主要技術(shù)指標(biāo)
· 準(zhǔn)確度：±0.3％F·S±ld
· 調(diào)節(jié)控制精度：位式：±0.5F·S
· 報(bào)警功能：上限、下限、上下限、上回差、下回差、雙回差、
OK方式、值方式等。
· 變送輸出精度：±0.3％F·S
· 輸入阻抗：0-10mA：500Ω
4-20 mA：250Ω
DC.V：200KΩ
脈沖幅值：≥2.5V
頻率范圍：0.01~10000Hz
· 繼電器接點(diǎn)容量：AC220V? 2A
· 供電電源：AC200V≤6W
· 工作環(huán)境要求：溫度：0~50℃
濕度：<85％RH
無(wú)腐蝕性氣體
允許低震動(dòng)場(chǎng)合。
· 負(fù)載能力：0~600Ω

 

   智能流量積算儀能對(duì)來(lái)自流量傳感器、變送器的脈沖信號(hào)或模擬信號(hào)進(jìn)行處理，得到瞬時(shí)流量值和累積流量值，然后顯示。而且具有流量再發(fā)送功能和通信功能。

7.2.2硬件結(jié)構(gòu)

  圖7.1 所示為FC3000型，它由單片機(jī)、操作鍵、顯示器、通信接口和過程通道組成。過程通道包括模擬流量信號(hào)輸入通道，脈沖流量信號(hào)輸入通道以及流量再發(fā)送信號(hào)輸出通道。為了節(jié)省配電器，模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)輸入通道都帶有外供直流溫壓電源，每路電源均帶短路保護(hù)，以免操作不慎將電源短路時(shí)，引起儀表?yè)p壞。

                    圖7.1  FC3000型儀表硬件結(jié)構(gòu)框圖

7.2.3 信息流程

  圖7.2所示的是FC3000型儀表實(shí)現(xiàn)其主要功能的信息傳送關(guān)系流程。其中多處涉及到信號(hào)切換和選擇由軟件實(shí)現(xiàn)。這一方法比編碼開關(guān)、選擇開關(guān)等硬件實(shí)現(xiàn)方法可靠性更高和成本低。

 

                          圖7.2  FC3000型儀表信息流程

7.2.4 主要功能

（1）       瞬時(shí)流量和累積流量計(jì)算與顯示功能

  ①輸入為差壓信號(hào)

                                  （7.1）

式中  q——瞬時(shí)流量

qmax——流量測(cè)量上限；

Ai——經(jīng)無(wú)量綱處理后的差壓信號(hào)。

  ② 流量與輸入信號(hào)呈線性關(guān)系

                                                             （7.2）

  ③輸入為脈沖信號(hào)

                                                            （7.3）

式中   fi——脈沖輸入信號(hào)頻率，Hz；

Ri——瞬時(shí)流量單位時(shí)間換算系數(shù)；

Kt——脈沖輸出流量計(jì)流量系數(shù)（當(dāng)q為體積流量時(shí)，Kt為單位體積對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；當(dāng)q為質(zhì)量流量時(shí)，Kt為單位質(zhì)量對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)）。

④累積流量與瞬時(shí)流量之間的關(guān)系

                                                     （7.4）

式中  Q——累積流量值；

dt——采樣周期；

K_T——計(jì)算倍率。

（2）開平方運(yùn)算功能   該儀表能對(duì)流量輸入信號(hào)進(jìn)行開平方運(yùn)算。開平方是數(shù)學(xué)量運(yùn)算，采用多陪字長(zhǎng)的浮點(diǎn)運(yùn)算，可以認(rèn)為是*運(yùn)算。

 （3）小信號(hào)切除功能  模擬信號(hào)在轉(zhuǎn)換和處理過程中，難免存在零點(diǎn)漂移，雖然流體已無(wú)流動(dòng)，但流量計(jì)仍有讀數(shù)，導(dǎo)致緩慢地積算。為杜絕這一現(xiàn)象，流量顯示儀表中一般均有小信號(hào)切除功能。

  從圖7.2可看出，該儀表的小信號(hào)切除可在菜單中選擇：①不切除；②使用儀表制造廠規(guī)定的切除點(diǎn)。其中儀表制造廠規(guī)定的切除點(diǎn)為輸入信號(hào)的0.75％，如圖7.3所示。

 

                               圖7.3   小信號(hào)切除點(diǎn)

  由于小信號(hào)切除是在模擬流量輸入信號(hào)經(jīng)無(wú)量綱處理和A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行的，因此該項(xiàng)操作也屬數(shù)字量運(yùn)算，可做到準(zhǔn)確無(wú)誤。

