畢業(yè)設計（論文）基于力控軟件的工業(yè)流量監(jiān)控設計

1、摘要衡量一個自控系統的先進程度，除能完成一定的自動化控制功能外，日常的生產管理功能也是其重要指標之一。在流程工藝生產中的物料消耗和產量的自動統計就是一個生產管理的基本功能。我國屬于能源缺乏國，精確的自動化監(jiān)控更加有必要去研究和實行。通過設置多個采集點，以硬件組態(tài)、數據組態(tài)、圖像組態(tài)等功能實現上位機對供水管路的實時檢測，為操作人員合理實時調度提供可靠技術保障，實現能源優(yōu)化配置，提高管路穩(wěn)定和對事故的預見性、降低了能耗。該系統運行正常，完全達到設計要求。力控軟件的流量監(jiān)控設計在成本、開放性、靈活性、功能和界面等方面給企業(yè)用戶提供了最佳的控制系統解決方案。本文介紹了采用力控軟件的工業(yè)流量控制系統。硬

2、件用到了：渦輪式流量計、壓力傳感器、plc等。關鍵詞：組態(tài)軟件；硬件鏈接；流量監(jiān)控；遠程數據采集目錄摘要i第一章基于力控軟件供水流量遠程監(jiān)控系統11.1 系統概述11.2 系統要求21.3 系統方框圖2第2章 設備的選型及使用方法42.1 流量測量42.1.1 流量測量的概述42.1.2 流量測量的特點42.2 流量計52.2.1 流量計的簡介52.2.2 流量計的分類52.2.3 流量計的應用領域52.2.4渦輪式流量計62.2.5渦輪式流量計的工作原理72.2.6渦輪流量計的特點72.3 plc的介紹82.3.1 plc的工作原理82.3.2 plc的應用領域92.3.3 莫迪康plc簡介

3、102.3.4 plc接線圖112.4 電容式壓力變送器112.4.1 電容式壓力變送器的簡介112.4.2 電容式壓力變送器的特點122.4.3 電容式壓力變送器的工作原理12第三章 力控組態(tài)設計143.1 i/o設備和數據庫變量連接143.1.1 i/o設備連接143.1.2 數據庫變量連接153.2 力控界面及程序173.2.1 力控界面173.2.2 設計流程183.3 腳本程序193.4力控組態(tài)軟件的功能20參考文獻22致謝23第一章 基于力控軟件供水流量遠程監(jiān)控系統1.1 系統概述隨著工業(yè)控制系統應用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復雜的控制系統時，人們逐漸意識到原有的上位機編程的開

4、發(fā)方式，對項目來說是費時費力、得不償失的，同時，mis（管理信息系統，management information system）和cims（計算機集成制造系統，computer integrated manufacturing system）的大量應用，要求工業(yè)現場為企業(yè)的生產、經營、決策提供更詳細和深入的數據，以便優(yōu)化企業(yè)生產經營中的各個環(huán)節(jié)。 組態(tài)軟件作為一種工業(yè)信息化的管理工具，其發(fā)展方向必然是不斷降低工程開發(fā)工作量，提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主題，但是提高易用性對于提高開發(fā)效率是有限的，亞控科技則率先提出通過復用來提高效率，創(chuàng)造性地開發(fā)出模型技術，并將這一技術集成到king

5、view7.0中。這一技術能將客戶的工程開發(fā)周期縮短到原來的30%或更低，將組態(tài)軟件為客戶創(chuàng)造價值的能力提高到了一個新的境界，代表了組態(tài)軟件的未來。本系統是由計算機和plc、流量計等外圍設備組成一個計算機控制系統。計算機控制系統由工業(yè)控制機和生產過程兩大部分組成。工業(yè)控制機硬件指計算機本身及外圍設備。硬件包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟件系統是能完成各種功能計算機程序的總和，通常包括系統軟件跟應用軟件計算機。把通過測量元件、變送單元和模數轉換器送來的數字信號，直接反饋到輸入端與設定值進行比較，然后根據要求按偏差進行運算，所得到數字量輸出信號經過數模轉換器送到執(zhí)行機構，對

