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三畅立异研发仪表、助力产业主动化进级

基于PLC的一种冷水表全主动检定装配的研讨

由来: 1. 广州深圳张家口市的剂量测试英文所,广州 广州深圳张家口; 2. 广州省的剂量阻止判断探讨院,合肥 我们:郭学军,殷晓菁,宋兴芳,王艳霞 回应期限:2019-06-08

        择要: 为了进步冷水表的检定效力和检定精度,提出基于西门子 S7 - 200 SMART PLC 的冷水表全主动检定装配。经由进程 PLC 对管道气动阀门、水泵和变频器的主动节制,对规范电磁流量计的数据收罗和换算,完?成了《JJG 162—2009 冷水水表检定例程》中对经常利用、分界、很是小流量的冷水表主动检定流程?。该装配能节俭大批野生检按时候,进步检定精确度,耽误利用寿命,降落经营本钱。

 
弁言
       21 世纪水资本正在变成一种可贵的稀缺资本,水资本题目已不只仅是资本题目,更成为干系到国度经济、社会可延续成长和长治久安的严重计谋题目。水表作为水厂供水和住民用水的首要计量装备,其精确度和不变水平干系到供水单元和用水用户的亲身好处,是以水表检定装配和检定体例显得尤其首要。
 
       今朝水表检定装配按照检定进程首要分 3 类:搜集法、流量时候法、量器定制机构。搜集法装配普通包含启停容积法、静态容积法、启停品德法和静态品德法[1]。今朝我国利用很是多的是容积式检定装配,接纳野生读数停止节制和计较记实的体例停止检测,检测效力低,引入的报酬偏差大[2]; 流量时候法具备操纵便利、噪声小、体系不变的上风,已慢慢代替传统的容积式检定装配。跟着 PLC 的成长,其代替继电器线路和以挨次节制为主的上风在产业节制范畴取得普遍利用。跟着日趋增加的水表数目,基于 PLC 的水表检定装配应运而生。 
 
1 全主动水表检定装配道理
       图 1 所示为西门子 S7 - 200 SMART PLC( 以下简称为 PLC) 利用于冷水表全主动检定装配的表现图,该装配以检定 DN15DN25 冷水水表为例。该装配用 DK - 8850 高压水泵经由进程 DN50 管道抽水到稳流筒,完成串连冷水表的不变流速,装配的结尾别离接出 DN10,DN15,DN25 三路管道,同时接入西门子分体式电磁流量计 MAG6000 作为规范流量计,很是后水流回池塘中。此中 PLC 主动节制电磁阀、西门子变频器 G120C,完成节制流量并收罗规范流量计的流量值。
冷水表全主动检定装配表现图
       按照水表检定例程,水表的绝对示值偏差 E 用百分数表现为[3]:
20200608085629.jpg
       式中: Vi为唆使体积; Va为现实体积。
 
       在规程中划定精确度品级为 1 级冷水表的很是大许可偏差在高区( Q2?Q?Q4 ) 为 ±1%,在低区( Q1?Q < Q2 ) 为 ±3%,仅合用于经常利用流量 Q3?100 m3 /h 的冷水表; 精确度品级为 2 级冷水表的很是大许可偏差在高区( Q2?Q?Q4 ) 为 ±2%,在低区( Q1?Q <Q2 ) 为 ±5%。按照国度品德手艺监视局颁发的《JJG 162— 2009 冷水水表检定例程》中对经常利用、分界、很是小流量的划定值对冷水表主动检定流程,收罗的流量值成果经由进程 232 串口与上位机野生界面通讯,与图象收罗冷水表的成果停止比对取得检定成果。
 
2 PLC 软件设想
       PLC 经由进程 STEP7 MicroWin SMART 软件停止编程设想和调试,如图 2 所示。 1) 法式初始化,包含串口儿法式、高速计数器子法式、PID 调理子法式和检定子法式。 2) 串口儿法式完成 PLC 与上位机的数据传输通讯。参 数 设 置、数据传输挑选自在端口形式SMB30 = 16#09,组态端口0 为无奇偶校验,8 位数据位,9600 波特率,自在口通讯和谈领受字符串,直至领受换行字符,而后动静会发送回发送方。
PLC 软件设想流程图
       3) 高速计数器子法式收罗 MAG6000 规范流量计的脉冲旌旗灯号,经进法式换算取得检定管道刹时流量和累计流量。
 