  （4）斷電保護(hù)功能   斷電保護(hù)功能是可編程流量顯示儀表的一項(xiàng)*的功能，是在主電源中斷時(shí)，保護(hù)儀表的設(shè)定數(shù)據(jù)和累積值，使之不丟失和不被修改。

   斷電保護(hù)時(shí)間是這種功能的主要指標(biāo)。用電池

可擦不揮發(fā)儲(chǔ)存器（EEPROM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，保護(hù)時(shí)間可達(dá)10年以上，F(xiàn)C3000型采用后一種方法。

  （5）定時(shí)抄表功能   定時(shí)抄表功能是按操作員預(yù)先設(shè)定的抄表時(shí)刻自動(dòng)讀取流量累積值，并存放在儀表內(nèi)的一個(gè)單元中。當(dāng)抄表人員按以下秒表鍵后，儀表即顯示抄表符號(hào)和該單元中的數(shù)據(jù)。該單元中的累積值一直保持到次日“抄表時(shí)間”才被刷新。如果整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有流量顯示表設(shè)置同一抄表時(shí)間，那么，抄表人員巡回路線和時(shí)間的差異就不影響抄錄結(jié)果，因此有利于分表和總表的平衡計(jì)算。

  （6）實(shí)時(shí)時(shí)鐘   老式可編程儀表，其時(shí)鐘是以表內(nèi)的晶振為基礎(chǔ)的，不僅誤差較大，而且依賴外部電源，當(dāng)主電源中斷時(shí)，時(shí)鐘停走，所以需經(jīng)常對(duì)時(shí)鐘。新型的時(shí)鐘是以自帶鋰電池的芯片為核心的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（realtime clock ）,走時(shí)誤差很小，儀表的主電源中斷后，依靠其自帶鋰電池可繼續(xù)走10年。所以減少了麻煩。

   （7）自診斷功能   可編程儀表的一個(gè)重要*性是其自診斷功能，儀表按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序定時(shí)對(duì)有關(guān)硬件和有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況后，面板上的報(bào)警燈點(diǎn)亮，并在一定的條目中用代碼或助記符或短語(yǔ)顯示故障類型或故障發(fā)生在何處。

   圖7.4所列為FC3000儀表的故障代碼。但若CPU發(fā)生故障，圖7.4所列的診斷無(wú)法進(jìn)行，這時(shí)面板上的“CPU故障”燈點(diǎn)亮，通知有關(guān)人員進(jìn)行處理。

                               圖7.4  故障代碼及意義

  （8）密碼設(shè)置功能  密碼設(shè)置功能是可編程儀表防止未被*的人員修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重要手段。

  本章所介紹的幾種流量顯示儀表的初始密碼均為“000000”，如果相對(duì)儀表中先前設(shè)置的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作修改，須將規(guī)定的條目調(diào)出來(lái)，然后鍵入密碼“000000”并得到CPU認(rèn)可，然后數(shù)據(jù)修改才能實(shí)現(xiàn)。

  如果想換上自己的密碼，可按下面的步驟：a.先用初始密碼將鎖打開；b.將密碼輸入條目調(diào)出來(lái)，輸入自己新的密碼；c.按回車鍵后并按規(guī)定操作退出數(shù)據(jù)修改狀態(tài)，密碼即更換成功。

  密碼一經(jīng)更換，操作者即應(yīng)記住自己設(shè)定的密碼，如果經(jīng)過努力還是回憶不起，可以同供應(yīng)商，由他們提供一個(gè)“*密碼”，將鎖打開，但是鎖打開之后還是需要設(shè)定一個(gè)自己的密碼，否則經(jīng)常使用“*密碼”，被泄露次數(shù)一多，儀表就不會(huì)再有密碼了。

  （9）面板清零有效性選擇功能  早年模擬式流量積算儀，面板商都設(shè)置有累積值清零機(jī)構(gòu)，操作很方便，但同時(shí)也給數(shù)據(jù)安全帶來(lái)問題。所以儀表設(shè)計(jì)者在用于清零的按鍵上開了一個(gè)小孔，可以插入一把小鎖，以保證數(shù)據(jù)安全。

在可編程流量顯示儀表中，為了確保累積流量數(shù)據(jù)安全，設(shè)計(jì)有“面板清零有效性”選擇功能，在意表組態(tài)時(shí)如果選擇“面板清零有效’,則按下復(fù)位按鈕，累積值即被清除。如果選擇“面板清零無(wú)效”，則需打入密碼并被確認(rèn)后，累積值才會(huì)被清除并復(fù)零。