6、被控對象進行控制，使被控變量穩(wěn)定在設定值上。該系統的軟件選擇力控forcecontrolv6.0監(jiān)控組態(tài)，力控軟件是運行在windows98/nt/2000/xp操作系統上的監(jiān)控組態(tài)軟件，主要包括工程管理器、人機界面、實時數據庫db、i/o驅動程序、控制側羅生成器以及各種網絡服務組件等。力控forcecontrolv6.0監(jiān)控組態(tài)軟件在秉承v5.0成熟技術的基礎上，對歷史數據庫、人機界面、i/o驅動調度等主要核心部分進行了大幅提升與改進，重新設計了其中的核心構件，力控6.0開發(fā)過程采用了先進軟件工程方法：“測試驅動開發(fā)”，使產品的品質得到了充分的保證。組態(tài)軟件是數據采集與過程控制的專用軟件，能

7、以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和間潔的使用方法，其預設置的軟件模塊可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持硬件廠家生產的各種計算機和硬件設備，與高可靠性的工控計算機和網絡系統結合，可向整個測控系統提供軟硬件的全部接口，進行系統集成。其數據處理流程圖如下：圖1-1 數據處理流程1.2 系統要求該系統要求供水過程中采集流量、水壓等關鍵數據，以確保水泵。壓力閥等設備的正確運轉。具體的功能需求如下：1.能及時、準確、可靠地反映水塔供水系統主要設備的運行情況。2.能保證調度人員有效地對供水設施進行調度管理。3.通過系統運行，發(fā)現和尋找供水系統中布局不合理的部分，提出改進意見、確

8、定合理、經濟的給水流量。4.簡歷各類信息數據庫，為合理、經濟地調度累積數據。1.3 系統方框圖 在各個檢測點安裝壓力變送器，流量計，調度閥等設備。該系統主界面如圖所示：圖1-2 系統主頁面上圖為水位控制系統，水塔的供水由三個水泵提供，其中水泵1和水泵2為常用水泵，水泵3為備用水泵。通常白天由兩臺水泵同時供水，晚上0：00以后到白天6：00用水低峰期，只開啟備用水泵，這樣既可以減少能耗、延長極其使用壽命，也方便對設備進行定期檢修和維護。水塔的供水方式是由水泵抽取地下水至水塔水箱，經過沉淀、過濾、消毒等處理后，流至水箱。圖3-2中的兩個閥門可以自由調動其開度，從而控制了水箱中的出水壓力和流量。在系

9、統默認的情況下，各閥門的開度均為50%。操作員可以根據實際情況及時調節(jié)，加大或減小閥門開度，盡量合理利用水資源。 用流量計檢測管內水流量，當流量大于設定值時，減小閥門的開度；流量太小時可以加大開度。第2章 設備的選型及使用方法2.1 流量測量2.1.1 流量測量的概述流量測量在工業(yè)測量中占有突出的地位，這是因為流量測量不僅對生產過程的控制起著關鍵的作用，而且在商業(yè)交易上也充當著重要角色。流量測量的應用范圍隨著人們活動領域的擴大，測量領域也越來越廣泛，涉及節(jié)約能源、成本核算、貿易往來和醫(yī)療等方面。工業(yè)技術的高速發(fā)展，要求流量測量的精度也更高。測量的流體也日趨多樣化，如測量對象有氣體、液體、混合流

10、體，測量條件有從高溫到極低溫的溫度范圍、從高壓到低壓的壓力范圍。目前流量測量極其復雜多樣，用傳統的流量測量方法根本不能完成所有流量的測量。為此，要根據測量目的、被測量的流體種類和流動狀態(tài)、測量場所等測量條件，研究各種新型的測量方法，不斷推出新型流量計。隨著高新技術革命，開辟了研制新型流量計的廣闊天地。而且已經有了驚人的發(fā)展，出現了諸如：科里奧利質量流量計、新型超聲波流量計、新型電磁流量計等一些很有發(fā)展前景的、融入高科技的流量計。同時，各種流量計顯示儀表已實現微機化、智能化，具有自動補償、多路測量、數據處理、打印輸出、圖像顯示等多種功能。流量測量的關鍵在于儀表的正確選型和使用。因此，必須了解流量

11、計的工作原理、結構性能以及被測介質的特性、流動狀態(tài)、管路情況以及生產工藝過程對儀表的要求，從而選擇合適的儀表。其次，對儀表還必須使用得當和加強日常維護管理，才能取得滿意的效果。安裝不良、操作不當、維護管理不善往往導致儀表喪失精度或早期損壞，給生產造成損失，這在實際工作中屢見不鮮。2.1.2 流量測量的特點 測量與平均流速成正比，而平均流速與流體的流動狀態(tài)橫截面上的流速分布有關。而流速分布與管內徑、管內壁形狀與粗糙度、流速大小、流體粘度、上游來流的流速分布有關。 由于被測介質處于流動狀態(tài)，而且介質的物理化學性質繁雜多樣，任何接觸介質的檢測元件都會遇到腐蝕、磨損、污染、堵塞等問題，有的雖然可以精確

