CN102621999B - 一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业自动控制技术领域，提出的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法，其系统包括：可编程控制器（６）、流量检测模块（７）、开关量输入模块（８）、人机界面（９）、电磁振动给料模块（10）和开关量输出模块（11）；其方法包括：自动控制和手动控制。本发明不仅可在线连续测量固体颗粒物料，还可在线闭环反馈、实时调整给料流量，满足均匀、精确给料的应用需求；另外，本发明将电阻应变式冲板流量计作为测控系统的流量信号采集部件，易于制作、维护，并可提高流量信号的采集及传递质量，提高测量的准确性；再者，该系统构思新颖，布局合理，功能可靠，自动化程度高，且方法简单可行，易于实施，具有很好的使用价值。

Description

一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法

技术领域

本发明属于工业自动控制技术领域，尤其涉及一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法。

背景技术

对于固体颗粒物料的流量测量，通常采用带“水平位移式”冲板流量计（如，目前市面上流通的DE10、DE20、DE30冲板流量计和61H、61H2、61H3冲板流量计）的测量系统予以测量。该测量系统，对于各种固体颗粒物料的流量可实施在线连续测量，且具有给料流量、给料总量（流量与时间之积）控制等多种输出功能，因此，在化工、水泥、电站、采矿、冶金、粮食等领域得到广泛的应用。

这种测量系统中的控制系统（简称测控系统），一般由冲量变送器和流量积算仪两个部分组成，其中，冲量变送器又可称之为：差动变压器、或差动传感器、或位移传感器。其公知的工作原理，结合图1，说明如下：

由图1知，当给料设备１，给出的固体颗粒物料２下落冲击至“水平位移式”冲板流量计３时，冲击板面的冲击力可分解为两个分力 —— 垂直分力Fp、水平分力Fm。其中，垂直分力Fp，可被“水平位移式”冲板流量计３中的刚性结构完全平衡吸收掉，不起作用；水平分力Fm，则可使得其冲板及其后的冲板用转轴３a产生水平位移，从而使得位移传感器 4 接受到位移感应信号，把位移量转变为电信号，随后,传送给流量积算仪５进行积算处理，并可显示给料流量、给料总量,即可达到在线连续测量固体颗粒物料的目的。

    然而，这种测控系统却存在有以下几点不足：

1、上述测控系统，虽然可以达到在线连续测量之目的，但是由于未将给料设备作为其具体的执行部件，纳入同一的测控系统进行控制，因而，难以实施在线实时调整给料设备的给料流量，继而，难以控制给料设备的给料流量的均匀性和给料总量的准确性，这对于一些需要均匀、精确给料的应用场合，并不适用。

2、上述测控系统，所用冲量变送器的工作原理，系建立在“水平位移感应传递”的理论基础上，因此，依此原理设计的冲板流量计，其测控系统的测量准确性，受到冲板流量计的制作水平及后期维护状况的影响，如，由于制作不精细所造成的冲板受力后的水平位移不畅，必定会直接影响位移感应信号的传递，继而影响测控系统的测量准确性。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法，即，将电磁振动给料机纳入同一的测控系统之中，不仅可以在线连续测量固体颗粒物料，而且可在线闭环反馈、实时调整给料流量，满足均匀、精确给料的应用需求；将电阻应变式冲板流量计作为测控系统的流量信号采集部件，易于制作、维护，并可提高给料流量信号的采集及传递质量，提高测控系统的测量准确性；另外，该系统，构思新颖，布局合理，功能可靠，自动化程度高，且工作方法简单可行，易于实施，具有很好的使用价值。

为了实现本发明的发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，包括：可编程控制器、流量检测模块、开关量输入模块、人机界面、电磁振动给料模块和开关量输出模块；所述的可编程控制器包括开关量控制电路和模拟量控制电路；所述模拟量控制电路的输入端与流量检测模块相连，模拟量控制电路的输出端与电磁振动给料模块相连；所述开关量控制电路的输入端与开关量输入模块相连，所述开关量控制电路的输出端与开关量输出模块相连；所述的人机界面，作为人机对话接口与可编程控制器相连。

所述的流量检测模块包括：电阻应变式冲板流量计、流量积算显示仪以及所配置的电控线路；所述的电阻应变式冲板流量计中内带的电阻应变式传感器通过流量积算显示仪与可编程控制器的模拟量控制电路输入端相连。

所述的开关量输入模块包括：系统急停开关、控制模式选择钮、给料模式选择钮、报警模式选择钮以及所配置的电控线路；所述的系统急停开关为一个系统急停按钮ST；所述的控制模式选择钮为一个控制模式选择旋钮SA1，其中，“旋合”则为选择；所述的给料模式选择钮包括一个给料启动按钮SB1和一个给料关闭按钮按钮SB2；所述的报警模式选择钮包括一个声响报警选择旋钮SA2、一个报警消音按钮SB3、一个给料流量超差报警选择旋钮SA3和一个给料总量超差报警选择旋钮SA4。

所述的电磁振动给料模块包括：电磁振动给料机、振动控制器以及所配置的电控线路；所述电磁振动给料机通过振动控制器与可编程控制器的模拟量输出端相连，而且通过中间继电器KA1、所配置的电控线路与可编程控制器的开关量输出端相连。

