ZK-XMJA 智能流量积算仪

 

主要技术指标
· 准确度：±0.3％F·S±ld
· 调节控制精度：位式：±0.5F·S
· 报警功能：上限、下限、上下限、上回差、下回差、双回差、
OK方式、值方式等。
· 变送输出精度：±0.3％F·S
· 输入阻抗：0-10mA：500Ω
4-20 mA：250Ω
DC.V：200KΩ
脉冲幅值：≥2.5V
频率范围：0.01~10000Hz
· 继电器接点容量：AC220V? 2A
· 供电电源：AC200V≤6W
· 工作环境要求：温度：0~50℃
湿度：<85％RH
无腐蚀性气体
允许低震动场合。
· 负载能力：0~600Ω

 

   智能流量积算仪能对来自流量传感器、变送器的脉冲信号或模拟信号进行处理，得到瞬时流量值和累积流量值，然后显示。而且具有流量再发送功能和通信功能。

7.2.2硬件结构

  图7.1 所示为FC3000型，它由单片机、操作键、显示器、通信接口和过程通道组成。过程通道包括模拟流量信号输入通道，脉冲流量信号输入通道以及流量再发送信号输出通道。为了节省配电器，模拟信号和脉冲信号输入通道都带有外供直流温压电源，每路电源均带短路保护，以免操作不慎将电源短路时，引起仪表损坏。

                    图7.1  FC3000型仪表硬件结构框图

7.2.3 信息流程

  图7.2所示的是FC3000型仪表实现其主要功能的信息传送关系流程。其中多处涉及到信号切换和选择由软件实现。这一方法比编码开关、选择开关等硬件实现方法可靠性更高和成本低。

 

                          图7.2  FC3000型仪表信息流程

7.2.4 主要功能

（1）       瞬时流量和累积流量计算与显示功能

  ①输入为差压信号

                                  （7.1）

式中  q——瞬时流量

qmax——流量测量上限；

Ai——经无量纲处理后的差压信号。

  ② 流量与输入信号呈线性关系

                                                             （7.2）

  ③输入为脉冲信号

                                                            （7.3）

式中   fi——脉冲输入信号频率，Hz；

Ri——瞬时流量单位时间换算系数；

Kt——脉冲输出流量计流量系数（当q为体积流量时，Kt为单位体积对应的脉冲数；当q为质量流量时，Kt为单位质量对应的脉冲数）。

④累积流量与瞬时流量之间的关系

                                                     （7.4）

式中  Q——累积流量值；

dt——采样周期；

K_T——计算倍率。

（2）开平方运算功能   该仪表能对流量输入信号进行开平方运算。开平方是数学量运算，采用多陪字长的浮点运算，可以认为是*运算。

 （3）小信号切除功能  模拟信号在转换和处理过程中，难免存在零点漂移，虽然流体已无流动，但流量计仍有读数，导致缓慢地积算。为杜绝这一现象，流量显示仪表中一般均有小信号切除功能。

  从图7.2可看出，该仪表的小信号切除可在菜单中选择：①不切除；②使用仪表制造厂规定的切除点。其中仪表制造厂规定的切除点为输入信号的0.75％，如图7.3所示。

 

                               图7.3   小信号切除点

  由于小信号切除是在模拟流量输入信号经无量纲处理和A/D转换后进行的，因此该项操作也属数字量运算，可做到准确无误。

  （4）断电保护功能   断电保护功能是可编程流量显示仪表的一项*的功能，是在主电源中断时，保护仪表的设定数据和累积值，使之不丢失和不被修改。

   断电保护时间是这种功能的主要指标。用电池

可擦不挥发储存器（EEPROM）技术实现保护，保护时间可达10年以上，FC3000型采用后一种方法。

  （5）定时抄表功能   定时抄表功能是按操作员预先设定的抄表时刻自动读取流量累积值，并存放在仪表内的一个单元中。当抄表人员按以下秒表键后，仪表即显示抄表符号和该单元中的数据。该单元中的累积值一直保持到次日“抄表时间”才被刷新。如果整个网络所有流量显示表设置同一抄表时间，那么，抄表人员巡回路线和时间的差异就不影响抄录结果，因此有利于分表和总表的平衡计算。