12、靈敏地檢測流速，流量的變化，但可能被前面敘述的四個問題破壞失效，而非接觸測量法在靈敏度和精確度方面上存在一定問題 由于流體本身物質的復雜、流動狀態(tài)的多樣性，現場條件，管路條件的復雜性，使得一種性能優(yōu)越的流量計并不一定能在現場很好發(fā)揮作用，所以正確選用流量計是非常重要的。 流量測量還存在疑難問題，如非牛頓流體、脈動流、非定常流、蠕動流、多相流、高溫流體的流量測量。 2.2 流量計2.2.1 流量計的簡介 流量計是用以測量管路中流體流量(單位時間內通過的流體體積)的儀表。流量測量是研究物質量變的科學，質量互變規(guī)律是事物聯系發(fā)展的基本規(guī)律，因此其測量對象已不限于傳統意義上的管道液體，凡需掌握量變的地

13、方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度并列為三大檢測參數。對于一定的流體，只要知道這三個參數就可計算其具有的能量，在能量轉換的測量中必須檢測此三個參數。能量轉換是一切生產過程和科學實驗的基礎，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到最廣泛的應用。2.2.2 流量計的分類用以測量管路中流體流量(單位時間內通過的流體體積)的儀表。有轉子流量計、節(jié)流式流量計、細縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計和堰等。 流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。至今為止,可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流

14、量儀表。這60多種流量儀表,每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計。 總量表測量一段時間內流過管道的流量,是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。 按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。 按照目前最流行、最廣泛的分類法,即分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的

15、渦街流量計、質量流量計和插入式流量計、探針式流量計，來分別闡述各種流量計的原理、特點、應用概況及國內外的發(fā)展情況。本文著重介紹了渦輪流量計。2.2.3 流量計的應用領域1、工業(yè)生產過程流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發(fā)展工農業(yè)生產，節(jié)約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。2、能源計量能源分為一次能源（煤炭、原油、

16、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源，實現節(jié)能降耗，提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數量極其龐大的流量計它們是能源管理和經濟核算不可缺少的工具。3、環(huán)境保護工程煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護將是21世紀的最大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂?，必須加強管理，而管理的基礎是污染量的定量控制。4、交通運輸有五種方式：鐵路公路、航空、水運、

17、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經濟核算的必備工具。5、生物技術21世紀將迎來生命科學的世紀，以生物技術為特征的產業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術中需監(jiān)測計量的物質很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。6、科學實驗科學實驗需要的流量計不但數量多，且品種極其繁雜。據統計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的，它們并不批量生產，在市面出售，許多科研機構和大企業(yè)皆設專門小組研制專用的流量計。7、海洋氣象，江河湖泊這些領域為敞開流道，一般需檢測流速，然后

18、推算流量。流速計和流量計所依據的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。2.2.4 渦輪式流量計渦輪式流量計是一種應用很廣泛的速度式流量計。渦輪式流量計利用懸置于流體中帶葉片的輪子或葉輪感受流體的平均速度而推導出被側流體的瞬時流量和累積流量，從而實現流量測量的目的。轉子的旋轉運動可用機械、磁感應、光電方式檢出并由讀出裝置進行顯示和記錄。儀表主要包括傳感器和顯示儀兩部分。 據說美國早在1886年發(fā)布過第一個渦輪流量計的專利，但是直至二戰(zhàn)后噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速相應的流量計才獲得真正的工業(yè)應用。如今，它已在石油、化工、科研、國防、計量量值傳遞各

19、部門中獲得廣泛的應用。其外觀圖如下：圖2-1 渦輪式流量計2.2.5 渦輪式流量計的工作原理渦輪式流量計是以動量守恒為基礎的，流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉，渦輪的旋轉速度隨著流量的變化而變化，最后從渦輪的轉數求出流量值，如下圖，通過磁電轉換裝置將渦輪轉數變換成電脈沖，經前置放大，送入二次儀表進行計數和顯示，由單位時間的脈沖數和累計脈沖數反映出瞬時流量和累積流量。圖2-2 渦輪流量計的基本組成tuf的實用流量方程為 qv=f/k (7.1) qm=qv (7.2)式中 qv,qm分別為體積流量，m3/s，質量流量，kg/s；f流量計輸出信號的頻率，hz；k流量計的儀表系數，p/m3。2.2.6