所述的开关量输出模块包括：手动流量调节组件、工作状态指示组件、报警信号指示组件以及所配置的电控线路；所述的手动流量调节组件为一个流量调节电位器R，且通过流量调节用中间继电器KA2以及所配置的电控线路，与振动控制器的输入端相联，继而控制电磁振动给料机的给料流量；所述的工作状态指示组件包括一个自控工作状态指示灯HL1和一个手控工作状态指示灯HL2；所述的报警信号指示组件，包括一个声响报警指示器TL、一个给料流量超差报警指示灯HL3和一个给料总量超差报警指示灯HL4。

一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统的工作方法，分为自动控制和手动控制两种，分述如下：

一、自动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统处于待工作状态；

2）选择自动控制模式：首先，在控制模式选择钮上，旋合控制模式选择旋钮，其次，在报警模式选择钮上，旋合声响报警选择旋钮、给料流量超差报警选择旋钮、给料总量超差报警选择旋钮，使得整个测控系统处于自动控制状态，且自控工作状态指示灯亮灯显示，表明选择完毕；

3）设定给料参数：在人机界面上设置给料参数，包括：给料时间值设定、给料流量及偏离误差值设定、给料总量及偏离误差值设定；

4）启动给料按钮：在给料模式选择钮上，按下给料启动按钮，给料机用中间继电器即刻闭合，电磁振动给料单元内的电磁振动给料机、振动控制器开始工作，并自动完成如下工作过程：

4-1）电磁振动给料机给料，且可接受后续的可编程控制器发出的调控指令，经振动控制器，调整电磁振动给料机的振幅，即调整给料流量；

4-2）电磁振动给料机提供的固体颗粒物料，下落冲击至电阻应变式冲板流量计的凹槽冲板上时，使得电阻应变式传感器产生弹性变形，电阻值发生变化，转化为电压输出到流量积算显示仪；

4-3）流量积算显示仪接受来自电阻应变式传感器的电阻应变信号，进行积算处理，并显示当期给料流量值、给料总量值，随后输出模拟量信号进入可编程控制器的模拟量输入端；

4-4）进入可编程控制器的模拟量信号，与在步骤3）人机界面上设定的给料参数进行比较分析、运算处理；

4-5）可编程控制器将运算后的控制值送至模拟量输出端，且转化为直流4-20mA微电流传至振动控制器；

4-6）输出的电流信号驱动振动控制器，对电磁振动给料机实施振动控制工作，即调整振幅大小，且分为以下两种情况： 

4-6-1）经可编程控制器分析比较判断：如当期的给料流量值低于设定的给料流量参数值时，则发出加大当期给料流量的指令，即加大电磁振动给料机的振幅，促使其上升到设定的给料流量参数值；

另外，对于低于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面上设定的偏离误差值下限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯亮灯的同时，声响报警指示器将随之发出声响，此时，按下报警消音按，可消除报警声响；

4-6-2）经可编程控制器分析比较判断：如，当期的给料流量值高于设定的给料流量参数值时，则发出减小当期给料流量的指令，即减小电磁振动给料机的振幅，迫使其下降到设定的给料流量参数值；

另外，对于高于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面上设定的偏离误差值上限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯亮灯的同时，声响报警指示器将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮，可消除报警声响；

4-7）判定设定给料时间：即判定在步骤3）上设定的给料时间值是否到：

4-7-1）设定的给料时间未到，将回至步骤4-1），并重复其后的步骤；

4-7-2）设定的给料时间已到，进入下一步骤；

4-8）自动停止给料：即电磁振动给料机自动停止给料，流量积算显示仪显示本次给料总量；

4-9）给料总量分析判断：即可编程控制器记录给本次给料总量，并与在步骤3）人机界面上设定的给料总量参数比较判断：

如超出设定的给料总量偏离误差值的上限或下限，均发出超差报警信号，即，在给料总量超差报警指示灯亮灯的同时，声响报警指示器将随之发出声响；

如未超出设定的给料总量偏离误差值的上限或下限，则不会发出超差报警信号；

4-10）结束本次给料工作，可选择进入下一工作循环：或重新设定给料参数，回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；或仍按已设定的给料参数运行，回至步骤4）之前，并重复其后的步骤；

5）关闭电源，结束系统工作。

二、手动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

2）选择手动控制模式：首先，在控制模式选择钮上，旋开控制模式选择旋钮，其次，在报警模式选择钮上，旋开声响报警选择旋钮、给料流量超差报警选择旋钮以及给料总量超差报警选择旋钮，使得整个测控系统处于手动控制状态，且手控工作状态指示灯亮灯显示，表明选择完毕；

3）启动给料按钮：在给料模式选择钮上，按下给料启动按钮，给料机用中间继电器、流量调节用中间继电器二者即刻闭合，电磁振动给料单元内的电磁振动给料机、振动控制器开始工作，且可接受后续的调控指令，调整给料流量；

4）手动调节流量：即在手动流量调节组件上，旋动流量调节电位器的旋钮，通过其电阻的变化，调节电磁振动给料机的振幅，即给料流量，并在流量积算显示仪上动态显示其流量的变化情况，直至确定所需的给料流量；

