CN105242695A - 一种智能流量自控仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能流量自控仪，它是一种把智能控制器、电动执行机构、流量变送器、流量调节阀、压力变送器、阀体及通讯技术集于一体、具有自检自诊断功能的流量智能控制装置。智能控制器将流量设定值与流量变送器检测到的流量值进行比较，当检测到的流量值跟设定值不一致时，智能控制器开启流量调节阀，自动调节流量到设定值。本装置特别适用于油田、化工、水处理、矿山等行业对流量有严格要求的自动化控制。本发明可实现仪表设备的互联互通、降低了劳动强度，提高了应用领域的自动化、智能化水平。<!-- 2 -->

Description

一种智能流量自控仪

技术领域

本发明涉及一种智能流量自控仪，特别适用于油田、化工、水处理、矿山等行业对流量有严格要求的自动化控制。

背景技术

一种智能流量自控仪主要由流量采集显示部分、流量控制部分、压力采集部分、数据采集处理部分、数据传输部分及供电系统组成，便于设备的安装维护，实现仪表设备的互联互通、降低了劳动强度，提高了应用领域的自动化、智能化水平。下面介绍几种现有技术：

中国专利CN201320540747公开了智能流量控制仪，包括电磁流量计、流量调节阀和电气执行机构，所述电气执行机构包括控制电路板和机械传动装置，其中控制电路板的信号输入端分别与电磁流量计的电流信号输出端和RS485数字信号连接，控制电路板的输出信号驱动机械传动装置转动，机械传动装置将圆周运动转换成线性往复运动驱动流量调节阀的阀杆升降而调节阀门开度。

中国专利CN200610046132公开一种用于油田高压注水、注聚合物工艺的高压流量自控仪，由壳体1、叶轮组合2、积算仪3、阀芯组合4、减速装置5组成。壳体1上部腔室内装有阀芯组合4，上方连接固定有减速装置5，壳体1一侧设有叶轮组合2，外侧连接有积算仪3，积算仪3信号指令输出端通过置于软管内的导线与减速装置5中的电机相连接。

中国专利CN201020020595公开一种流量自控装置，包括流量计与依次相连接的控制仪、执行器和流量阀，流量计，用于检测流体的流量，得到与该流体体积成正比的流量信号，将该流量信号传输至控制仪；控制仪，用于预先设定流量值或压力值，预先设定死区范围，用于接收流量计传输的流量信号，并将接收到的流量信号转换为脉冲数字信号，并进行运算处理，将流体的瞬时流量值或压力值与预先设定的流量值或压力值进行比较，得到差值，若该差值大于预先设定的死区范围，向执行器发出指令，用于显示流体的流量和体积总量；执行器，用于接收控制仪发出的指令，驱动流量阀运行；流量阀，用于接受执行器的驱动，控制流体的流量。

上述现有技术普遍存在以下技术缺陷和不足：当设备出现故障时，自检时间过长，故障诊断困难，就导致维护费用高，同时降低了产品的可靠性；现有技术中虽然实现了流量的调控，但通信标准缺乏,加大了培训和维修的成本，也不能使不同厂商的设备之间互联互通；为用户提供了更清晰、更多、更易用的控制和指示功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能流量自控仪，来克服现有技术上述的缺陷和不足。

为实现上述目的，本发明的方案是一种智能流量自控仪，包括：智能控制器、电动执行机构、阀体及安装于阀体上的流量变送器和流量调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器，沿着液体的流动方向依次分别设有第一压力变送器、流量变送器、流量调节阀、第二压力变送器，智能控制器设在流量变送器的上端，电动执行机构设在流量调节阀的上端；

所述智能控制器将流量设定值与所述流量变送器检测到的流量值进行比较，当检测到的流量值跟设定值不一致时，智能控制器开启流量调节阀，自动调节流量到设定值,所述智能控制器还具备自检自诊断功能，当设备运行故障时，液晶显示屏实时出现数据通告，用于提醒设备运行出现故障；

所述电动执行机构与所述智能控制器连接，并收到所述智能控制器传来的信号后执行所发出的信号指令；

所述流量变送器用来检测流量，具有显示、记录和控制功能；

所述流量调节阀与所述电动执行机构相连，调节阀门大小；

所述第一压力变送器和所述第二压力变送器用来检测压力,按进出口压力控制流量,防止倒流。

进一步地，所述智能控制器包括：CPU主控、通讯模块、显示模块、指示灯模块、程序下载、外部存储模块、复位、时钟模块、外部RTC、阀门控制模块、按键输入模块、脉冲信号模块；

