CN112068610B - 一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 - Google Patents
一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112068610B CN112068610B CN202011008802.9A CN202011008802A CN112068610B CN 112068610 B CN112068610 B CN 112068610B CN 202011008802 A CN202011008802 A CN 202011008802A CN 112068610 B CN112068610 B CN 112068610B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- valve
- flow
- pairs
- output end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
Abstract
本发明公开了一种压力平衡电磁流量计、流量系统及流量控制方法，流量计包括中央处理单元和与中央处理单元连接的通讯模块、脉冲输出端和电流输出端，脉冲输出端、电流输出端分别配置成可切换的阀门开度输入端和模拟控制输出端，系统包括：电磁流量计、阀门和上位机，上位机用于设定目标流量和误差带，方法包括：S1，当前管路压力需要增大时，电磁流量计输出比当前模拟量大的控制信号，反之输出比当前模拟量小的；S2，阀门根据模拟量调整阀门开度，并反馈电磁流量计；S3，电磁流量计判断当前管路流量与预设的目标流量的差在预设的误差带内时，将当前阀门反馈信号作为阀门控制信号输出到阀门；S4，当前管路压力发生变化时，重复上述步骤。
Description
技术领域
本发明涉及流量测量控制技术领域，尤其是涉及了一种压力平衡电磁流量计、流量系统及流量控制方法。
背景技术
电磁流量计一般用于液体流量测量，通过传感器获取信号，经一系列计算得出当前管道的流量，并传输出去。电磁流量计所在的管道系统中，通常存在多条类似的管路，管路上同时装有阀门等设备。总管路通常由单个水泵提供固定的水流压力，单个管路的流量压力通过阀门来调节，当某个管路的水流压力发生变化时，会影响其他管路的水流压力。用户若想将流量控制在一个固定流量点，则必须通过控制阀门或者水泵来调节，而用户直接或间接控制的流量响应缓慢、误差大，控制非常不便。普通的电磁流量计只具有流量的测量和输出功能，无法平衡当前管道的水流压力。
发明内容
为解决现有技术的不足，实现平衡管道水流压力的目的，本发明采用如下的技术方案：
一种压力平衡电磁流量计，包括中央处理单元和与中央处理单元连接的通讯模块、脉冲输出端和电流输出端，脉冲输出端、电流输出端分别配置成可切换的阀门开度输入端和模拟控制输出端，模拟控制输出端连接阀门的控制输入端，用于输出阀门控制信号，阀门开度输入端连接阀门的反馈输出端，用于接收阀门反馈信号，中央处理单元，用于接收并计算传感器输入的流量信号，比较当前管道流量与目标流量，当达到目标流量时，将阀门开度输入端接收到的阀门反馈信号作为阀门控制信号通过模拟控制输出端输出。在系统初次启动、水泵转速发生变化，或者因其他管路阀门开度变化等因素导致当前管路的流量压力需要调整时，电磁流量计为了保持设定的目标流量，通过采集当前流量信号与目标流量比较，从而实现阀门开度的自动控制。同时，电磁流量计即可作为普通流量计使用，也可以切换为自动控制阀门开度的压力平衡电磁流量计。
为当前管道流量与目标流量设定误差带，当前管道流量与目标流量的差在误差带内，则不做控制。设定误差带可以避免当前流量因小范围波动导致对阀门的频繁控制，减少能耗，提高效率。
为脉冲输出端、电流输出端切换为阀门开度输入端和模拟控制输出端设置切换装置，所述的切换装置包括IVOUT端子和IO-G端子，IVOUT端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为电流输出端，用于输出当前瞬时流量，IO-G端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为脉冲输出端，用于输出当前瞬时流量，IVOUT端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为模拟控制输出端，用于输出阀门控制信号，IO-G端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为阀门开度输入端，用于接收阀门反馈信号。
所述的控制信号和反馈信号为范围在0-10V或4-20mA之间的模拟量，所述的切换装置包括IO-AIN端子，用于切换输入类型是0-10V或4-20mA的模拟量。
