摘要：介紹靜態容積法水表檢定裝置自動控制原理，用差壓變送器測工作量器液位，可編程控制器PLC作為檢測和控制設備，組態軟件和計算機進行工作過程管理、數據計算和處理，最終自動形成檢定結果，并打印檢定結果。
關 鍵 詞:  水表  檢定裝置  PLC  組態王軟件  

1  引言

基于臺達PLC技術的靜態容積法水表檢定裝置可以檢定磁電水表(帶遠傳)和普通水表。自動檢定裝置通過友好的監控界面，形象逼真的模擬現場設備布局和動態工作情況。裝置具有參數設置和修改功能。裝置實時獲取現場數據并進行及時處理、動態顯示。同時將采集到的各種數據保存到特定的歷史數據庫中，并自動填寫檢定數據表格并打印檢定結果。

2  設計條件

2.1 法定設計依據

本項目根據國家計量檢定規程“JJG164-2000”《液體流量標準裝置檢定規程》，“JJG634-94”《標準表法流量標準裝置檢定規程》，“JJG162-94”，《水表及其試驗裝置檢定規程》設計和制造而成。

2.2 檢定裝置結構

工作量器結構如圖1所示。工作量器分別為:10 L、20 L、100 L、300 L四種規格，可分別檢定相應標準容積的流量儀表。

圖1 工作量器結構圖

2.3 換算關系

（1）標準工作量器的容積、標尺值、計量頸每毫米容積值關系，參見表1所示。

（2）工作量器在實際工作中標準容積的換算公式：

V實  = V標+（L實-L標）*α

其中：
V實：檢定時經水表注入工作量器的實際水量。
V標：工作量器的標準值。
L實：計量頸的實際值。
L標：工作量器標準容積下的計量頸示值。
α： 計量頸計量頸每毫米容積值。

（3）示值誤差公式［3］

其中：
δ：基本誤差。
V示：檢定時水表記錄的水量。
V實：檢定時經水表注入工作量器的實際水量。

3 裝置原理設計

3.1 裝置原理

系統框圖如圖2所示。把水表水平地安裝在試驗臺上，用水表允許的公稱流量通水，排除水表和出水管中的空氣，同時使水表指針平穩轉動一段時間。然后把水流量調節到規定的流量值，將工作量器的水放到零位或某一分度線，啟動換向器電磁閥和相應的測量控制電磁閥，于水表指線同步，切換水流使其注入工作量器，記錄水表的起始值。當水表指針達到預先規定的分度時，再切換水流，待工作量器的水位靜止后讀數，水表運行水量和工作量器的實際水量采集到計算機里，此時，計算機將采集到的相關數據，進行處理，得到相應點的基本誤差，依次進行其它檢定點的檢定。當所有的檢定點檢定完畢，計算機將最終的檢定結果進行處理，并進行打印檢定結果。

圖2 系統工作原理框圖

3.2差壓變送器水位測量電路

電路圖如圖3所示。差壓變送器采用橫河川儀有限公司生產的EJA110型，它是高精度(±0.075%、連續工作五年不需調校、溫度和靜壓影響忽略不計)兩線制差壓變送器，作用是將工作量器的水位信號變成4～20mADC電流信號,這個電流信號與DFP-1100M型配電器連接，配電器一方面為現場安裝的兩線制EJA110型差壓變送器提供一個隔離的電源，同時又將兩線制變送器送來的4～20mADC信號轉換成與之隔離的1～5VDC信號,這個1～5VDC電壓信號給可編程控制器，作為自動控制的標準信號。

圖3 差壓變送器、配電器接線圖

4  PLC監控系統設計

可編程控制器（PLC）主機選用臺達DVP-ES/EX/SS系列可編程序控制器DVP14SS11R2。電源電壓：24VDC；輸入點數：8點；輸出點數：6點；輸出形式：繼電器。模擬輸入模塊選用臺達DVP-04AD型。模擬輸入范圍±10V，數字轉換范圍±2000，解析度12bit。［2］輸入、輸出口及存儲單元分配見表2所示。CPU模塊電路設計如圖4所示，擴展模塊電路圖5所示，程序框圖如圖6所示。

圖4 可編程序控制器DVP14SS11R2接線圖

圖5 可編程序控制器DVP-04AD接線

圖6 程序框圖

5 自動檢定裝置組態

5.1 組態王軟件

組態軟件選用北京亞控科技發展有限公司的組態王軟件6.51。它是運行在WindowsNT/2000/XP中文操作系統上的商品化工業測控組態軟件，具有完善的圖形界面生成功能，可以形象逼真的描繪工業現場。提供了功能齊全的控件和控件函數以及多種I/O驅動程序。

5.2 組態王通信參數和設備配置

  （1）通信參數： 波特率：9600；數據位：7；奇偶效驗：偶效驗；停止位：1；通信超時：3000毫秒；通信方式：RS232。
  （2）設備配置：設備生產廠家：巨騰anco；設備名稱：delta；設備邏輯名稱：PLC；設備地址：1；通信方式：串口（COM1）。

5.3 PLC組態鏈接變量

組態王變量與可編程控制器寄存器對應關系對應關系見表3所示。

表3  組態王的變量與可編程控制器寄存器對應關系

5.4 界面設計

（1）檢定裝置啟動及標準值、實際值界面如圖7所示。量器標準容積、標準容積標尺、實際容積標尺、毫米當量、實際標準容積、被檢表頻率、被檢表瞬時流量、控制液位、頻率累積、電流累積、工作時間為模擬值輸入連接；頻率系數、電流系數、液位設定為模擬值輸入輸出連接。

圖7 檢定裝置啟動及標準值、實際值界面

“實際標準容積計算”、“大罐啟動”、“小罐啟動”、“停止”、“總清零”按鈕為彈起時命令語言連接，限于篇幅限制具體命令語言略寫。

（2）檢定點選擇界面如圖8所示。用一個單選按鈕控件來實現檢定點的選擇［1］。控件名稱：檢定點選擇；變量名稱：檢定次數；標題數據：公稱流量、分界流量、最小流量。

圖8 檢定點選擇界面

限于篇幅“頻率數據填表”、“電流數據填表”按鈕為彈起時命令語言連接略。

（3）數據存儲、打印界面如圖9所示。數據存儲、打印用列表式組合框控件和一些按鈕來實現［1］。列表式組合框控件，控件名稱：列表框；變量名稱：檢定記錄次數。

圖9 數據存儲、打印選擇界面

限于篇幅“數據存儲”、“數據讀取”、“增加”、“清除”、“打印設置”、“打印預覽”按鈕為彈起時命令語言連接。具體命令語言略。

6 結束語

靜態容積法水表自動檢定裝置，采用先進的可編程控制器和組態軟件技術，杜絕人工操作造誤差，大大提高了水表檢定的效率和準確性。通過在遼河油田興隆臺采油使用，取得了較好的效果。

參考文獻
［1］北京亞控科技發展有限公司. 組態王Version6.51使用手冊［M］，2005.
［2］中達電通股份有限公司. DVP可編程序控制器使用手冊［M］，2006.
［3］浙江省計量檢定所.水表及其試驗裝置檢定規程JJG162-94,1985：14.
［4］張泰豐.水表及其檢定.北京：中國計量出版社，1990：155.

作者簡介
周  兵（1964-）男 副教授 高級實驗師 工業自動化領域教學與應用工程
張宏魁（1963-）男 工程師 自動化儀表檢定工程