  （6）实时时钟   老式可编程仪表，其时钟是以表内的晶振为基础的，不仅误差较大，而且依赖外部电源，当主电源中断时，时钟停走，所以需经常对时钟。新型的时钟是以自带锂电池的芯片为核心的实时时钟（realtime clock ）,走时误差很小，仪表的主电源中断后，依靠其自带锂电池可继续走10年。所以减少了麻烦。

   （7）自诊断功能   可编程仪表的一个重要优越性是其自诊断功能，仪表按照预先设计的程序定时对有关硬件和有关数据进行检查和诊断，发现异常情况后，面板上的报警灯点亮，并在一定的条目中用代码或助记符或短语显示故障类型或故障发生在何处。

   图7.4所列为FC3000仪表的故障代码。但若CPU发生故障，图7.4所列的诊断无法进行，这时面板上的“CPU故障”灯点亮，通知有关人员进行处理。

                               图7.4  故障代码及意义

  （8）密码设置功能  密码设置功能是可编程仪表防止未被*的人员修改关键数据的重要手段。

  本章所介绍的几种流量显示仪表的初始密码均为“000000”，如果相对仪表中先前设置的关键数据作修改，须将规定的条目调出来，然后键入密码“000000”并得到CPU认可，然后数据修改才能实现。

  如果想换上自己的密码，可按下面的步骤：a.先用初始密码将锁打开；b.将密码输入条目调出来，输入自己新的密码；c.按回车键后并按规定操作退出数据修改状态，密码即更换成功。

  密码一经更换，操作者即应记住自己设定的密码，如果经过努力还是回忆不起，可以同供应商，由他们提供一个“*密码”，将锁打开，但是锁打开之后还是需要设定一个自己的密码，否则经常使用“*密码”，被泄露次数一多，仪表就不会再有密码了。

  （9）面板清零有效性选择功能  早年模拟式流量积算仪，面板商都设置有累积值清零机构，操作很方便，但同时也给数据安全带来问题。所以仪表设计者在用于清零的按键上开了一个小孔，可以插入一把小锁，以保证数据安全。

在可编程流量显示仪表中，为了确保累积流量数据安全，设计有“面板清零有效性”选择功能，在意表组态时如果选择“面板清零有效’,则按下复位按钮，累积值即被清除。如果选择“面板清零无效”，则需打入密码并被确认后，累积值才会被清除并复零。

  这一功能在仪表校验时也能给仪表人员带来方便。因为在对流量累积值进行校验时，人们习惯累积值从零开始，这样，就需要频繁进行清零操作，于是选择“面板清零有效”。仪表校验完毕交付使用前，要回到“面板清零无效”，以确保投入使用后的数据安全。

   （10）累积速率设置功能   流量显示仪表中的积算速率设置功能是为了获得合适的积算速率。如果速率太高，则累计流量显示器很快被积满复零，而若速率太低，读得的累积值分辨力太低，影响数据的应用，所以都给使用带来不便。

   在可编程显示仪表中，可通过面板按键的操作，并与窗口显示相配合，便捷而准确地设置满量程积算速率。

  积算速率一般引入10的n次幂的倍率概念，在同一个区域内测量同一种流体的各台流量表，往往取相同的倍率。例如，全厂蒸汽流量计取n=－1，则倍率为 ，抄表员在抄得累积流量的读数后，乘以0.1t，即为累积流量，这样，不会因各台表倍率各异带来麻烦和差错。

   （11）仿真功能   流量显示仪表中得仿真功能其实只是仿真（Simulation）方法在流量二次表中的一种应用，它是在仪表的单片机按菜单中设定的流量仿真值发生一个代表流量的频率值或经无量纲化的模拟信号（0～100％），然后取代流量输入信号，对流量显示仪表进行校验，其方框图如图7.5所示。

 

                               图7.5  流量信号仿真方框图

  仿真功能的用途是故障查找。当仪表流量示值异常时，若想判断原因存在于二次表还是流量输入信号，这时可将软开关从“0”位置切换到“1”位置，于是“流量信号处理”部分与外部输入的流量信号断开，而接受“表内信号发生器”送出的信号。这时如果显示准确无误，则表明二次表数字运算部分正常，如果显示不正常，则表明二次表有问题。