20、渦輪流量計的特點優(yōu)點: t 高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計; t 重復性好; t 元零點漂移,抗干擾能力好; t 范圍度寬; t 結構緊湊。 缺點: t 不能長期保持校準特性; t 流體物性對流量特性有較大影響。2.3 plc的介紹可編程控制器(programmable controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器

21、，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機(personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱plc。外觀圖如下圖2-3 plc的外觀圖2.3.1 plc的工作原理當plc投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 1、輸入采樣階段 在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，i/o映象區(qū)

22、中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2、用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統ram存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在i/o映象區(qū)內的

23、狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在i/o映象區(qū)或系統ram存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3、輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，plc就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是plc的真正輸出。2.3.2 plc的應用領域 plc的應用領域目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建

24、材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 模擬量控制在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（analog）和數字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模塊，使可編程控制器用于模擬

25、量控制。 運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統中用得較多的調節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控

26、制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 數據處理現代plc具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統。 通信及聯網plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，

27、紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的plc都具有通信接口，通信非常方便。2.3.3 莫迪康plc簡介莫迪康plc主要特點 結構靈活不受環(huán)境的限制，有電即可組建網絡，同時可以靈活擴展接入端口數量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與wlan媲美。 傳輸質量高、速度快、帶寬穩(wěn)定可以很平順的在線觀賞dvd影片，它所提供的14mbps帶寬可以為很多應用平臺提供保證。最新的電力線標準homeplug av傳輸速度已經達到了200mbps；為了確保qos，homeplug av采用了時分多路訪問（tdma）與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問（csma）協議，兩者結合，能夠很好地傳輸流媒體。 范圍廣無所

28、不在的電力線網絡也是這種技術的優(yōu)勢。雖然無線網絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設n多個ap才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎的網絡，它的規(guī)模之大，是其他任何網絡無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網絡接入服務滲透到每一處有電力線的地方。這一技術一旦全面進入商業(yè)化階段，將給互聯網普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現因特網接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。 低成本充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統的組

29、網技術，plc成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。 適用面廣plc作為利用電力線組網的一種接入技術，提供寬帶網絡“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領域。它是利用電力線作為通信載體，使得plc具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.545mbps的高速網絡接入，來瀏覽網頁撥打電話，和觀看在線電影，從而實現集數據、語音、視頻，以及電力于一體的“四網合一”。2.3.4 plc接線圖圖2-4 plc接線結構示意圖系統采用三菱fx系列可編程控制器(plc)作為下位機，該系列plc其內置有以太網口、pid控制器、高速計數器、高速

30、輸出、 i/o端子排容易拆卸，具有可靠性高、抗干擾能力強、模塊化、通信組網靈活、性價比高等特點。cs/cj系列plc可用梯形圖、語句表和功能塊圖3種語言編程， 它指令豐富，功能強大， 易于掌握內置平均值濾波模塊操作方便。2.4 電容式壓力變送器2.4.1 電容式壓力變送器的簡介圖2-5 電容式壓力變送器電容式壓力變送器被測介質的兩種壓力通入高、低兩種壓力室，作用在元件的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。電容式壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。 當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解

31、調環(huán)節(jié)，轉換成與壓力成正比的信號。電容式壓力變送器和電容式絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。電容式壓力變送器的a/d轉換器將解調器的電流轉換成數字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進行傳感器線性化。重置測量范圍。工程單位換算、阻尼、開方，傳感器微調等運算，以及診斷和數字通信。2.4.2 電容式壓力變送器的特點特點:t 數字精度：+（-）0.075% t 穩(wěn)定性：0.075% 60個月t量程比：100：1 t 測量速率：0.2s t 小型化（2.4kg）全不銹鋼法蘭，易于安裝t 過程連接與其它產品兼容，實現最佳測

32、量t 世界上唯一采用h合金護套的傳感器（專利技術），實現了優(yōu)良的冷、熱穩(wěn)定性t 采用16位計算機的智能變送器t 標準420ma，帶有基于hart協議的數字信號，遠程操控t 支持向現場總線與基于現場控制的技術的升級。2.4.3 電容式壓力變送器的工作原理圖2-6電容式壓力變送器測量部分結構如上圖電容式變送器測量部分的結構圖，其作用是兩個固定極板之間插入一個可動極板，當可動極板位移變化時，造成兩個電容一個增大另一個減小。壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。 當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比再經過轉化放大部分將電容量變化轉換放到成4-20ma的

