基于PLC、組態(tài)王設(shè)計(jì)氣體計(jì)量檢定系統(tǒng)

介紹了在標(biāo)準(zhǔn)裝置的基礎(chǔ)上增設(shè)傳動(dòng)裝置，雙向編碼器，微機(jī)構(gòu)成的裝置，形成了可自動(dòng)計(jì)量，檢定的鐘罩式氣體計(jì)量檢定裝置。微機(jī)對(duì)雙向編碼器和PLC采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，計(jì)量出充入，排出鐘罩的氣體體積，自動(dòng)計(jì)算對(duì)比分析檢測(cè)結(jié)果。并自動(dòng)打印出檢定結(jié)果。
關(guān)鍵詞：PLC 組態(tài)王軟件 鐘罩 計(jì)量 檢定

1 引言

鐘罩式氣體計(jì)量器是標(biāo)定氣體流量?jī)x表的標(biāo)準(zhǔn)裝置，是以鐘罩內(nèi)有效容積作為標(biāo)準(zhǔn)體積，當(dāng)鐘罩下降時(shí)，排出鐘罩內(nèi)的氣體經(jīng)測(cè)試管道通往被檢表，比較鐘罩內(nèi)排出的氣體與被檢表指示的氣體體積，求取儀表的精度。鐘罩式氣體計(jì)量檢定系統(tǒng)主要有三種工作形式：（1）手動(dòng)檢測(cè)、直讀式;（2）半自動(dòng)檢測(cè)（配有流量積算儀）;（3）全自動(dòng)檢測(cè)（計(jì)算機(jī)控制）完成對(duì)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)控制。詳細(xì)介紹全自動(dòng)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法。它采用計(jì)算機(jī)和PLC技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，脈沖數(shù)據(jù)采集選用高精度、高可靠性的光電雙向編碼器，來(lái)實(shí)現(xiàn)用氣體計(jì)量器進(jìn)行氣體流量?jī)x表的自動(dòng)測(cè)量、記錄、檢定。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1系統(tǒng)組成

鐘罩式氣體計(jì)量裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)有：標(biāo)準(zhǔn)裝置、計(jì)算機(jī)、PLC可編程控制器、靜音空氣壓縮機(jī)、光電雙向編碼器、電磁閥等組成。

2.2系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)是利用鐘罩式氣體計(jì)量器，提供一個(gè)壓力穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)體積氣源，采用光電雙向編碼器為鐘罩量筒的位置傳感元件、電磁閥為控制元件，通過(guò)程序設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)定量排氣，并完成檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)控制，使之成為校驗(yàn)氣體儀表的自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置。

2.3 實(shí)現(xiàn)方法

（1）根據(jù)下表1輸入理論儀表系數(shù)

（2）根據(jù)鐘罩式氣體計(jì)量器檢定證書(shū)的實(shí)際高度所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容積值，測(cè)出提升脈沖數(shù)。

（3）實(shí)際測(cè)量?jī)x表系數(shù)K

儀表系數(shù)K=（（H12-H11）＊Q1）/（（H2-H1）＊|F1-F2|（單位：升/個(gè)脈沖））

（H1、H2、H11、H12、F1、F2—第一、二次上升、下降高度及所對(duì)應(yīng)的頻率。Q1—鐘罩標(biāo)稱容積。）

重復(fù)上述過(guò)程計(jì)算出10個(gè)儀表系數(shù)后取平均值，就是實(shí)際儀表系數(shù)K。

最后根據(jù)公式：Q=K＊f （Q—標(biāo)準(zhǔn)容積;K—實(shí)際儀表系數(shù);f——標(biāo)準(zhǔn)容積所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)）得出所需要的標(biāo)準(zhǔn)容積。

系統(tǒng)原理框圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

基于PLC、組態(tài)王設(shè)計(jì)氣體計(jì)量檢定系統(tǒng)
2008-10-24 9:19:00周 兵 繳瑞山 佟海軍 馬英慶供稿 收藏
摘 要: 介紹了在標(biāo)準(zhǔn)裝置的基礎(chǔ)上增設(shè)傳動(dòng)裝置，雙向編碼器，微機(jī)構(gòu)成的裝置，形成了可自動(dòng)計(jì)量，檢定的鐘罩式氣體計(jì)量檢定裝置。微機(jī)對(duì)雙向編碼器和PLC采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，計(jì)量出充入，排出鐘罩的氣體體積，自動(dòng)計(jì)算對(duì)比分析檢測(cè)結(jié)果。并自動(dòng)打印出檢定結(jié)果。

關(guān)鍵詞: PLC 組態(tài)王軟件 鐘罩 計(jì)量 檢定

Abstract: Introduce on the standard device of foundation increase to establish to spread to move the device， double toward the device that the coder,computer constitute。Becoming can calculate automatically， that examine、 the clock covers the type air to calculate the examination device。The computer carries on the processing toward the data that the double coder and PLC collects，The solid hour supervise and control owards the spot， Calculate input and output the air physical volume of the clock cover，The automatic calculation contrast the analysis examination result。The auto print out the examination as a result。