5）依确定的流量持续给料：即依据手动调节后的给料流量值，电磁振动给料机持续给料，并在流量积算显示仪上动态实时显示当期给料流量及给料总量；

6）关闭给料按钮：在给料模式选择钮上，按下给料关闭按钮，给料机用中间继电器、流量调节用中间继电器二者即刻开启，电磁振动给料机即刻停止给料，并在流量积算显示仪显示本次给料的总量；

7）结束本次给料工作：可选择进入下一工作循环，即回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；

8）关闭电源，结束系统工作。

由于采用以上所述的技术方案，本发明可达到以下有益效果：

1、本发明所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，有机地将电磁振动给料机的电控部分与冲板流量计的测控部分，结为一个整体，纳入同一测控系统之中，构思新颖，布局合理，且功能可靠；

2、本发明所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，不仅可以在线连续测量固体颗粒物料，而且可在线闭环反馈、实时调整给料流量，满足均匀、精确给料的需求；

3、本发明所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，将电阻应变式冲板流量计作为测控系统的流量信号采集执行部件，且应用电阻应变式传感原理，大大地提高了信号采集的灵敏度及传递质量，从而可进一步提高测控系统的测量准确性；

4、本发明所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统及工作方法，简单可行，性能安全、可靠，且自动化程度高，维护方便，易于实施，具有很好的使用价值。

附图说明

图1为现有带水平位移式冲板流量计的给料称量配置示意图；

图2为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统配置图；

图3为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统原理框图；

图4为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统电气原理；

图5为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统配置示意图；

图6为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统自动控制流程图；

图7为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统手动控制流程图；

图8为本发明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统工作示意图。

图中：1、给料设备；2、固体颗粒物料；3、“水平位移式”冲板流量计；3a、冲板用转轴；4、位移传感器；5、流量积算仪；6、可编程控制器；7、流量检测模块；8、开关量输入模块；9、人机界面；10、电磁振动给料模块；11、开关量输出模块；12、电阻应变式冲板流量计；12a、电阻应变式传感器；12b、凹槽冲板；12c、凹形冲板支架；12d、圆凸台座；12e、底板；13、流量积算显示仪；14、系统急停开关；15、控制模式选择钮；16、给料模式选择钮；17、报警模式选择钮；18、电磁振动给料机；19、振动控制器；20、手动流量调节组件；21、工作状态指示组件；22、报警信号指示组件；23、电控柜；24、料斗；25、铸型沙箱；25a、铸型沙箱浇口；26、铁水；27、浇包；28、Y型三通管件；29、压空气路组件；30、漏料斗；31、第一支撑连接板；32、孕育剂；33、给料装置；34、第二支撑连接板；35、导料斗。

另图中：Fm、水平分力；Fp、垂直分力；ST、系统急停按钮；SA1、控制模式选择旋钮；SA2、声响报警选择旋钮；SA3、给料流量超差报警选择旋钮；SA4、给料总量超差报警选择旋钮；SB1、给料启动按钮；SB2、给料关闭按钮；SB3、报警消音按钮；KA1、给料机用中间继电器；KA2、流量调节用中间继电器；R、流量调节电位器；HL1、自控工作状态指示灯；HL2、手控工作状态指示灯；HL3、给料流量超差报警指示灯；HL4、给料总量超差报警指示灯；TL、声响报警指示器。

说明之一：图1中所述的给料设备1，其给料可以是螺旋给料、振动给料、皮带输送给料等多种能够连续提供固体颗粒物料的给料设备。

说明之二：图1中所述的“水平位移式”冲板流量计３，为一公知产品，目前已在市面上得以广泛应用，故在此以件号３所示图形简略示之，特此说明。 

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。  

由图2、图3知，一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，包括：可编程控制器６、流量检测模块７、开关量输入模块８、人机界面９、电磁振动给料模块10和开关量输出模块11；所述的可编程控制器６包括开关量控制电路和模拟量控制电路；所述模拟量控制电路的输入端与流量检测模块7相连，模拟量控制电路的输出端与电磁振动给料模块10相连；所述开关量控制电路的输入端与开关量输入模块8相连，所述开关量控制电路的输出端与开关量输出模块11相连；所述的人机界面９，作为人机之间传递、交换信息的对话接口，与可编程控制器６相连，即对人机界面９上输入的诸如给料参数设定等信息可通过可编程控制器６实施分析处理，以满足实际使用的需要。

由图2、图3、图4知，所述的流量检测模块７包括：电阻应变式冲板流量计12 、流量积算显示仪13以及所配置的电控线路；电阻应变式冲板流量计12 内带的电阻应变式传感器12a 通过流量积算显示仪13 与可编程控制器６的模拟量控制电路输入端相连，其中，所选用的电阻应变式传感器12a系基于这样一个原理进行工作：即其上的弹性体（弹性元件）在外作用下产生弹性变形，使得粘贴在表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，变形后电阻应变片，阻值产生变化，再经相应的测量电路把这一变化转换为电压，从而完成将外力变换为电信号的过程。

