量計(jì)發(fā)生故障或掉電、閥門開啟后沒有流量(可能泵故障)、閥門關(guān)閉時(shí)有流量(可能管道泄露)、靜電卸放故障(接地不良)或溢油發(fā)生等情況出現(xiàn)時(shí)，控制關(guān)閉故障通道閥門，顯示告警信息，同時(shí)向上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)輸出告警信號(hào)，并指明告警信號(hào)來源。
鍵盤由一組標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用按鈕分別連接PLC數(shù)字輸入構(gòu)成，各鍵的功能由其對(duì)應(yīng)的PLC子程序?qū)崿F(xiàn)。從功能上講，鍵盤包含設(shè)定、確認(rèn)、通道選擇、啟動(dòng)、停止和10個(gè)數(shù)字(0～9)等鍵。
系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)控制程序結(jié)構(gòu)控制程序由主控制程序、串行通信中斷服務(wù)程序和工業(yè)以太網(wǎng)通信接口程序三部分組成。主控制程序完成系統(tǒng)初始化、操作員界面顯示、鍵盤操作響應(yīng)處理、循環(huán)測(cè)量與控制、關(guān)鍵流量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存等工作。
采用中斷方式與質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行串行通信，中斷服務(wù)程序用于支持質(zhì)量流量計(jì)的通信協(xié)議，完成與流量計(jì)的數(shù)字通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
主控制程序流程如圖2所示。
串行通信中斷服務(wù)程序流程如圖3所示。
系統(tǒng)操作流程流量計(jì)設(shè)置在連接流體計(jì)量控制系統(tǒng)之前，應(yīng)使用手操器對(duì)每臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的通信參數(shù)、輸出變量及單位、通信地址等進(jìn)行設(shè)置。
通信參數(shù)應(yīng)與批量控制器一致。
連接設(shè)備正確連接流量計(jì)、計(jì)算機(jī)、閥門、泵、靜電溢油報(bào)警器等相關(guān)設(shè)備。
流體計(jì)量控制系統(tǒng)的流量計(jì)通信口，通過3芯屏蔽電纜連接4臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)，注意RS485總線的A、B線分別連接質(zhì)量流量計(jì)的A、B線。
流體計(jì)量控制系統(tǒng)的輸出控制線是12個(gè)繼電器干接點(diǎn)，分別連接4個(gè)通道的相應(yīng)二段閥控制端(以二段閥為例)和泵開關(guān)控制端。
流體計(jì)量控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信口是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口，通過10M/100M速率連接上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
通道選擇按通道鍵1#、2#、3#或4#選擇控制鶴位，設(shè)定、確認(rèn)、啟動(dòng)、停止等操作和相關(guān)計(jì)量控制等作用到該?dān)Q位。
批量設(shè)定先按“設(shè)定”鍵，提示輸入口令，輸入完成后按確認(rèn)鍵；如果口令錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入口令。口令不正確不能設(shè)定預(yù)付量和開啟當(dāng)前通道。保證未授權(quán)人員無法啟動(dòng)付量過程。
如果口令正確，提示輸入預(yù)付量，按數(shù)字鍵“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”輸入預(yù)付量，最后再按“確認(rèn)”鍵完成批量設(shè)定。該設(shè)定量是當(dāng)前通道的預(yù)付量。
付量啟動(dòng)完成預(yù)付量設(shè)定后，按“開始”鍵啟動(dòng)當(dāng)前通道付量過程。
手動(dòng)停止付量如果某通道需要提前終止付量過程，先選擇通道，再按“停止”鍵即可。
如果還需要繼續(xù)付量，按“開始”鍵即可。
權(quán)利要求1.一種流量計(jì)量控制系統(tǒng)，其核心部件采用高端工控PLC(2)，系統(tǒng)中分別設(shè)有工業(yè)以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)口(3)，串行通信口1(4)、串行通信口2(9)、數(shù)字I/O模塊(8)、模擬I/O模塊(5)，其外圍部件設(shè)有一組按鈕(7)、一組繼電器(6)，以及操作員界面模塊(1)；串行通信口(9)通過串口電纜(10)連接操作員界面模塊(1)，數(shù)字I/O模塊(8)分別連接一組按鈕(7)和一組繼電器(6)，其特征在于用于構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線的串行通信口(4)連接多個(gè)質(zhì)量流量計(jì)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種流量計(jì)量控制系統(tǒng)，其核心部件采用高端工控PLC，PLC系統(tǒng)中分別設(shè)有工業(yè)以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)口，串行通信口、串行通信口、數(shù)字I/O模塊、模擬I/O模塊。其外圍部件設(shè)有一組按鈕、一組繼電器，以及操作員界面模塊。串行通信口通過串口電纜連接操作員界面模塊，工業(yè)以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)口通過以太網(wǎng)雙絞線連接至上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型不僅能消除二次計(jì)量誤差和回流誤差、監(jiān)測(cè)質(zhì)量流量計(jì)工作狀態(tài)、提供掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，還能保持流量計(jì)量系統(tǒng)的高可靠性，為設(shè)計(jì)高精度高可靠性計(jì)量控制系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)方法。
文檔編號(hào)H04L29/00GK2800335SQ20052010862
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者李堅(jiān) 申請(qǐng)人:李堅(jiān)