主要技術指標
· 準確度：±0.3％F·S±ld
· 調節控制精度：位式：±0.5F·S
· 報警功能：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
· 繼電器接點容量：AC220V? 2A
· 供電電源：AC200V≤6W
· 工作環境要求：溫度：0~50℃
濕度：<85％RH
無腐蝕性氣體
允許低震動場合。
· 負載能力：0~600Ω

 

   智能流量積算儀能對來自流量傳感器、變送器的脈沖信號或模擬信號進行處理，得到瞬時流量值和累積流量值，然后顯示。而且具有流量再發送功能和通信功能。

7.2.2硬件結構

  圖7.1 所示為FC3000型，它由單片機、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輸入通道，脈沖流量信號輸入通道以及流量再發送信號輸出通道。為了節省配電器，模擬信號和脈沖信號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，以免操作不慎將電源短路時，引起儀表損壞。

                    圖7.1  FC3000型儀表硬件結構框圖

7.2.3 信息流程

  圖7.2所示的是FC3000型儀表實現其主要功能的信息傳送關系流程。其中多處涉及到信號切換和選擇由軟件實現。這一方法比編碼開關、選擇開關等硬件實現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）       瞬時流量和累積流量計算與顯示功能

  ①輸入為差壓信號

                                  （7.1）

式中  q——瞬時流量

qmax——流量測量上限；

Ai——經無量綱處理后的差壓信號。

  ② 流量與輸入信號呈線性關系

                                                             （7.2）

  ③輸入為脈沖信號

                                                            （7.3）

式中   fi——脈沖輸入信號頻率，Hz；

Ri——瞬時流量單位時間換算系數；

Kt——脈沖輸出流量計流量系數（當q為體積流量時，Kt為單位體積對應的脈沖數；當q為質量流量時，Kt為單位質量對應的脈沖數）。

④累積流量與瞬時流量之間的關系

                                                     （7.4）

式中  Q——累積流量值；

dt——采樣周期；

K_T——計算倍率。

（2）開平方運算功能   該儀表能對流量輸入信號進行開平方運算。開平方是數學量運算，采用多陪字長的浮點運算，可以認為是*運算。

 （3）小信號切除功能  模擬信號在轉換和處理過程中，難免存在零點漂移，雖然流體已無流動，但流量計仍有讀數，導致緩慢地積算。為杜絕這一現象，流量顯示儀表中一般均有小信號切除功能。

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

 

                               圖7.3   小信號切除點

  由于小信號切除是在模擬流量輸入信號經無量綱處理和A/D轉換后進行的，因此該項操作也屬數字量運算，可做到準確無誤。

  （4）斷電保護功能   斷電保護功能是可編程流量顯示儀表的一項*的功能，是在主電源中斷時，保護儀表的設定數據和累積值，使之不丟失和不被修改。

   斷電保護時間是這種功能的主要指標。用電池

可擦不揮發儲存器（EEPROM）技術實現保護，保護時間可達10年以上，FC3000型采用后一種方法。

  （5）定時抄表功能   定時抄表功能是按操作員預先設定的抄表時刻自動讀取流量累積值，并存放在儀表內的一個單元中。當抄表人員按以下秒表鍵后，儀表即顯示抄表符號和該單元中的數據。該單元中的累積值一直保持到次日“抄表時間”才被刷新。如果整個網絡所有流量顯示表設置同一抄表時間，那么，抄表人員巡回路線和時間的差異就不影響抄錄結果，因此有利于分表和總表的平衡計算。

  （6）實時時鐘   老式可編程儀表，其時鐘是以表內的晶振為基礎的，不僅誤差較大，而且依賴外部電源，當主電源中斷時，時鐘停走，所以需經常對時鐘。新型的時鐘是以自帶鋰電池的芯片為核心的實時時鐘（realtime clock ）,走時誤差很小，儀表的主電源中斷后，依靠其自帶鋰電池可繼續走10年。所以減少了麻煩。