  這一功能在儀表校驗(yàn)時(shí)也能給儀表人員帶來(lái)方便。因?yàn)樵趯?duì)流量累積值進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，人們習(xí)慣累積值從零開始，這樣，就需要頻繁進(jìn)行清零操作，于是選擇“面板清零有效”。儀表校驗(yàn)完畢交付使用前，要回到“面板清零無(wú)效”，以確保投入使用后的數(shù)據(jù)安全。

   （10）累積速率設(shè)置功能   流量顯示儀表中的積算速率設(shè)置功能是為了獲得合適的積算速率。如果速率太高，則累計(jì)流量顯示器很快被積滿復(fù)零，而若速率太低，讀得的累積值分辨力太低，影響數(shù)據(jù)的應(yīng)用，所以都給使用帶來(lái)不便。

   在可編程顯示儀表中，可通過面板按鍵的操作，并與窗口顯示相配合，便捷而準(zhǔn)確地設(shè)置滿量程積算速率。

  積算速率一般引入10的n次冪的倍率概念，在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)測(cè)量同一種流體的各臺(tái)流量表，往往取相同的倍率。例如，全廠蒸汽流量計(jì)取n=－1，則倍率為 ，抄表員在抄得累積流量的讀數(shù)后，乘以0.1t，即為累積流量，這樣，不會(huì)因各臺(tái)表倍率各異帶來(lái)麻煩和差錯(cuò)。

   （11）仿真功能   流量顯示儀表中得仿真功能其實(shí)只是仿真（Simulation）方法在流量二次表中的一種應(yīng)用，它是在儀表的單片機(jī)按菜單中設(shè)定的流量仿真值發(fā)生一個(gè)代表流量的頻率值或經(jīng)無(wú)量綱化的模擬信號(hào)（0～100％），然后取代流量輸入信號(hào)，對(duì)流量顯示儀表進(jìn)行校驗(yàn)，其方框圖如圖7.5所示。

 

                               圖7.5  流量信號(hào)仿真方框圖

  仿真功能的用途是故障查找。當(dāng)儀表流量示值異常時(shí)，若想判斷原因存在于二次表還是流量輸入信號(hào)，這時(shí)可將軟開關(guān)從“0”位置切換到“1”位置，于是“流量信號(hào)處理”部分與外部輸入的流量信號(hào)斷開，而接受“表內(nèi)信號(hào)發(fā)生器”送出的信號(hào)。這時(shí)如果顯示準(zhǔn)確無(wú)誤，則表明二次表數(shù)字運(yùn)算部分正常，如果顯示不正常，則表明二次表有問題。

   仿真檢查結(jié)束后，還需將軟開關(guān)切回到“測(cè)量”位置。

   （12）遠(yuǎn)程通信功能   可編程流量顯示儀表的遠(yuǎn)程通信功能可用于同上位機(jī)通信，也可用于兩臺(tái)可編程儀表之間的通信。通信標(biāo)準(zhǔn)常用RS-232C或RS-485,RS-232C的通信距離只能達(dá)到幾十米，但可與計(jì)算機(jī)直接連接，適用于通信距離較短的場(chǎng)合；而RS-485的通信距離可達(dá)2km，通信速率有1200、2400、4800和9600波特率幾擋可選。較低的波特率適用于通信速率要求不高的系統(tǒng)中，這時(shí)可以在不增裝中繼器的情況下，通信距離延長(zhǎng)到數(shù)千米。

 7.2.5雙路流量指示積算儀

  （1）用途與特點(diǎn)    該型號(hào)儀表能同時(shí)對(duì)兩路類型相同的流量信號(hào)（同是脈沖信號(hào)或通是模擬信號(hào)）進(jìn)行處理，得到各自的瞬時(shí)流量值和累積流量值，然后在同一個(gè)顯示器分別顯示。兩路流量信號(hào)的滿度值、流量系數(shù)和積算速率可分別設(shè)置，從而使一臺(tái)表能起兩臺(tái)表作用。