由图2、图3、图4知，所述的开关量输入模块8包括：与可编程控制器６开关量输入端连接的系统急停开关14、控制模式选择钮15、给料模式选择钮16、报警模式选择钮17以及所配置的电控线路；其中，所述的系统急停开关14，即为一个系统急停按钮ST；所述的控制模式选择钮15，即为一个控制模式选择旋钮SA1，其中，旋合则为选择；所述的给料模式选择钮16，包括一个给料启动按钮SB1和一个给料关闭按钮SB2；所述的报警模式选择钮17，包括一个声响报警选择旋钮SA2、一个报警消音按钮SB3、一个给料流量超差报警选择旋钮SA3和一个给料总量超差报警选择旋钮SA4，其中，旋合SA2、或SA3、或SA4，则为选择声响报警、或给料流量超差报警、或给料总量超差报警。

由图2、图3、图4知，所述的电磁振动给料模块10包括：电磁振动给料机18、振动控制器19以及所配置的电控线路；所述电磁振动给料机18，不仅通过振动控制器19与可编程控制器６的模拟量输出端相连，而且通过给料机用中间继电器KA1以及所配置的电控线路，与可编程控制器６的开关量输出端相连；其中，所选用的电磁振动给料机18的给料过程为：给料机上的电磁线圈经振动控制器19输出供电，并在电磁力作用下，给料机的给料槽受迫振动，且迫使给料槽中的固体颗粒物料在振动过程中不断地向上前方抛起，从而达到连续给料的目的。

由图2、图3、图4知，所述的开关量输出模块11包括：与可编程控制器６开关量输出端连接的手动流量调节组件20、工作状态指示组件21、报警信号指示组件22以及所配置的电控线路；其中，所述的手动流量调节组件20，即为一个流量调节电位器R，且通过流量调节用中间继电器KA2以及所配置的电控线路，与振动控制器19的输入端相联，继而控制电磁振动给料机18的给料流量；所述的工作状态指示组件21，包括一个自控工作状态指示灯HL1和一个手控工作状态指示灯HL2；所述的报警信号指示组件22，包括一个声响报警指示器TL、一个给料流量超差报警指示灯HL3和一个给料总量超差报警指示灯HL4。

由图5、图6、图7并结合图2、图3、图4知，一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统的工作方法，分为自动控制和手动控制两种，分述如下：

一、自动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

2）选择自动控制模式：首先，在控制模式选择钮15上，旋合控制模式选择旋钮SA1，其次，在报警模式选择钮17上，旋合声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3、给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于自动控制状态，且自控工作状态指示灯HL1亮灯显示，表明选择完毕；

3）设定给料参数：在人机界面9上设置给料参数，包括：给料时间值设定、给料流量及偏离误差值设定、给料总量及偏离误差值设定；

4）启动给料按钮：在给料模式选择钮16上，按下给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1即刻闭合，电磁振动给料单元10内的电磁振动给料机18、振动控制器19开始工作，并自动完成如下工作过程：

4-1）电磁振动给料机18给料，且可接受后续的可编程控制器６发出的调控指令，经振动控制器19，调整电磁振动给料机18的振幅，即调整给料流量；

4-2）电磁振动给料机18提供的固体颗粒物料2，下落冲击至电阻应变式冲板流量计12的凹槽冲板12b上时，使得电阻应变式传感器12a产生弹性变形，电阻值发生变化，转化为电压输出到流量积算显示仪13；

4-3）流量积算显示仪13接受来自电阻应变式传感器12a的电阻应变信号，进行积算处理，并显示当期给料流量值、给料总量值，随后输出模拟量信号进入可编程控制器６的模拟量输入端；

4-4）进入可编程控制器６的模拟量信号，与在步骤3）人机界面9上设定的给料参数进行比较分析、运算处理；

4-5）可编程控制器６将运算后的控制值送至模拟量输出端，且转化为直流4-20mA微电流传至振动控制器19；

4-6）输出的电流信号驱动振动控制器19，对电磁振动给料机18实施振动控制工作，即调整振幅大小，且分为以下两种情况： 

4-6-1）经可编程控制器６分析比较判断：如当期的给料流量值低于设定的给料流量参数值时，则发出加大当期给料流量的指令，即加大电磁振动给料机18的振幅，促使其上升到设定的给料流量参数值；

另外，对于低于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面9上设定的偏离误差值下限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-6-2）经可编程控制器６分析比较判断：如当期的给料流量值高于设定的给料流量参数值时，则发出减小当期给料流量的指令，即减小电磁振动给料机18的振幅，迫使其下降到设定的给料流量参数值；

另外，对于高于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面9上设定的偏离误差值上限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-7）判定设定给料时间：即判定在步骤3）上设定的给料时间值是否到：

4-7-1）设定的给料时间未到，将回至步骤4-1），并重复其后的步骤；

4-7-2）设定的给料时间已到，进入下一步骤；

4-8）自动停止给料：即电磁振动给料机18自动停止给料，流量积算显示仪13显示本次给料总量；

4-9）给料总量分析判断：即可编程控制器６记录给本次给料总量，并与在步骤3）人机界面9上设定的给料总量参数比较判断：

如超出设定的偏离误差值上限或下限，均发出超差报警信号，即，在给料总量超差报警指示灯HL4亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响；