   （7）自診斷功能   可編程儀表的一個重要*性是其自診斷功能，儀表按照預先設計的程序定時對有關硬件和有關數據進行檢查和診斷，發現異常情況后，面板上的報警燈點亮，并在一定的條目中用代碼或助記符或短語顯示故障類型或故障發生在何處。

   圖7.4所列為FC3000儀表的故障代碼。但若CPU發生故障，圖7.4所列的診斷無法進行，這時面板上的“CPU故障”燈點亮，通知有關人員進行處理。

                               圖7.4  故障代碼及意義

  （8）密碼設置功能  密碼設置功能是可編程儀表防止未被*的人員修改關鍵數據的重要手段。

  本章所介紹的幾種流量顯示儀表的初始密碼均為“000000”，如果相對儀表中先前設置的關鍵數據作修改，須將規定的條目調出來，然后鍵入密碼“000000”并得到CPU認可，然后數據修改才能實現。

  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.將密碼輸入條目調出來，輸入自己新的密碼；c.按回車鍵后并按規定操作退出數據修改狀態，密碼即更換成功。

  密碼一經更換，操作者即應記住自己設定的密碼，如果經過努力還是回憶不起，可以同供應商，由他們提供一個“*密碼”，將鎖打開，但是鎖打開之后還是需要設定一個自己的密碼，否則經常使用“*密碼”，被泄露次數一多，儀表就不會再有密碼了。

  （9）面板清零有效性選擇功能  早年模擬式流量積算儀，面板商都設置有累積值清零機構，操作很方便，但同時也給數據安全帶來問題。所以儀表設計者在用于清零的按鍵上開了一個小孔，可以插入一把小鎖，以保證數據安全。

在可編程流量顯示儀表中，為了確保累積流量數據安全，設計有“面板清零有效性”選擇功能，在意表組態時如果選擇“面板清零有效’,則按下復位按鈕，累積值即被清除。如果選擇“面板清零無效”，則需打入密碼并被確認后，累積值才會被清除并復零。

  這一功能在儀表校驗時也能給儀表人員帶來方便。因為在對流量累積值進行校驗時，人們習慣累積值從零開始，這樣，就需要頻繁進行清零操作，于是選擇“面板清零有效”。儀表校驗完畢交付使用前，要回到“面板清零無效”，以確保投入使用后的數據安全。

   （10）累積速率設置功能   流量顯示儀表中的積算速率設置功能是為了獲得合適的積算速率。如果速率太高，則累計流量顯示器很快被積滿復零，而若速率太低，讀得的累積值分辨力太低，影響數據的應用，所以都給使用帶來不便。

   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，便捷而準確地設置滿量程積算速率。

  積算速率一般引入10的n次冪的倍率概念，在同一個區域內測量同一種流體的各臺流量表，往往取相同的倍率。例如，全廠蒸汽流量計取n=－1，則倍率為 ，抄表員在抄得累積流量的讀數后，乘以0.1t，即為累積流量，這樣，不會因各臺表倍率各異帶來麻煩和差錯。

   （11）仿真功能   流量顯示儀表中得仿真功能其實只是仿真（Simulation）方法在流量二次表中的一種應用，它是在儀表的單片機按菜單中設定的流量仿真值發生一個代表流量的頻率值或經無量綱化的模擬信號（0～100％），然后取代流量輸入信號，對流量顯示儀表進行校驗，其方框圖如圖7.5所示。

 

                               圖7.5  流量信號仿真方框圖

  仿真功能的用途是故障查找。當儀表流量示值異常時，若想判斷原因存在于二次表還是流量輸入信號，這時可將軟開關從“0”位置切換到“1”位置，于是“流量信號處理”部分與外部輸入的流量信號斷開，而接受“表內信號發生器”送出的信號。這時如果顯示準確無誤，則表明二次表數字運算部分正常，如果顯示不正常，則表明二次表有問題。

