一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制仪表，特别是涉及一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表。
【背景技术】
[0002]质量流量检测与控制在连续工业生产中具有非常关键的作用，但是对固态和颗粒状物料的流量测量和控制不像密度均匀的液体物料可以通过管道和基于体积测量的流量计进行连续测量。如何突破质量流量的连续检测和提高质量流量的测量控制精度一直是从事工业计量的工程师们努力的方向。板式流量计因其结构简单、占用空间小、给料均匀、不切断物料输送动能，因此在颗粒状物料的连续流量计量中得到了广泛应用。
[0003]板式流量计的计量原理如下:当固态物料通过倾斜安装的重力测量板时，通过物体的质量流量与重力测量板的变化量成正比。仪表计算给定流量与测量流量之间的误差连续调整给料门以达到控制流量的目的。即如下式(I):
[0004]F=Kx*M*cos (a)................................................(I)
[0005]其中，F:质量流量，单位为kg / h ；Kx:线性系数；M:单位时间通过测量板的物料重量；a:重力测量板的水平安装仰角。
[0006]理论上，通过检测传感器的信号变化既可以得到真实的流量值，实际上因为设备处于动态测量状态下，原始信号会出现巨大的波动，市面上的产品大多使用滑动平均滤波，在动态测量中需要得到稳定信号时则需要加大滤波缓冲，这样不可避免的导致较大的检测滞后；此外，重力是通过传感器形变而获得的，当检测板上的流量逐渐增大到上限时，重力也随着增大，导致传感器形变增大，进而使原本近似的a夹角发生了较大迁移角delta，从而带来了非线性的检测结果，这个结果进一步误导了控制机构的调节输出。在实际生产中，板式流量计通常应用于多种散装物料的连续配比工艺中，由于各物料本身计量误差大，且瞬时偏差方向杂乱无章，因此配料结果始终达不到理想的设计指标，也正是这一原因导致板式流量计无法应用于配比精度要求更高的场合。目前，市面上的板式流量计仪表还有一个特点就是硬件平台的不足，在采样分辨率、采样速度、运算能力、现场总线通讯等方面均无法突破。因此在实际应用中存在着诸多不足。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其具有测量精度高、响应速度快、消除流量非线性、控制平稳、现场总线通讯等功能。
[0008]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其特征在于，其包括键盘、前挡板、密封垫、显示板、功能板、主板、现场总线接口、第一螺钉、壳体、顶杆、后挡板、双排欧式插座，密封垫位于前挡板和显示板之间，键盘粘贴在前挡板的一侧上，显示板通过第一螺丝安装于前挡板的内侧上，主板与显示板通过双排欧式插座相连，现场总线接口安装在主板上，功能板平行安装于主板的上方，功能板、主板、现场总线接口都位于壳体内，两个顶杆分别位于壳体的两个侧面上，前挡板位于壳体的一端上，后挡板通过第二螺钉固定在壳体的另一端上。
[0009]优选地，所述后挡板通过至少两个第三螺钉与一个盖板、一个扩展板盖板固定。
[0010]优选地，所述显示板是基于OLED的有机电致发光型的点阵显示屏。
[0011]本发明的积极进步效果在于:本发明具有测量精度高、响应速度快、消除流量非线性、控制平稳、现场总线通讯等功能。
【附图说明】
[0012]图1为本发明基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0014]如图1所示，本发明基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表包括键盘1、前挡板2、密封垫3、显示板4、功能板5、主板6、现场总线接口 7、第一螺钉8、壳体9、顶杆10、后挡板11、双排欧式插座16，密封垫3位于前挡板2和显示板4之间，键盘I粘贴在前挡板2的一侧上，显示板4通过第一螺丝8安装于前挡板2的内侧上，主板6与显示板4通过双排欧式插座16相连，现场总线接口 7安装在主板6上，功能板5平行安装于主板6的上方,功能板5、主板6、现场总线接口 7都位于壳体9内，两个顶杆10分别位于壳体9的两个侧面上，前挡板2位于壳体9的一端上，后挡板11通过第二螺钉14固定在壳体9的另一端上。后挡板11通过至少两个第三螺钉15与一个盖板12、一个扩展板盖板13固定。