如未超出设定的偏离误差值上限或下限，则不会发出超差报警信号；

4-10）结束本次给料工作，可选择进入下一工作循环：或重新设定给料参数，回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；或仍按已设定的给料参数运行，回至步骤4）之前，并重复其后的步骤；

5）关闭电源，结束系统工作。         

二、手动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

2）选择手动控制模式：首先，在控制模式选择钮15上，旋开控制模式选择旋钮SA1，其次，在报警模式选择钮17上，旋开声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3以及给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于手动控制状态，且手控工作状态指示灯HL2亮灯显示，表明选择完毕；

3）启动给料按钮：在给料模式选择钮16上，按下给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻闭合，电磁振动给料单元10内的电磁振动给料机18、振动控制器19开始工作，且可接受后续的调控指令，调整给料流量；

4）手动调节流量：即在手动流量调节组件20上，旋动流量调节电位器R的旋钮，通过其电阻的变化，调节电磁振动给料机18的振幅，即给料流量，并在流量积算显示仪13上动态显示其流量的变化情况，直至确定所需给料流量；

5）依确定的流量持续给料：即依据手动调节后的给料流量值，电磁振动给料机18持续给料，并在流量积算显示仪13上动态实时显示当期给料流量及给料总量；

6）关闭给料按钮：在给料模式选择钮16上，按下给料关闭按钮SB2，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻开启，电磁振动给料机18即刻停止给料，并在流量积算显示仪13显示本次给料的总量；

7）结束本次给料工作：可选择进入下一工作循环，即回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；

8）关闭电源，结束系统工作。

下面，由图8并结合图5、图6、图7，举一实施例，具体说明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统的具体工作情况。

由图8知，本发明所述实施例，系选择铸造行业铸件浇注时往铁水流中添加微量固体颗粒状的孕育剂作为一个具体的实施例。其中，所用孕育剂的粒度一般为0.15-0.5mm，所用孕育剂的加入量一般在铁水浇注量的0.02-0.05%范围以内，属于小流量给料的范畴。

另外，依据其铁水孕育工艺规定，其实施要求为：当浇包27往铸型沙箱25的铸型沙箱浇口25a内浇注铁水26时，给料装置33应通过y型三通管件28向正在浇注的铁水流中添加孕育剂32，并应当规定具体的给料时间、添加孕育剂的给料流量及偏离误差值（精度）和给料总量及偏离误差值（精度），只有这样，才能起到铸件孕育的良好效果，才能避免孕育不足和孕育过度，抑制白口产生，改善金相组织，改善机械性能，提高铸件品质。

由图8并结合图5知，本发明所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，已完成实施现场的组装。其中， 可编程控制器6、人机界面9、流量积算显示仪13、系统急停开关14、控制模式选择钮15、给料模式选择钮16、报警模式选择钮17、振动控制器19、手动流量调节组件20、工作状态指示组件21、报警信号指示组件22，均已配装在电控柜23上；另外，电阻应变式冲板流量计12（含带电阻应变式传感器12a）、电磁振动给料机18，分别安装在给料装置33的第一支撑连接板31、第二支撑连接板34上。

另外，在图8 的实施例中，所述的可编程控制器6，系选择西门子公司产品，型号为S7-300；所述的人机界面9，系选择西门子公司产品，型号为MP37；所述的电阻应变式传感器12a，系选择西安新敏电子科技有限公司产品，型号为1R1-KL称重传感器，量程为0.5Kg；所述的流量积算显示仪13，系选择珠海志美电子有限公司产品，型号为CB900K；所述的电磁振动给料机18，系选择海安万力振动机械有限公司生产的产品，型号为GZV0.5；所述的振动控制器19，系选择北京希曼顿自动化研究所产品，型号为ZDK00-1。 

另由图8并结合图5、图6，具体说明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统的自动控制的工作过程：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

2）选择自动控制模式：首先，在电控柜23上，旋合控制模式选择钮15上的控制模式选择旋钮SA1，其次，旋合报警模式选择钮17上的声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3、给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于自动控制状态，且自控工作状态指示灯HL1亮灯显示；

3）设定给料参数：依据铸件浇注时的孕育技术要求，在人机界面9上设置孕育剂的给料参数，其中，设定的给料时间为15s；设定的给料流量为10g/s及偏离误差值为±0.5g，即给料流量的上限值为10.5g/s，下限值为9.5g/s；设定的给料总量为150g及偏离误差值±10g，即给料总量的上限值为160g，下限值为140g；

4）启动给料按钮：在电控柜23上，按下给料模式选择钮16上的给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1即刻闭合，电磁振动给料单元10内的电磁振动给料机18、振动控制器19开始工作；

此时，位于给料装置33内置的料斗24中的孕育剂32，借助电磁振动给料机18的振动作用，途经导料斗35下落冲击至电阻应变式冲板流量计12上的凹槽冲板12b的板面上，且继续下滑下落至漏料斗30内，随后，进入Y型三通管件28内，并在压空气路组件29的气力输送下，其孕育剂32则可快速飞向正在浇注时的铁水流26之中，从而达到铁水孕育的目的；

在上述铸件浇注时往铁水流26中添加孕育剂32的过程中，所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，则自动完成了如下的工作过程：