Keywords: PLC Kingview Software Clock cover Calculate Examine

1 引言

鐘罩式氣體計(jì)量器是標(biāo)定氣體流量?jī)x表的標(biāo)準(zhǔn)裝置，是以鐘罩內(nèi)有效容積作為標(biāo)準(zhǔn)體積，當(dāng)鐘罩下降時(shí)，排出鐘罩內(nèi)的氣體經(jīng)測(cè)試管道通往被檢表，比較鐘罩內(nèi)排出的氣體與被檢表指示的氣體體積，求取儀表的精度。鐘罩式氣體計(jì)量檢定系統(tǒng)主要有三種工作形式：（1）手動(dòng)檢測(cè)、直讀式;（2）半自動(dòng)檢測(cè)（配有流量積算儀）;（3）全自動(dòng)檢測(cè)（計(jì)算機(jī)控制）完成對(duì)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)控制。詳細(xì)介紹全自動(dòng)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法。它采用計(jì)算機(jī)和PLC技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，脈沖數(shù)據(jù)采集選用高精度、高可靠性的光電雙向編碼器，來(lái)實(shí)現(xiàn)用氣體計(jì)量器進(jìn)行氣體流量?jī)x表的自動(dòng)測(cè)量、記錄、檢定。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1系統(tǒng)組成

鐘罩式氣體計(jì)量裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)有：標(biāo)準(zhǔn)裝置、計(jì)算機(jī)、PLC可編程控制器、靜音空氣壓縮機(jī)、光電雙向編碼器、電磁閥等組成。

2.2系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)是利用鐘罩式氣體計(jì)量器，提供一個(gè)壓力穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)體積氣源，采用光電雙向編碼器為鐘罩量筒的位置傳感元件、電磁閥為控制元件，通過(guò)程序設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)定量排氣，并完成檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)控制，使之成為校驗(yàn)氣體儀表的自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置。

2.3 實(shí)現(xiàn)方法

（1）根據(jù)下表1輸入理論儀表系數(shù)

表 1




（2）根據(jù)鐘罩式氣體計(jì)量器檢定證書(shū)的實(shí)際高度所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容積值，測(cè)出提升脈沖數(shù)。

（3）實(shí)際測(cè)量?jī)x表系數(shù)K

儀表系數(shù)K=（（H12-H11）＊Q1）/（（H2-H1）＊|F1-F2|（單位：升/個(gè)脈沖））

（H1、H2、H11、H12、F1、F2—第一、二次上升、下降高度及所對(duì)應(yīng)的頻率。Q1—鐘罩標(biāo)稱容積。）

重復(fù)上述過(guò)程計(jì)算出10個(gè)儀表系數(shù)后取平均值，就是實(shí)際儀表系數(shù)K。

最后根據(jù)公式：Q=K＊f （Q—標(biāo)準(zhǔn)容積;K—實(shí)際儀表系數(shù);f——標(biāo)準(zhǔn)容積所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)）得出所需要的標(biāo)準(zhǔn)容積。

系統(tǒng)原理框圖如圖1。



圖1 系統(tǒng)原理框圖

3 硬件配置

3.1 光電雙向編碼器

光電雙向編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)的傳感器。其原理框圖如圖2。為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號(hào)和零位信號(hào)。三個(gè)通道輸出信號(hào)A、B、Z。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形超前通道B波形90°;逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形遲通道B波形90°;光電雙向編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，輸出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖，基準(zhǔn)脈沖的波形中心對(duì)準(zhǔn)通道A輸出的波形。

圖2 光電雙向編碼器原理圖

3.2 PLC可編程控制器

下位機(jī)PLC可編控制器選用日本歐姆龍CJ1M-CPU22系列機(jī)，該系列機(jī)為單元連接器連接，由電源模塊、CPU模塊、存儲(chǔ)單元等組成。CJIM-CPU22最大I/O點(diǎn)數(shù)為320點(diǎn)，最多可連接單元數(shù)為10個(gè)，程序容量10K步，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量為32K字，LD指令處理速度為100ns，內(nèi)置I/O：10個(gè)輸入，6個(gè)輸出，輸入：4個(gè)中斷輸入（脈沖撲捉）;2個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入（差相：50KHz;單相100 KHz）。

3.2.1 內(nèi)置CPU單元輸入、輸出分配

字CIO2960的位03、06、08接高速計(jì)數(shù)器0的Z、A、B。字CIO2961的位00、01接鐘罩的上升和下降啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。