  儀表的通信口可用于與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。

  （2）硬件結(jié)構(gòu)  如圖7.6所示。

                        圖7.6  FC9000型儀表硬件結(jié)構(gòu)框圖

（3）信息流程  圖7.7所示為FC 9000型雙路流量指示積算儀的信息流程，符號(hào)說(shuō)明同圖7.2。

                        圖7.7  FC9000型儀表信息流程

7.2.6 國(guó)內(nèi)外流量指示和積算儀概況

 （1）處理流量信號(hào)能力的差異    生產(chǎn)流量顯示儀表的廠家國(guó)內(nèi)有很多，在中國(guó)市場(chǎng)銷售的外國(guó)同類產(chǎn)品也有不少品種，有的制造商能供應(yīng)只具備指示積算功能的產(chǎn)品，如橫河公司的STLD-101*E型流量積算儀，F(xiàn)oxboro公司的75RTA型流量積算儀等，有的制造商只能帶溫度、壓力輸入通道的流量顯示儀表，但在不使用其溫度、壓力輸入通道的情況下，也能用于簡(jiǎn)單的流量指示積算。有的廠家將處理模擬流量輸入信號(hào)和脈沖流量輸入信號(hào)的儀表分別制成兩個(gè)產(chǎn)品。有的廠家將處理模擬流量信號(hào)和脈沖輸入信號(hào)的能力。

  （2）總量顯示位數(shù)的差異   流量顯示儀表的數(shù)碼顯示器件常用的有LED和LCD，其中LCD顯示的位數(shù)一般多達(dá)十進(jìn)制8位以上，而LED顯示一般為6～8位，在顯示總量時(shí),有些用戶希望位數(shù)更長(zhǎng)一些，于是有的制造商設(shè)計(jì)了分段顯示的方法，即總長(zhǎng)12位（或16位）的十進(jìn)制總量顯示，面板上經(jīng)常顯示的是其低6位（或8位），按一下特殊定義的讀數(shù)鍵即顯示其高6位（或8位），同時(shí)給出高位段的標(biāo)志，這樣，若干年也不會(huì)積滿復(fù)零，從而彌補(bǔ)了位數(shù)欠長(zhǎng)的缺陷。

  （3）精確度等級(jí)的差異    國(guó)外產(chǎn)流量顯示儀表的精確度一般都定的較高，而國(guó)產(chǎn)流量顯示儀表以0.5級(jí)和0.2級(jí)居多。這主要同所選用的A/D轉(zhuǎn)換器的精確度有關(guān)，儀表中用的A/D轉(zhuǎn)換器一般為雙積分型，轉(zhuǎn)換速度較慢，但穩(wěn)定性號(hào)，跳碼小，抗*力強(qiáng)。高精確度A/D轉(zhuǎn)換器的分辨力高，精確度也高，但價(jià)格相應(yīng)較貴，而精確度較低的8位A/D轉(zhuǎn)換器，由于價(jià)格低，所以在0.5級(jí)精確度的產(chǎn)品中也采用。

   國(guó)產(chǎn)的處理脈沖流量輸入信號(hào)的流量顯示儀表，總量測(cè)量精確度一般都定得較高，而瞬時(shí)流量精確度卻差異很大，精確度有的定為±0.1％R，有的卻定為±0.5％R甚至±1％R，經(jīng)分析主要是因瞬時(shí)流量求取方法不相同，前者是采用計(jì)算機(jī)方法，即在輸入信號(hào)頻率較高時(shí)由單片機(jī)測(cè)定輸入信號(hào)的平均頻率，而在頻率較低時(shí)，由單片機(jī)測(cè)定脈沖平均周期，然后與流量系數(shù)一起積算瞬時(shí)流量。而后者是以RC積分技術(shù)為基礎(chǔ)，即將輸入脈沖整形后送RC積分電路，得到與頻率成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)平滑處理后送A/D轉(zhuǎn)換器，得到數(shù)字量，然后顯示。由于轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多和f/V轉(zhuǎn)換方法本身的缺陷，測(cè)量精確度難以提高。

（4）通信標(biāo)準(zhǔn)的差異    國(guó)產(chǎn)流量顯示儀表通信口一般為RS－232或RS－485現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)外早期產(chǎn)品有一些為RS－422等其他標(biāo)準(zhǔn)，近期推出的產(chǎn)品基本上也已同一為RS－232或RS－485標(biāo)準(zhǔn)。有的還可提供FF現(xiàn)場(chǎng)總線等接口。

（5）電磁兼容型等指標(biāo)的差異    有些國(guó)外制造商在產(chǎn)品的電磁兼容等環(huán)境適應(yīng)性方面也做了很多工作。例如FOXBORO 公司的75系列流量顯示儀表，其射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度指標(biāo)定為3V/m,27~1000MHz,而其塵密水密性指標(biāo)定為IP65。這兩項(xiàng)試驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)流量顯示儀表基本上沒有開展。