4-1）电磁振动给料机18给料，且可接受后续的可编程控制器６发出的调控指令，经振动控制器19，调整电磁振动给料机18的振幅，即调整给料流量；

4-2）电磁振动给料机18提供的孕育剂32，下落冲击至电阻应变式冲板流量计12的凹槽冲板12b上时，使得电阻应变式传感器12a产生弹性变形，电阻值发生变化，转化为电压输出到流量积算显示仪13；

4-3）流量积算显示仪13接受来自电阻应变式传感器12a的电阻应变信号，进行积算处理，并显示当期给料流量值、给料总量值，如，当期给料流量值为9.8g/s，当期给料总量值为78g，随后，输出模拟量信号进入可编程控制器６的模拟量输入端；

4-4）进入可编程控制器６的模拟量信号，与在步骤3）人机界面9上设定的给料参数值进行比较分析、运算处理，即与给料流量为10g/s及偏离误差值为±0.5g进行比较分析、运算处理；

4-5）可编程控制器６将运算后的控制值送至模拟量输出端，且转化为直流4-20mA微电流传至振动控制器19；

4-6）输出的电流信号驱动振动控制器19，对电磁振动给料机18实施振动控制工作，即调整振幅大小，且分为以下两种情况： 

4-6-1）经可编程控制器６分析比较判断：如当期的给料流量值低于设定的给料流量参数值如10g/s时，如为9.6g/s，则发出加大当期给料流量的指令，即加大电磁振动给料机18的振幅，促使其上升到设定的给料流量参数值10g/s；

另外，对于低于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面9上设定的偏离误差值下限（9.5g/s）时，如为9g/s ，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-6-2）经可编程控制器６分析比较判断：如当期的给料流量值高于设定的给料流量参数值10g/s时，如10.3g/s，则发出减小当期给料流量的指令，即减小电磁振动给料机18的振幅，迫使其下降到设定的给料流量参数值10g/s；

另外，对于高于设定给料流量参数值的当期给料流量值，如，超出在步骤3）人机界面9上设定的偏离误差值上限10.5g/s时，如为11g/s，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-7）判定设定给料时间：即判定在步骤3）上设定的给料时间值15s是否到：

4-7-1）设定的给料时间未到，将回至步骤4-1），并重复其后的步骤；

4-7-2）设定的给料时间已到，进入下一步骤；

4-8）自动停止给料：即电磁振动给料机18自动停止给料，流量积算显示仪13显示本次给料总量，如，本次实际给料总量为154g，则显示为154g；

4-9）给料总量分析判断：即可编程控制器６记录给本次给料总量154g，并与在步骤3）人机界面9上设定的给料总量150g及偏离误差值±10g进行比较分析判断:

如超出设定的偏离误差值上限或下限（上限160g、下限140g），均发出超差报警信号，即，在给料总量超差报警指示灯HL4亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响；

如未超出设定的偏离误差值上限或下限，则不会发出超差报警信号；

因本次给料总量为154g，未超出设定的偏离误差值上限，故不会发出超差报警信号；

4-10）结束本次给料工作，可选择进入下一工作循环：或重新设定给料参数，回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；或仍按已设定的给料参数运行，回至步骤4）之前，并重复其后的步骤；

5）关闭电源，结束系统工作。   

另由图8并结合图5、图7，具体说明一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统的手动控制的工作过程：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于可工作状态；

2）选择手动控制模式：首先，在电控柜23上，旋开控制模式选择钮15上的控制模式选择旋钮SA1，其次，旋开报警模式选择钮17上的声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3、给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于手动控制状态，且手控工作状态指示灯HL2亮灯显示；

3）启动给料按钮：在电控柜23上，按下给料模式选择钮16上的给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻闭合，电磁振动给料单元10内的电磁振动给料机18、振动控制器19开始工作，且可接受后续的调控指令，调整给料流量；

4）手动调节流量：即在手动流量调节组件20上，旋动流量调节电位器R的旋钮，通过其电阻的变化，调节电磁振动给料机18的振幅，即给料流量，并在流量积算显示仪13上动态显示其流量的变化情况，直至确定所需给料流量，如，仍以上例为例，确定给料流量为10g/s；

5）依确定的流量持续给料：即依据手动调节后的给料流量值（如10g/s），电磁振动给料机18持续给料，并在流量积算显示仪13上动态实时显示当期给料流量及给料总量；

6）依需关闭给料按钮：依据所需的给料时间，如15s，如在电控柜23上，按下给料模式选择钮16上的给料关闭按钮SB2，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻开启，电磁振动给料机18即刻停止给料，并在流量积算显示仪13显示本次给料的总量，如，本次实际给料总量为142g，则显示为142g； 

7）结束本次给料工作：可选择进入下一工作循环，即回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；

8）关闭电源，结束系统工作。

需要说明的是，手动控制一般仅用于测控系统的调试之用，或用于自动控制部分出现故障时的临时应急处理场合。另外，手动控制部分的应用，应在手动调整确定给料流量后，方可投入实际应用，如前所述的铸件浇注时铁水孕育实施例，即应在给料流量通过流量调节电位器R调整到10g/s后，方可使用。