所述的通讯模块与上位机连接，上位机用于设定当前管路的目标流量和误差带。
一种压力平衡流量控制系统，包括电磁流量计、阀门和上位机，电磁流量计包括中央处理单元和与中央处理单元连接的通讯模块、脉冲输出端和电流输出端，脉冲输出端、电流输出端分别配置成可切换的阀门开度输入端和模拟控制输出端，模拟控制输出端连接阀门的控制输入端，用于输出阀门控制信号，阀门开度输入端连接阀门的反馈输出端，用于接收阀门反馈信号，中央处理单元，用于接收并计算传感器输入的流量信号，比较当前管道流量与目标流量，当达到目标流量时，将阀门开度输入端接收到的阀门反馈信号作为阀门控制信号通过模拟控制输出端输出，上位机与通讯模块连接，用于设定当前管路的目标流量。在系统初次启动、水泵转速发生变化，或者因其他管路阀门开度变化等因素导致当前管路的流量压力需要调整时，电磁流量计为了保持设定的目标流量，通过采集当前流量信号与目标流量比较，从而实现阀门开度的自动控制。同时，电磁流量计即可作为普通流量计使用，也可以切换为自动控制阀门开度的压力平衡电磁流量计。
为当前管道流量与目标流量设定误差带，当前管道流量与目标流量的差在误差带内，则不做控制，误差带由上位机设定。设定误差带可以避免当前流量因小范围波动导致对阀门的频繁控制，减少能耗，提高效率。
为脉冲输出端、电流输出端切换为阀门开度输入端和模拟控制输出端设置切换装置，所述的切换装置包括IVOUT端子和IO-G端子，IVOUT端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为电流输出端，用于输出当前瞬时流量，IO-G端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为脉冲输出端，用于输出当前瞬时流量，IVOUT端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为模拟控制输出端，用于输出阀门控制信号，IO-G端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为阀门开度输入端，用于接收阀门反馈信号。
所述的控制信号和反馈信号为范围在0-10V或4-20mA之间的模拟量，切换装置包括IO-AIN端子，用于切换输入类型是0-10V或4-20mA的模拟量。
一种压力平衡流量控制方法，包括如下步骤：
S1，电磁流量计采集当前管路流量并输出模拟量至受控阀门，当前管路压力需要增大时，电磁流量计输出比当前模拟量大的控制信号至受控阀门，当前管路压力需要变小时，电磁流量计输出比当前模拟量小的控制信号至受控阀门；
S2，阀门接收并根据模拟量的增大或减小控制阀门开度的开大或关小，并将反应当前阀门开度的模拟量输出至电磁流量计；
S3，电磁流量计同时采集当前管路流量和阀门反馈信号，持续调整阀门开度，当前管路流量与预设的目标流量的差在预设的误差带内时，电磁流量计将当前阀门反馈信号作为阀门控制信号输出到阀门，保持阀门开度不变；
S4，电磁流量计采集的当前管路压力发生变化时，重复上述步骤。
本发明的优势和有益效果在于：
通过电磁流量计根据测量的流量自动控制阀门的开度，从而调节管路的水流压力，将液体流量控制在一个固定流量点或区间，提高响应速度，减少误差，且控制更为方便，适用于智能楼宇、工业控制、农田灌溉等多种场景。
附图说明
图1是本发明中压力平衡流量系统结构示意图。
图2是传统的流量系统结构示意图。
图3a是本发明中切换装置传统的流量系统状态的端子示意图。
图3b是本发明中切换装置压力平衡流量控制系统状态的端子示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，一种压力平衡电磁流量系统，包括电磁流量计和阀门，将电磁流量计和阀门一同安装在管道上，阀门安装在电磁流量计下游，并将电磁流量计的模拟控制输出端接入阀门的控制输入端，阀门的反馈输出端接入到电磁流量计的阀门开度输入端。
一般的电磁流量计包括中央处理单元及与其连接的RS485通讯模块、脉冲输出端、电流输出端，用户会从RS485通讯模块、脉冲输出端、电流输出端中选择一个来获取当前瞬时流量信息。
如图2所示，本实施例通过将原有的脉冲输出端和电流输出端转换成阀门开度输入端和模拟控制输出端，通过中央处理单元接收流量传感器输入信号，通过一系列计算得出当前管道的流量，并通过RS485通讯模块将流量传输出去。同时电磁流量计通过光电耦尔器件输出PWM信号，通过模拟控制输出端隔离输出范围在0-10V或4-20mA之间的某一模拟量，受控阀门根据型号不同，通过控制输入端可接收范围在0-10V或4-20mA之间的某一模拟量来开大或关小阀门，并将阀门反馈的表征当前阀门开度的范围在0-10V或4-20mA之间的某一模拟量通过反馈输出端输出，电磁流量计通过阀门开度输入端获取反馈信号，以检测当前阀门开度。