       初次扫描时,组态高速计数器并启用计数器,将 HSC0 组态为具备外部标的目的节制功效的单相时钟计数器———形式 0; 写入新以后值; 将初始标的目的设置为加计数; 挑选复位输入高电平有用; 断根 HSC0 的以后值并设置 HSC0 的预设值; 当 CV = PV 时产生间断事务 12,组态 HSC0; 脉冲当量值输入 VD4。进入间断事务 12 后取得收罗周期时候,很是后计较高速输入脉冲频次,并经由进程流量换算公式计较刹时流量: 刹时流量 Q = 脉冲频次/脉冲当量。 4) PID 调理子法式如图 3 所示,按照冷水表的设定值( 给定) 和高速计数器的现实流量值,按照闭环节制进程的 PID 算法计较出变频器的摹拟输入量,经由进程 EM AQ02 模块传递到变频器中,完成主动调理水泵,使装配的流量到达设定值。
PID 调理子法式设想流程图
       5) 检定子法式如图 4 所示,经由进程输入阀门驱动电路节制气动电磁阀,完成按照流量须要主动切换检定管道,此中 Q0. 1 ~ Q0. 4 对应节制装配中的 4个电磁阀。
检定子法式设想流程图
       起首在装配被检冷水表后停止 3 min 的通水排气,去除检定装配管道中的氛围,避免影响检定精确度; 其次在起头检定后,PLC 利用 PID 模块调理变频器,节制水泵流量同时收罗电磁流量计的数值,使被检水表取得不变的经常利用流量 Q3,随后与上位机通讯起头收罗旌旗灯号,在检按时候内,记实电磁流量计积累流量并上传到上位机作为规范。按照经常利用流量 Q3的检定进程,PLC 顺次完成对分界流量 Q2和很是小流量 Q1的检定。检定完成后,冷水表检定装配泄压卸水表。 
3 硬件设置装备摆设
       1) 界说 MAG6000 规范流量计输入脉冲信息: 根 据 DN25 冷水表的经常利用流量 Q3为 6300 L/h,流量计参数设置为每 1 mL 输入一个脉冲,脉冲宽度为 510 μs,脉冲周期为 570 μs,输入脉冲频次为 1. 8 kHz。 
       2) 变频器按照 DK - 8850 高压水泵铭牌经由进程BOP - 2 操纵面板停止参数设置,界说的输入/输入设置装备摆设 P15 挑选宏法式 13 摹拟设定值形式; 在现实装配中,须要将变频器的供电电源与 PLC 电源断绝,不然会影响 PLC 的串口通讯。 3) PLC 的体系参数设置: 高速计数器设置为单相很是大速度能辨认 200 kHz,体系设置滤波时候为0. 2 ms,滤波频次为 2. 5 kHz。
 
 4 成果与会商
       在 PID 调理到不变流量时,刹时流量存在一般规模的动摇而不是一个数值不变,用 SMART 软件测试 PLC 高速计数器,比对规范流量计脉冲数,成果如表 1 所示。
MAG6000 与 PLC 高速计数器数据比对成果
       由测试数据取得 3 min 和 10 min 的计时积累流量偏差别离为 0. 034% 和 0. 000 56% ,MAG6000 本身的丈量精度为 ± 0. 2% ,按照数据取得的 PLC 的测试精度充足知足水表检定装配丈量精度。 
 
5 论断
       基于 PLC 的冷水表全主动检定装配是 PLC 产业节制手艺与水表计量检定相连系的利用,处置了传统水表检定效力低、休息强度大、操纵烦琐的题目。该装配体系不变靠得住、操纵便利、检定效力高、主动化水平高,能普遍合用于水表自检和计量检定部分,进步全体的产物品德。
 
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