与前述自动控制相同的是：手控操作时，其孕育剂32也是借助电磁振动给料机18的振动作用，途经导料斗35、电阻应变式冲板流量计12、漏料斗30后，进入Y型三通管件28内，并在压空气路组件29的气力输送下，可快速飞向正在浇注时的铁水流26之中，实现对铸件的孕育目的。

与前述自动控制不同的是：手控操作时，对于实际给料流量与设定给料流量之间的分析判断处理、在线实时反馈调整，其测控系统不再进行，给料流量均匀性和给料总量的准确性，也难以保证；另外，给料时间依据人为手控，不能按照设定的时间自动掌控。

本发明所用电阻应变式传感器12a，为一现有公知产品，主要由电阻应变片、弹性体和检测电路三部分组成，其中，悬臂梁为其弹性体（敏感元件）。工作原理为：在外力的作用下，悬臂梁产生弹性变形，并使得粘贴其上的电阻应变片（转换元件）随之变形，即电阻应变片阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一变化转换为电信号，从而完成外力变换电信号的过程。

由图5知，本发明所用电阻应变式冲板流量计12，主要包括：电阻应变式传感器12a、凹槽冲板12b、凹形冲板支架12c、圆凸台座12d、底板12e；其中，凹形冲板支架12c焊连在凹槽冲板12b的背面，电阻应变式传感器12a的悬臂一端，通过紧固件与凹形冲板支架12c固联，悬臂的另一端，通过紧固件与圆凸台座12d固联，且圆凸台座12d又通过紧固件固联在底板12e上。工作过程为：当物料2下落至凹槽冲板12b上时，通过凹形冲板支架12c，迫使其电阻应变式传感器12a 产生弹性变形，且将其电阻变化信号转换为电信号，传至流量积算显示仪13进行积算显示，通过可编程控制器6分析比较、判断处理，从而达到对物料流量进行测量的目的。

为了公开本发明的目的而在本文具体实施方式中所选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (3)

1.一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，所述的测控系统包括：可编程控制器（６）、开关量输入模块（８）、人机界面（９）和开关量输出模块（11）；所述的可编程控制器（６）包括开关量控制电路和模拟量控制电路；其特征在于：还包括：电磁振动给料模块（10）和流量检测模块（７），所述模拟量控制电路的输入端与流量检测模块（7）相连，模拟量控制电路的输出端与电磁振动给料模块（10）相连；所述开关量控制电路的输入端与开关量输入模块（8）相连，所述开关量控制电路的输出端与开关量输出模块（11）相连；所述的人机界面（９），与可编程控制器（6）相连；其中，流量检测模块（７）包括：电阻应变式冲板流量计（12）、流量积算显示仪（13）以及所配置的电控线路；所述的电阻应变式冲板流量计（12）中内带的电阻应变式传感器（12a）通过流量积算显示仪（13）与可编程控制器（６）的模拟量控制电路输入端相连；

其中，开关量输入模块（8）包括：系统急停开关（14）、控制模式选择钮（15）、给料模式选择钮（16）、报警模式选择钮（17）以及所配置的电控线路；所述的系统急停开关（14）为一个系统急停按钮ST；所述的控制模式选择钮（15）为一个控制模式选择旋钮SA1，其中，“旋合”则为选择；所述的给料模式选择钮（16）包括一个给料启动按钮SB1和一个给料关闭按钮SB2；所述的报警模式选择钮（17）包括一个声响报警选择旋钮SA2、一个报警消音按钮SB3、一个给料流量超差报警选择旋钮SA3和一个给料总量超差报警选择旋钮SA4；

其中，开关量输出模块（11）包括：手动流量调节组件（20）、工作状态指示组件（21）、报警信号指示组件（22）以及所配置的电控线路；所述的手动流量调节组件（20）为一个流量调节电位器R，且通过流量调节用中间继电器KA2以及所配置的电控线路，与振动控制器（19）的输入端相联，继而控制电磁振动给料模块（10）内电磁振动给料机（18）的给料流量；所述的工作状态指示组件（21）包括一个自控工作状态指示灯HL1和一个手控工作状态指示灯HL2；所述的报警信号指示组件（22）包括一个声响报警指示器TL、一个给料流量超差报警指示灯HL3和一个给料总量超差报警指示灯HL4。

2.根据权利要求1所述的一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，其特征在于：所述的电磁振动给料模块（10）包括：电磁振动给料机（18）、振动控制器（19）以及所配置的电控线路；所述电磁振动给料机（18），通过振动控制器（19）与可编程控制器（６）的模拟量控制电路的输出端相连，而且通过中间继电器KA2、所配置的电控线路与可编程控制器（６）的开关量控制电路的输出端相连。

3.如权利要求1所述的带电阻应变式冲板流量计的测控系统的工作方法，其特征在于：所述的工作方法分为自动控制和手动控制两种，分述如下：

一、自动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

2）选择自动控制模式：首先，在控制模式选择钮（15）上，旋合控制模式选择旋钮SA1，其次，在报警模式选择钮（17）上，旋合声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3、给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于自动控制状态，且自控工作状态指示灯HL1亮灯显示，表明选择完毕；