用户通过液晶显示界面或者通过MODBUS与上位机通讯来设定当前管路的目标流量值（量程的百分比）。在系统初次启动、水泵转速发生变化，或者因其他管路阀门开度变化等因素导致当前管路的流量压力需要调整时，电磁流量计为了保持当前目标流量值开始控制阀门动作，水流压力平衡过程如下：
1、当当前管路的水流压力变小而需要将水流压力变大时，电磁流量计输出比当前模拟量大的控制信号至受控的阀门，来增大当前水流压力；当当前管路的水流压力变大而需要将水流压力变小时，电磁流量计输出比当前模拟量小的控制信号至受控的阀门，来减小当前水流压力。
2、阀门接收控制信号并开始根据控制信号缓慢动作开大或关小，并输出反应当前阀门开度的模拟量至电磁流量计。
3、电磁流量计同时采集流量传感器的输入信号和阀门的反馈信号，持续调整电磁流量计输出的控制信号，阀门开度持续调整，当采集到的的流量传感器输入信号逼近或达到用户设定的目标流量值时，电磁流量计将采集的当前阀门反馈信号作为阀门控制信号输出到阀门，保持阀门开度不变。
4、当当前管道的水流压力发生变化时，开始重复上述平衡过程。
当前流量可能在小范围内波动，因此可设定一个量程的百分比流量，称之为误差带。
例如，当阀门输入的反馈信号，即反映当前阀门开度的模拟量，与电磁流量计输出的模拟量所换算出的阀门开度相差在2%以内，即认为阀门动作达到指定开度，从而也能判断出当前阀门开度所对应的流量是否在用户目标值的误差带内。在此流量波动范围内，不做控制。用户只需设定一个目标流量值，一个误差带即可保持当前管道的水流压力平衡。
原有的脉冲输出端和电流输出端转换成阀门开度输入端和模拟控制输出端，即将普通电磁流量计和压力平衡的电磁流量计做功能切换的过程如图3所示，图3a是普通电磁流量计跳线状态，此时软件上的“仪表功能”选择“流量计”，端子IVOUT的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接，且“模拟量输出”功能选择为“电流输出”时，则电流输出信号端口用于输出当前瞬时流量，端子IO-G的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接，则脉冲输出信号端口用于输出当前瞬时流量。图3b是压力平衡的电磁流量计跳线状态，此时软件上的“仪表功能”选择“阀门控制”，端子IVOUT的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接，“模拟量输出”功能选择为“阀门控制”，且“阀门控制信号类型”功能选择为0-10V或4-20mA时，则电流输出信号端口用于输出阀门控制信号0-10V或者4-20mA，端子IO-G的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接，且“阀门反馈信号类型”功能选择为0-10V或4-20mA时，则脉冲输出信号端口用于接收阀门反馈信号，端子IO-AIN用于在硬件上切换输入类型是0-10V或者4-20mA。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种压力平衡电磁流量计，包括中央处理单元和与中央处理单元连接的通讯模块、脉冲输出端和电流输出端，其特征在于脉冲输出端、电流输出端分别配置成可切换的阀门开度输入端和模拟控制输出端，模拟控制输出端连接阀门的控制输入端，用于输出阀门控制信号，阀门开度输入端连接阀门的反馈输出端，用于接收阀门反馈信号，中央处理单元，用于接收并计算传感器输入的流量信号，比较当前管道流量与目标流量，当达到目标流量时，将阀门开度输入端接收到的阀门反馈信号作为阀门控制信号通过模拟控制输出端输出；
为脉冲输出端、电流输出端切换为阀门开度输入端和模拟控制输出端设置切换装置，所述的切换装置包括IVOUT端子和IO-G端子，IVOUT端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为电流输出端，用于输出当前瞬时流量，IO-G端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为脉冲输出端，用于输出当前瞬时流量，IVOUT端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为模拟控制输出端，用于输出阀门控制信号，IO-G端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为阀门开度输入端，用于接收阀门反馈信号。
2.如权利要求1所述的一种压力平衡电磁流量计，其特征在于为当前管道流量与目标流量设定误差带，当前管道流量与目标流量的差在误差带内，则不做控制。
3.如权利要求1所述的一种压力平衡电磁流量计，其特征在于所述的控制信号和反馈信号为范围在0-10V或4-20mA之间的模拟量，所述的切换装置包括IO-AIN端子，用于切换输入类型是0-10V或4-20mA的模拟量。