   仿真检查结束后，还需将软开关切回到“测量”位置。

   （12）远程通信功能   可编程流量显示仪表的远程通信功能可用于同上位机通信，也可用于两台可编程仪表之间的通信。通信标准常用RS-232C或RS-485,RS-232C的通信距离只能达到几十米，但可与计算机直接连接，适用于通信距离较短的场合；而RS-485的通信距离可达2km，通信速率有1200、2400、4800和9600波特率几挡可选。较低的波特率适用于通信速率要求不高的系统中，这时可以在不增装中继器的情况下，通信距离延长到数千米。

 7.2.5双路流量指示积算仪

  （1）用途与特点    该型号仪表能同时对两路类型相同的流量信号（同是脉冲信号或通是模拟信号）进行处理，得到各自的瞬时流量值和累积流量值，然后在同一个显示器分别显示。两路流量信号的满度值、流量系数和积算速率可分别设置，从而使一台表能起两台表作用。

  仪表的通信口可用于与上位机实现远程通信。

  （2）硬件结构  如图7.6所示。

                        图7.6  FC9000型仪表硬件结构框图

（3）信息流程  图7.7所示为FC 9000型双路流量指示积算仪的信息流程，符号说明同图7.2。

                        图7.7  FC9000型仪表信息流程

7.2.6 国内外流量指示和积算仪概况

 （1）处理流量信号能力的差异    生产流量显示仪表的厂家国内有很多，在中国市场销售的外国同类产品也有不少品种，有的制造商能供应只具备指示积算功能的产品，如横河公司的STLD-101*E型流量积算仪，Foxboro公司的75RTA型流量积算仪等，有的制造商只能带温度、压力输入通道的流量显示仪表，但在不使用其温度、压力输入通道的情况下，也能用于简单的流量指示积算。有的厂家将处理模拟流量输入信号和脉冲流量输入信号的仪表分别制成两个产品。有的厂家将处理模拟流量信号和脉冲输入信号的能力。

  （2）总量显示位数的差异   流量显示仪表的数码显示器件常用的有LED和LCD，其中LCD显示的位数一般多达十进制8位以上，而LED显示一般为6～8位，在显示总量时,有些用户希望位数更长一些，于是有的制造商设计了分段显示的方法，即总长12位（或16位）的十进制总量显示，面板上经常显示的是其低6位（或8位），按一下特殊定义的读数键即显示其高6位（或8位），同时给出高位段的标志，这样，若干年也不会积满复零，从而弥补了位数欠长的缺陷。

  （3）精确度等级的差异    国外产流量显示仪表的精确度一般都定的较高，而国产流量显示仪表以0.5级和0.2级居多。这主要同所选用的A/D转换器的精确度有关，仪表中用的A/D转换器一般为双积分型，转换速度较慢，但稳定性号，跳码小，抗*力强。高精确度A/D转换器的分辨力高，精确度也高，但价格相应较贵，而精确度较低的8位A/D转换器，由于价格低，所以在0.5级精确度的产品中也采用。

   国产的处理脉冲流量输入信号的流量显示仪表，总量测量精确度一般都定得较高，而瞬时流量精确度却差异很大，精确度有的定为±0.1％R，有的却定为±0.5％R甚至±1％R，经分析主要是因瞬时流量求取方法不相同，前者是采用计算机方法，即在输入信号频率较高时由单片机测定输入信号的平均频率，而在频率较低时，由单片机测定脉冲平均周期，然后与流量系数一起积算瞬时流量。而后者是以RC积分技术为基础，即将输入脉冲整形后送RC积分电路，得到与频率成正比的电压信号，经平滑处理后送A/D转换器，得到数字量，然后显示。由于转换环节多和f/V转换方法本身的缺陷，测量精确度难以提高。

（4）通信标准的差异    国产流量显示仪表通信口一般为RS－232或RS－485现场总线标准，但国外早期产品有一些为RS－422等其他标准，近期推出的产品基本上也已同一为RS－232或RS－485标准。有的还可提供FF现场总线等接口。

（5）电磁兼容型等指标的差异    有些国外制造商在产品的电磁兼容等环境适应性方面也做了很多工作。例如FOXBORO 公司的75系列流量显示仪表，其射频电磁场辐射抗扰度指标定为3V/m,27~1000MHz,而其尘密水密性指标定为IP65。这两项试验，国产流量显示仪表基本上没有开展。