[0015]显示板4是基于OLED的有机电致发光型的点阵显示屏。主板6为嵌入式主板，主要由三十二位ARM Cortex M3型处理器、电源、二十四位sigma-delta AD转换芯片、通讯部件等部分组成，ARM Cortex M3型处理器负责处理信号采样、滤波算法、控制算法、/现场总线通讯等功能。功能板5通过扁平线与主板6相连。现场总线接口通过双排针和四个铜螺柱安装在主板上。
[0016]针对因在大流量下传感器形变导致的非线性问题，假设设备的仰角固定为45°，通过计算可得知形变引起的角度每变化1°，则将引起约1.2%左右的非线性误差，这个误差对于额定流量为30t/h的流量计，每天将会引起最大30*24*1.2% =8.64t的累积误差，这只是一条生产线多个物料中的其中一个物料的累积误差，如果算上配比的其他物料误差将会大的惊人。因此为了消除弹性体形变导致的仰角偏移所引起的非线性误差，本发明在软件上将重力测量板的测量范围进行了内部分段处理，分段数量根据设备的额定流量参数可以动态设置，额定流量越大，意味着跨度越大，则非线性迁移角delta越大，就增加分段数量，额定流量越小，跨度越小，分段数量就可以相应减少。软件为每一个测量段都分配了流量系数，当测量板信号落入某一量程段时，软件调用该量程段的流量系数，当该量程段两边的跨度迁移角在0.2度以下时，累积误差下降到了约0.2%?0.3%，而目前广泛使用的流量计的准确度普遍在2%?5%。这种算法极大地提高了流量计量的准确度，消除或显著降低了累积误差，因此使板式流量计应用于更高精度的连续配比系统成为可能。在本发明中，为了达到较高的测量精度和准确性，用户只需按照从大流量到小流量的步骤进行流量校准即可；如果用户只需要进行一般精度的测量，则只需要进行一次校准即可，能满足不同需求的客户使用场合。
[0017]本发明硬件上由于直接内置了现场总线接口，因此可以实现与中控室进行无缝连接的能力，提高了现场通讯的时效性和可靠性，并将可同时支持的节点规模扩大到128点，而传统的仪表通过RS485简单协议或MODBUS最多能接16个节点，且通讯不稳定，掉线率高；采用二十四位sigma-deltaAD转换芯片提高了采样精度和采样速度；采用三十二位ARMCortex M3型处理器并将运行频率提高至72MHz，确保在Ims或更低的的时间片轮询中完成大部分的测控和通讯工作。
[0018]本发明根据现场应用特征，软件上采用低通滤波模型，滑动平均滤波，以及抗震动滤波相结合的算法，具有动态响应速度快，静态抗干扰能力强，流量平滑稳定的特点。
[0019]本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
【主权项】
1.一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其特征在于，其包括键盘、前挡板、密封垫、显示板、功能板、主板、现场总线接口、第一螺钉、壳体、顶杆、后挡板、双排欧式插座，密封垫位于前挡板和显示板之间，键盘粘贴在前挡板的一侧上，显示板通过第一螺丝安装于前挡板的内侧上，主板与显示板通过双排欧式插座相连，现场总线接口安装在主板上，功能板平行安装于主板的上方，功能板、主板、现场总线接口都位于壳体内，两个顶杆分别位于壳体的两个侧面上，前挡板位于壳体的一端上，后挡板通过第二螺钉固定在壳体的另一端上。2.如权利要求1所述的基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其特征在于，所述后挡板通过至少两个第三螺钉与一个盖板、一个扩展板盖板固定。3.如权利要求1所述的基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其特征在于，所述显示板是基于OLED的有机电致发光型的点阵显示屏。
【专利摘要】本发明公开了一种基于现场总线的非线性自适应板式流量检测控制仪表，其包括键盘等元件，密封垫位于前挡板和显示板之间，键盘粘贴在前挡板的一侧上，显示板通过第一螺丝安装于前挡板的内侧上，主板与显示板通过双排欧式插座相连，现场总线接口安装在主板上，功能板平行安装于主板的上方，功能板、主板、现场总线接口都位于壳体内，两个顶杆分别位于壳体的两个侧面上，前挡板位于壳体的一端上，后挡板通过第二螺钉固定在壳体的另一端上。本发明具有测量精度高、响应速度快、消除流量非线性、控制平稳、现场总线通讯等功能。
【IPC分类】G05D7/06
【公开号】CN104881050
【申请号】CN201410069994
【发明人】谢辉, 汪慧清, 顾巧明, 崔凤忠
【申请人】常州声远测控技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日