   仿真檢查結束后，還需將軟開關切回到“測量”位置。

   （12）遠程通信功能   可編程流量顯示儀表的遠程通信功能可用于同上位機通信，也可用于兩臺可編程儀表之間的通信。通信標準常用RS-232C或RS-485,RS-232C的通信距離只能達到幾十米，但可與計算機直接連接，適用于通信距離較短的場合；而RS-485的通信距離可達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中，這時可以在不增裝中繼器的情況下，通信距離延長到數千米。

 7.2.5雙路流量指示積算儀

  （1）用途與特點    該型號儀表能同時對兩路類型相同的流量信號（同是脈沖信號或通是模擬信號）進行處理，得到各自的瞬時流量值和累積流量值，然后在同一個顯示器分別顯示。兩路流量信號的滿度值、流量系數和積算速率可分別設置，從而使一臺表能起兩臺表作用。

  儀表的通信口可用于與上位機實現遠程通信。

  （2）硬件結構  如圖7.6所示。

                        圖7.6  FC9000型儀表硬件結構框圖

（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，符號說明同圖7.2。

                        圖7.7  FC9000型儀表信息流程

7.2.6 國內外流量指示和積算儀概況

 （1）處理流量信號能力的差異    生產流量顯示儀表的廠家國內有很多，在中國市場銷售的外國同類產品也有不少品種，有的制造商能供應只具備指示積算功能的產品，如橫河公司的STLD-101*E型流量積算儀，Foxboro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，也能用于簡單的流量指示積算。有的廠家將處理模擬流量輸入信號和脈沖流量輸入信號的儀表分別制成兩個產品。有的廠家將處理模擬流量信號和脈沖輸入信號的能力。

  （2）總量顯示位數的差異   流量顯示儀表的數碼顯示器件常用的有LED和LCD，其中LCD顯示的位數一般多達十進制8位以上，而LED顯示一般為6～8位，在顯示總量時,有些用戶希望位數更長一些，于是有的制造商設計了分段顯示的方法，即總長12位（或16位）的十進制總量顯示，面板上經常顯示的是其低6位（或8位），按一下特殊定義的讀數鍵即顯示其高6位（或8位），同時給出高位段的標志，這樣，若干年也不會積滿復零，從而彌補了位數欠長的缺陷。

  （3）精確度等級的差異    國外產流量顯示儀表的精確度一般都定的較高，而國產流量顯示儀表以0.5級和0.2級居多。這主要同所選用的A/D轉換器的精確度有關，儀表中用的A/D轉換器一般為雙積分型，轉換速度較慢，但穩定性號，跳碼小，抗*力強。高精確度A/D轉換器的分辨力高，精確度也高，但價格相應較貴，而精確度較低的8位A/D轉換器，由于價格低，所以在0.5級精確度的產品中也采用。

   國產的處理脈沖流量輸入信號的流量顯示儀表，總量測量精確度一般都定得較高，而瞬時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，經分析主要是因瞬時流量求取方法不相同，前者是采用計算機方法，即在輸入信號頻率較高時由單片機測定輸入信號的平均頻率，而在頻率較低時，由單片機測定脈沖平均周期，然后與流量系數一起積算瞬時流量。而后者是以RC積分技術為基礎，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，經平滑處理后送A/D轉換器，得到數字量，然后顯示。由于轉換環節多和f/V轉換方法本身的缺陷，測量精確度難以提高。

（4）通信標準的差異    國產流量顯示儀表通信口一般為RS－232或RS－485現場總線標準，但國外早期產品有一些為RS－422等其他標準，近期推出的產品基本上也已同一為RS－232或RS－485標準。有的還可提供FF現場總線等接口。

（5）電磁兼容型等指標的差異    有些國外制造商在產品的電磁兼容等環境適應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，其射頻電磁場輻射抗擾度指標定為3V/m,27~1000MHz,而其塵密水密性指標定為IP65。這兩項試驗，國產流量顯示儀表基本上沒有開展。