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智能电磁流量计的主要功能和设计思路
点击次数:1387 发布时间:2014-07-07

     随着时代的变化,工业的发展,现在对流量计的需求也越来越高,需要流量计的行业也一直在变化和增加,作为流量计厂家,满足客户流量计质量和售后服务的时候,首要的一个要保证流量计的安装,根据不同的行业,不同的设备,连接形式不同,简单的说下现在主流的几种连接方式。

一、法兰连接:这种连接方式是比较传统的,流量计的两端都有可以连接的法兰,在与管道连接的时候,只要把两端的法兰与管道上的法兰用螺栓固定好就可以了,这种连接可以单向安装。这种连接的传感器体积比较小,只适合在小管道中使用。  

二、螺纹连接:也有一些小口径的流量计采用的是螺纹连接,一般在医疗、食品行业中会使用这种连接方式。另外,这种连接在石油、勘探中也有一定的应用。 

三、夹装连接:这种连接方式比较先进,一些自身没有法兰的流量计采用的是这种连接,可以用螺栓夹持在管道两个法兰之间,连接方式比较简单。大家有必要知道电磁流量计的安装方法,在进行夹装连接的时候就不会出现错误了。  

四、卫生型连接:现在一些小口径的管道采用的就是这种连接,常常也把卫生型连接称作是卡箍式连接,通过这种连接,可以快速安装和拆卸流量计,其日常清洗和维护也是很方便的。均匀含有液固两相悬浮的液体,如泥浆、矿浆、纸浆等。
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    对于流量计厂家来说,一般和客户沟通的时候,必然会问对方的连接形式是什么来保证可以正常连 接,这个时候有部分客户可能不是太了解这个方面,需要厂家对其进行一方面的解释。不过是厂家还是客户,了解一下这些连接形式,已经接头的尺寸都是很有必要的。
本项目中要求智能电磁流量计转换器所实现的主要功能有:
① A/D采样,每隔1/12 s采样一次;
② D/A转换,输出4~20 mA电流;
③ 产生电磁流量计必需的2路相位相反、频率相同的励磁方波信号,要求频率为30 Hz和60 Hz两种;
④ 产生对2路励磁方波信号高电平接近下降沿的20 ms脉冲采样信号;
⑤ 液晶显示,显示流量结果、检测状态(空/满管状态、正/反流量)、设置参数和自诊断结果等等;
⑥ 键盘管理,设置3个按键,对键盘动作进行处理;
⑦ 脉冲量输出,将流量结果转换成0~1 000 Hz范围内的脉冲信号输出;
⑧ 兼容HART协议,对手持式通信器发出的命令作出反应;
⑨ 流量状态检测/输出,检测管道为空管或满管,流量方向为正向或反向,并输出相应的开关量等等。
    根据工作条件和工作经验,我们选择了Motorola公司的M68HC11系列的单片机来设计智能化方案。M68HC11系列以功能强、速度高而著称,是功能zui强的8位单片机。它与其他系列单片机zui大的区别在于它具有4种工作方式,即正常单片方式、正常扩展方式、特殊自引导方式及特殊测试方式。对于开发仪表,Motorola公司推荐使用正常单片方式。单片机处于正常单片方式时对外不提供地址线和数据线。由于内部带了相当可观的RAM和ROM,因此它通常不需要外接存储器,并且具备相当多的并行I/O口及高速的同步串行通信口和异步串行通信口。采用M68HC11系列开发仪表,相对来说,能大大简化系统设计,减小系统体积,接口简单,便于调试。
    由于此项目对智能电磁流量计的要求很高,不仅要求具备电磁流量计的基本测量功能,液晶显示模块要能够显示大量的信息,并且要能与HART协议兼容。随之带来的问题是功能越多,结构越复杂。由一块单片机来实现全部的功能是不太可能的。比较国外的同类产品可以发现,它们均采用了多CPU系统。因此设计了一套多CPU系统的方案。其中一片CPU作为主机,负责实现A/D采样、D/A转换、与HART通信协议的接口及开关量检测、输出的功能。主机另一个重要任务是合理安排测量程序,以及如何与其他CPU的通信问题。其余CPU均作为从机。主要用于实现励磁方波信号、脉冲采样信号、液晶显示及键盘管理。显而易见,多CPU之间的数据交换是非常频繁复杂的。如何实现CPU之间的数据通信以及如何做到它们之间的协调,是所有问题中zui关键的一个。
M68HC11系列的单片机之间的通信可采用同步串行通信口SPI。采用串行通信的优点在于连接简单,传输迅速。但国内大多数产品及文献只涉及了比较简单的双CPU通信。对于多CPU的相互通信却提及甚少。SPI是Motorola单片机独有的一种功能,主要用于与外围器件通信,也可在多机系统中完成处理机之间的通信。SPI系统具有足够的灵活性,只要用法得当,考虑周密,完全可以胜任多CPU的通信问题。
    SPI使用3根线进行通信:数据入、数据出和串行时钟。包含4个引脚:MISO主机输入从机输出脚、MOSI主机输入从机输出脚、SCLK时钟脚及SS脚。单片机设置为主机方式时,SCLK信号由内部CPU总线时钟给出。单片机为从机方式时,在允许SPI系统后,SS为输入脚,它用于允许SPI从机发送数据,相当于从机的片选信号。

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