所述CPU主控完成流量变送器的数据的采集、处理、运算速度、控制、数据传输等设计需求；

所述通讯模块，与所述CPU主控相连，用于完成仪表数据的上传；

所述显示模块，与所述CPU主控相连，用于显示参数菜单、流量、流速、工作状态等信息；

所述指示灯模块，与所述CPU主控相连，用于显示阀体开关状态；

所述程序下载模块，与所述CPU主控相连，用于更新或升级表头固件接口，为流量变送器提供程序下载及调试接口，电路简单直接接入主控芯片仿真接口；

所述外部存储模块，与所述CPU主控相连，用于存储系统的工作参数、历史数据、仪表信息等，并具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期自动记录工作状态信息、保存设定参数及历史数据；

所述复位、时钟模块，与所述CPU主控相连，用于完成系统运行、数据计算高速处理；

所述外部RTC模块，与所述CPU主控相连，为系统提供时间、日期信息、

所述阀体控制模块，与所述CPU主控相连，用于控制、检测控制阀的开关及状态；

所述按键输入模块，与所述CPU主控相连，用于现场对仪表进行参数、工作模式、控制等操作；

所述脉冲信号模块，与所述CPU主控相连，用于完成微弱的电动势脉冲信号拾取、放大、计数、处理，为单片机做最后计数、整理、显示等工作提供数字可识别信息。

进一步地，所述电动执行机构是智能控制器通过电流或电压信号对其进行调节。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种智能流量自控仪，可以应用于多种类型的流量监测，将流量设定值与流量变送器检测到的流量值进行比较，当检测到的流量值跟设定值不一致时，智能控制器开启流量调节阀，自动调节流量到设定值。在通讯方面由于采用了标准化的表头开发，实现了不同厂家仪表之间的互联、互通与互换，极大地降低了仪表的日常维护工作量，提高了应用领域的智能化水平。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明的整体结构图。

图2是一种智能流量自控仪的工作原理框图。

相关元件符号说明：

1.智能控制器2.电动执行机构3.流量变送器4.流量调节阀5.第一压力变送器6.第二压力变送器7.阀体

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为一种智能流量自控仪，包括：智能控制器1、电动执行机构2、阀体7及安装于阀体7上的流量变送器3和流量调节阀4、第一压力变送器5、第二压力变送器6，沿着液体的流动方向依次分别设有第一压力变送器5、流量变送器3、流量调节阀4、第二压力变送器6，智能控制器1设在流量变送器3的上端，电动执行机构2设在流量调节阀4的上端；流量变送器3用来检测流量，具有显示、记录和控制功能；流量调节阀4与电动执行机构2相连，调节阀门大小；第一压力变送器5和第二压力变送器6用来检测压力,按进出口压力控制流量,防止倒流；智能控制器1将流量设定值与流量变送器3检测到的流量值进行比较，当检测到的流量值跟设定值不一致时，智能控制器1开启流量调节阀，自动调节流量到设定值；智能控制器1具备自检自诊断功能，当设备运行故障时，液晶实时数显通告；设备具备自定义提醒业务；电动执行机构2与智能控制器1连接，并收到智能控制器1传来的信号后执行所发出的信号指令，用来控制流量调节阀4；且在运行过程中电动执行机构2是智能控制器1通过电流或电压信号对其进行调节。