3）设定给料参数：在人机界面（9）上设置给料参数，包括：给料时间值设定、给料流量及偏离误差值设定、给料总量及偏离误差值设定；

4）启动给料按钮：在给料模式选择钮（16）上，按下给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1即刻闭合，电磁振动给料模块（10）内的电磁振动给料机（18）、振动控制器（19）开始工作，并自动完成如下工作过程：

4-1）电磁振动给料机（18）给料，且可接受后续的可编程控制器（６）发出的调控指令，经振动控制器（19），调整电磁振动给料机（18）的振幅，即调整给料流量；

4-2）电磁振动给料机（18）提供的固体颗粒物料（2），下落冲击至电阻应变式冲板流量计（12）的凹槽冲板（12b）上时，使得电阻应变式传感器（12a）产生弹性变形，电阻值发生变化，转化为电压输出到流量积算显示仪（13）；

4-3）流量积算显示仪（13）接受来自电阻应变式传感器（12a）的电阻应变信号，进行积算处理，并显示当期给料流量值、给料总量值，随后输出模拟量信号进入可编程控制器（６）的模拟量控制电路的输入端；

4-4）进入可编程控制器（６）的模拟量信号，与在步骤3）人机界面（9）上设定的给料参数进行比较分析、运算处理；

4-5）可编程控制器（６）将运算后的控制值送至模拟量控制电路的输出端，且转化为直流4-20mA微电流传至振动控制器（19）；

4-6）输出的电流信号驱动振动控制器（19），对电磁振动给料机（18）实施振动控制工作，即调整振幅大小，且分为以下两种情况： 

4-6-1）经可编程控制器（６）分析比较判断：如当期的给料流量值低于设定的给料流量参数值时，则发出加大当期给料流量的指令，即加大电磁振动给料机（18）的振幅，促使其上升到设定的给料流量参数值；

另外，对于低于设定给料流量参数值的当期给料流量值，当超出在步骤3）人机界面（9）上设定的偏离误差值下限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-6-2）经可编程控制器（６）分析比较判断：如果当期的给料流量值高于设定的给料流量参数值时，则发出减小当期给料流量的指令，即减小电磁振动给料机（18）的振幅，迫使其下降到设定的给料流量参数值；

另外，对于高于设定给料流量参数值的当期给料流量值，当超出在步骤3）人机界面（9）上设定的偏离误差值上限时，将发出超差报警信号，即，在给料流量超差报警指示灯HL3亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响，此时，按下报警消音按钮SB3，可消除报警声响；

4-7）判定设定给料时间：即判定在步骤3）上设定的给料时间值是否到：

4-7-1）设定的给料时间未到，将回至步骤4-1），并重复其后的步骤；

4-7-2）设定的给料时间已到，进入下一步骤；

4-8）自动停止给料：即电磁振动给料机（18）自动停止给料，流量积算显示仪（13）显示本次给料总量；

4-9）给料总量分析判断：即可编程控制器（６）记录本次给料总量，并与在步骤3）人机界面（9）上设定的给料总量参数比较判断：

如超出设定的偏离误差值上限或下限，均发出超差报警信号，即，在给料总量超差报警指示灯HL4亮灯的同时，声响报警指示器TL将随之发出声响；

如未超出设定的偏离误差值上限或下限，则不会发出超差报警信号；

4-10）结束本次给料工作，或选择进入下一工作循环：或重新设定给料参数，回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；或仍按已设定的给料参数运行，回至步骤4）之前，并重复其后的步骤；

5）关闭电源，结束系统工作；         

二、手动控制工作方法，步骤如下：

1）接通电源：即使一种带电阻应变式冲板流量计的测控系统，处于待工作状态；

    2）选择手动控制模式：首先，在控制模式选择钮（15）上，旋开控制模式选择旋钮SA1，其次，在报警模式选择钮（17）上，旋开声响报警选择旋钮SA2、给料流量超差报警选择旋钮SA3以及给料总量超差报警选择旋钮SA4，使得整个测控系统处于手动控制状态，且手控工作状态指示灯HL2亮灯显示，表明选择完毕；

3）启动给料按钮：在给料模式选择钮（16）上，按下给料启动按钮SB1，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻闭合，电磁振动给料模块（10）内的电磁振动给料机（18）、振动控制器（19）开始工作，且可接受后续的调控指令，调整给料流量；

4）手动调节流量：即在手动流量调节组件（20）上，旋动流量调节电位器R的旋钮，通过其电阻的变化，调节电磁振动给料机（18）的振幅，即给料流量，并在流量积算显示仪（13）上动态显示其流量的变化情况，直至确定所需给料流量；

5）依确定的流量持续给料：即依据手动调节后的给料流量值，电磁振动给料机（18）持续给料，并在流量积算显示仪（13）上动态实时显示当期给料流量及给料总量；

6）关闭给料按钮：在给料模式选择钮（16）上，按下给料关闭按钮SB2，给料机用中间继电器KA1、流量调节用中间继电器KA2二者即刻开启，电磁振动给料机（18）即刻停止给料，并在流量积算显示仪（13）显示本次给料的总量；

7）结束本次给料工作；或选择进入下一工作循环，即回至步骤3）之前，并重复其后的步骤；

8）关闭电源，结束系统工作。