4 PLC與上位機(jī)通信

上位機(jī)使用的是工控機(jī)和組態(tài)王軟件，也就是PLC與組態(tài)王軟件的通訊問(wèn)題。

4.1 帶有RS232接口的PLC連接，通信設(shè)置值如下

波特率：9600;數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度：7;停止位長(zhǎng)度：2;奇偶校驗(yàn)位：偶校驗(yàn)。OMRON公司提供了網(wǎng)絡(luò)通信類型是SYSMAC WAY（bcd data），數(shù)據(jù)傳輸格式是基于bcd碼，HOSTLINK協(xié)議就是基于這種網(wǎng)絡(luò)類型。 在進(jìn)行PLC網(wǎng)絡(luò)設(shè)置時(shí)，其中的主鏈接單元號(hào)要與組態(tài)王中定義設(shè)備時(shí)的設(shè)備地址相一致，PLC在組態(tài)王中的設(shè)置地址范圍為0-31。

5 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括兩部分：上位機(jī)用組態(tài)王軟件編寫(xiě)，它的主要功能是：監(jiān)控下位機(jī)來(lái)得數(shù)據(jù)，管理實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫(huà)面，檢定證書(shū)打印;下位機(jī)用PLC可編程控制器編程。它主要實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算和自動(dòng)控制。

5.1 PLC可編程控制器編程

CJ1M-CPU22可編程控制器采集由光電雙向編碼器來(lái)得脈沖信號(hào)，進(jìn)行累積流量，瞬時(shí)流量計(jì)算，自動(dòng)控制各個(gè)檢定點(diǎn)?；具\(yùn)算公式如下：

（1） Q=K＊f 其中：Q——累積流量,單位：升;K——儀表系數(shù),單位：升/個(gè)脈沖;f——脈沖數(shù),單位：Hz。

（2）Q1 =Q/t 其中：Q1——-瞬時(shí)流量,單位：m3/h; Q——-累積流量,單位：升; t——-時(shí)間,單位：小時(shí)。

5.1.1存儲(chǔ)單元分配

存儲(chǔ)單元分配如表

5.1.2 PLC可編程控制器程序框圖

程序框圖如圖5

圖5 程序框圖

6.1 程序清單（略）

6.2 上位機(jī)組態(tài)王軟件編程

它的主要功能是：監(jiān)控實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程和下位機(jī)來(lái)得數(shù)據(jù)，管理實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫(huà)面，檢定證書(shū)打印。

6.2.1 在組態(tài)王數(shù)據(jù)字典里定義I/O變量

使PLC可編程控制器里的內(nèi)存單元與組態(tài)王的I/O變量相對(duì)應(yīng)，從而使兩者建立起通信聯(lián)系。

所有變量的變量類型都是：I/O整型;

連接設(shè)備是：CJ1M;連接設(shè)備是：CJ1M;讀寫(xiě)屬性都是：讀寫(xiě);采集頻率：1ms。

6.2.2 模擬工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄，檢定證書(shū)打印

根據(jù)上述工作原理在組態(tài)王里作出工作畫(huà)面、進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接和數(shù)據(jù)管理。這里所有的“按鈕”和“指示燈”用Bit函數(shù)、BitSet函數(shù)和彈起時(shí)、填充屬性連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。

所有“數(shù)字”都用模擬值輸入和輸出連接實(shí)現(xiàn)要求功能。

6.2.2.1 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄與查詢

這里主要是數(shù)據(jù)的記錄和查詢，即對(duì)鐘罩式氣體計(jì)量器所檢定的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

1．在SQL Server建立數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表格式如表

2.利用組態(tài)王里的數(shù)據(jù)庫(kù)建立、斷開(kāi)、查詢函數(shù)實(shí)現(xiàn)表5功能

（1）連接組態(tài)王和數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)：SQLConnect（DeviceID,”dsn=;uid=;pwd=”）
（2）從使用的數(shù)據(jù)庫(kù)中斷開(kāi)連接函數(shù)：SQLDisconnect（DeviceID）
（3）利用綜合條件查詢方法查詢所需要的數(shù)據(jù) 程序如下：

String where=”日期=‘“+日期查詢+”’and a=”+StrFromInt（b,10）;//定義查詢條件

SQLSelect（DeviceID,“數(shù)據(jù)”，“查詢數(shù)據(jù)”，where，“”）//得到一個(gè)特定的選擇集

記錄個(gè)數(shù)=SQLNumRows（DeviceID）;//指定選擇集中包括多少行

6.2.2.2實(shí)現(xiàn)檢定證書(shū)打印

先根據(jù)被檢表的要求畫(huà)出檢定證書(shū)的格式，再利用下面的函數(shù)進(jìn)行打印。

（1）功能：PrintWindow（）————打印指定窗口
（2）格式：PrintWindow（“Window”,xScale,yScale,option,xStart,yStare）

7、結(jié)束語(yǔ)

本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)是：①利用PLC可編程序控制器實(shí)現(xiàn)了流量、儀表系數(shù)、頻率三者的運(yùn)算關(guān)系，②用組態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)管理。通過(guò)在實(shí)際工業(yè)檢定中使用，有效地提高了檢定精度和準(zhǔn)確性，為企業(yè)的信息集成打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。