如图2所示，智能控制器包括：CPU主控、通讯模块、显示模块、指示灯模块、程序下载、外部存储模块、复位、时钟模块、外部RTC、阀门控制模块、按键输入模块、脉冲信号模块；CPU主控完成流量变送器的数据的采集、处理、运算速度、控制、数据传输等设计需求；通讯模块，与所述CPU主控相连，用于完成仪表数据的上传，支持标准的ModbusRTU、ModbusASCII、2.4G/zigbee通讯协议；支持点对点、点对多点、Mesh网络；提供多路对外数据接口；可配接GPRS、CDMAEVDO、SCDMA、McWiLL等多种远程通讯设备，实现本地和远程监视及设定参数；显示模块，与所述CPU主控相连，用于显示参数菜单、流量、流速、工作状态等信息；并可配接显示器、按键、手操器PDA、笔记本电脑等多种现场读写设备进行校验及信息回放；指示灯模块，与所述CPU主控相连，用于显示阀体开关状态；程序下载模块，与所述CPU主控相连，用于更新或升级表头固件接口，为流量变送器提供程序下载及调试接口，电路简单直接接入主控芯片仿真接口；外部存储模块，与所述CPU主控相连，用于存储系统的工作参数、历史数据、仪表信息等，并具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期自动记录工作状态信息、保存设定参数及历史数据；数据传输网络中断后能断点续传，保证了数据的安全性；复位、时钟模块，与CPU主控相连，用于完成系统运行、数据计算高速处理；外部RTC模块，与CPU主控相连，为系统提供时间、日期信息、阀体控制模块，与CPU主控相连，用于控制、检测控制阀的开关及状态；按键输入模块，与CPU主控相连，用于现场对仪表进行参数、工作模式、控制等操作；脉冲信号模块，与CPU主控相连，用于完成微弱的电动势脉冲信号拾取、放大、计数、处理，为单片机做最后计数、整理、显示等工作提供数字可识别信息。

在图2中是以置于流量计表头的CPU为核心单元的处理系统，它是整个系统的首脑，控制着系统的正常运行。在系统中以采集点的压力值作为流量补偿(介质瞬时流量会受温度压力值的变化而发生改变)，实现精确流量计量；以流量计测量值与电动执行机构开关阀度组成反馈回路，形成闭环反馈系统；以当前设置流量为目标，以当前流量与目标流量之差，作为流量调节快慢的反馈系数，从而实现快速平稳的达到目标值并长期稳定于设定值。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能流量自控仪，其特征在于，包括：智能控制器、电动执行机构、阀体及安装于阀体上的流量变送器和流量调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器，沿着液体的流动方向依次分别设有第一压力变送器、流量变送器、流量调节阀、第二压力变送器，智能控制器设在流量变送器的上端，电动执行机构设在流量调节阀的上端；

所述智能控制器将流量设定值与所述流量变送器检测到的流量值进行比较，当检测到的流量值跟设定值不一致时，智能控制器开启流量调节阀，自动调节流量到设定值,所述智能控制器还具备自检自诊断功能，当设备运行故障时，液晶显示屏实时出现数据通告，用于提醒设备运行出现故障；

所述电动执行机构与所述智能控制器连接，并收到所述智能控制器传来的信号后执行所发出的信号指令，用来控制所述流量调节阀；

所述流量变送器用来检测流量，具有显示、记录和控制功能；

所述流量调节阀与所述电动执行机构相连，调节阀门大小；

所述第一压力变送器和所述第二压力变送器用来检测压力,按进出口压力控制流量,防止倒流。

2.如权利要求1所述的智能流量自控仪，其特征在于，所述智能控制器包括：CPU主控、通讯模块、显示模块、指示灯模块、程序下载、外部存储模块、复位、时钟模块、外部RTC、阀门控制模块、按键输入模块、脉冲信号模块；

所述CPU主控完成流量变送器的数据的采集、处理、运算速度、控制、数据传输等设计需求；

所述通讯模块，与所述CPU主控相连，用于完成仪表数据的上传；

所述显示模块，与所述CPU主控相连，用于显示参数菜单、流量、流速、工作状态等信息。

所述指示灯模块，与所述CPU主控相连，用于显示阀体开关状态；

所述程序下载模块，与所述CPU主控相连，用于更新或升级表头固件接口，为流量变送器提供程序下载及调试接口，电路简单直接接入主控芯片仿真接口；

所述外部存储模块，与所述CPU主控相连，用于存储系统的工作参数、历史数据、仪表信息等，并具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期自动记录工作状态信息、保存设定参数及历史数据；

所述复位、时钟模块，与所述CPU主控相连，用于完成系统运行、数据计算高速处理；

所述外部RTC模块，与所述CPU主控相连，为系统提供时间、日期信息、

所述阀体控制模块，与所述CPU主控相连，用于控制、检测控制阀的开关及状态；

所述按键输入模块，与所述CPU主控相连，用于现场对仪表进行参数、工作模式、控制等操作；

所述脉冲信号模块，与所述CPU主控相连，用于完成微弱的电动势脉冲信号拾取、放大、计数、处理，为单片机做最后计数、整理、显示等工作提供数字可识别信息。

3.如权利要求1所述的智能流量自控仪，其特征在于，所述电动执行机构是智能控制器通过电流或电压信号对其进行调节。