33、直流電流。圖2-7 電容式壓力變送器原理方框圖第三章 力控組態(tài)設計本章內容主要講了力控組態(tài)軟件的一些設置，主要包括人機界面設計、i/o設備的建立、數據庫變量與i/o設備的連接、力控的畫面繪制及與變量的連接。3.1 i/o設備和數據庫變量連接3.1.1 i/o設備連接建立i/o設備，首先建立i/o設備的操作。回到窗口界面雙擊“io設備組態(tài)”彈出iomanager ，選擇短信模再選擇gsm modem，雙擊進入設置模塊，設置完成后再選擇plc并雙擊，在列表中選擇（莫迪康）中的modbus（rtu）作為通信。兩個設備選擇所要用的串口并設置，點擊“設置”，波特率：9600，數據位：8，奇偶校驗：無，停

34、止位：1圖3-1 i/o設備的連接3.1.2 數據庫變量連接累計點，輸入值為模擬量, 除了i/o模擬點的功能外，還可對輸入量按時間進行累計。 累計點的組態(tài)對話框共有3頁：“基本參數”、 “數據連接”和“歷史參數”。 1. 基本參數 累計點的基本參數頁中的各項用來定義累計的基本特征。圖3-2 累計點的主要參數1) 累計/初值（total）在本項設置累計量的初始值。 2) 累計/時間基（timebase）累積計算的時間基。這個參數是實現累積的基本條件，時間基的單位為秒。時間基是對測量值的單位時間進行秒級換算的一個系數。即每xx秒通過的流量。比如，假設測量值的實際意義是流量，單位是“噸/小時”，則將

35、單位時間換算為秒是3600秒，此處的時間基參數就應設為3600s。由于本設計是模擬現場設計，若設定時間基是5s，那么流量單位就是xx噸（或立方米等）/5秒。3) 小信號切除開關（filterfl）確定是否進行小信號切除的開關。 4) 限值如果進行小信號切除，低于限值的測量值將被認為是0。 5) 累計增量算式這是累計點的基本作用，測量值時間基 * 時間差。時間差為上次累計計算到現在的時間，單位為秒。 例如：用累計點tol1來監(jiān)測某一工藝管道流量。流量用測量值（pv）來監(jiān)測，經量程變換后其工程單位是：噸/小時。假設實際的數據庫采集周期為2秒，10秒鐘之內采集的數據經過tol1線性量程變換后，其測量

36、值監(jiān)測的5次結果按時間順序依次為：t1 =360噸/小時、t2= 720噸/小時、t3 = 1080噸/小時、t4 = 720噸/小時、t5 = 1440噸/小時，那么10秒鐘內流量累計結果將反映在tol1點的total參數的變化上，total在10秒內的增量值為：total=t1/3600*2+t2/3600*2+t3/3600*2+t4/3600*2+t5/3600*2即為4.8噸。表示在10秒內，該管道累計流過了4.8噸的介質。 3.2 力控界面及程序3.2.1 力控界面圖3-3 力控界面3.2.2 設計流程 為實現控制要求，需要使用力控中的累計點以及腳本編輯器，除此之外還有各部分動畫的

37、連接，具體設計步驟如下：1、 建點圖3-4 設計流程在實時數據庫/數據庫組態(tài)中定義五個累計點（q、q1、q2、q3、fq）即五個數據庫變量。另外定義三個中間變量（sec、min、hour）控制時間段。制作顯示畫面在界面開發(fā)環(huán)境draw中制作流量累計顯示板，將顯示的文本同變量進行鏈接。流量設定 設置需要的模擬流量q一班顯示處在當前時間段的流量累計q1二班 顯示處在當前時間段的流量累計q2三班 顯示處在當前時間段的流量累計q3流量累積 用于不間斷顯示全天流量累計重置按鈕用于恢復累計點初始狀態(tài)動畫界面設計如下圖3-5 流量累計 2、編制腳本程序編制應用程序動作腳本，腳本程序在系統運行后自動啟動。在腳

38、本中給中間變量hour、min和sec分別賦值為小時、分鐘和秒等三種時間變量。定義四個累計點的pv源為q.pv。該腳本程序的設計思想是通過判斷當前的時間段來控制三個累計點的累計啟停和累計復位。根據工廠的習慣，分別確定0：00-8：00 一班8：00-16：00 二班16：00-0：00 三班 每天的0時為全天累計的起點。3.3 腳本程序hour=$hour;mint=$minute;sec=$second;fq.total=q1.total+q2.total+q3.total;if hour=0&hour=8&hour=16&hour23&mint=59&sec=59 thenq3.totalstop=0;q3.total=q.total;elseq3.totalstop=1;endifif hour