4.如权利要求2所述的一种压力平衡电磁流量计，其特征在于所述的通讯模块与上位机连接，上位机用于设定当前管路的目标流量和误差带。
5.一种压力平衡流量控制系统，包括电磁流量计、阀门和上位机，电磁流量计包括中央处理单元和与中央处理单元连接的通讯模块、脉冲输出端和电流输出端，其特征在于脉冲输出端、电流输出端分别配置成可切换的阀门开度输入端和模拟控制输出端，模拟控制输出端连接阀门的控制输入端，用于输出阀门控制信号，阀门开度输入端连接阀门的反馈输出端，用于接收阀门反馈信号，中央处理单元，用于接收并计算传感器输入的流量信号，比较当前管道流量与目标流量，当达到目标流量时，将阀门开度输入端接收到的阀门反馈信号作为阀门控制信号通过模拟控制输出端输出，上位机与通讯模块连接，用于设定当前管路的目标流量；
为脉冲输出端、电流输出端切换为阀门开度输入端和模拟控制输出端设置切换装置，所述的切换装置包括IVOUT端子和IO-G端子，IVOUT端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为电流输出端，用于输出当前瞬时流量，IO-G端子的3-5和4-6两对引脚分别用短路块连接时，为脉冲输出端，用于输出当前瞬时流量，IVOUT端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为模拟控制输出端，用于输出阀门控制信号，IO-G端子的1-3和2-4两对引脚分别用短路块连接时，为阀门开度输入端，用于接收阀门反馈信号。
6.如权利要求5所述的一种压力平衡流量控制系统，其特征在于为当前管道流量与目标流量设定误差带，当前管道流量与目标流量的差在误差带内，则不做控制，误差带由上位机设定。
7.如权利要求5所述的一种压力平衡流量控制系统，其特征在于所述的控制信号和反馈信号为范围在0-10V或4-20mA之间的模拟量，切换装置包括IO-AIN端子，用于切换输入类型是0-10V或4-20mA的模拟量。
8.一种根据权利要求1所述压力平衡电磁流量计的压力平衡流量控制方法，其特征在于包括如下步骤：
S1，电磁流量计采集当前管路流量并输出模拟量至受控阀门，当前管路压力需要增大时，电磁流量计输出比当前模拟量大的控制信号至受控阀门，当前管路压力需要变小时，电磁流量计输出比当前模拟量小的控制信号至受控阀门；
S2，阀门接收并根据模拟量的增大或减小控制阀门开度的开大或关小，并将反应当前阀门开度的模拟量输出至电磁流量计；
S3，电磁流量计同时采集当前管路流量和阀门反馈信号，持续调整阀门开度，当前管路流量与预设的目标流量的差在预设的误差带内时，电磁流量计将当前阀门反馈信号作为阀门控制信号输出到阀门；
S4，电磁流量计采集的当前管路压力发生变化时，重复上述步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011008802.9A CN112068610B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011008802.9A CN112068610B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112068610A CN112068610A (zh) | 2020-12-11 |
| CN112068610B true CN112068610B (zh) | 2022-10-18 |
Family
ID=73681597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011008802.9A Active CN112068610B (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112068610B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112651192A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-13 | 徐佩荣 | 基于环状管网阀门与流水关系算法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100511064C (zh) * | 2006-01-23 | 2009-07-08 | 黄依华 | 流量调节控制系统 |
| CN101074734A (zh) * | 2007-06-20 | 2007-11-21 | 吴爱国 | 电子式流量自平衡电动调节阀及其调节方法 |
| JP2009031866A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Yamatake Corp | 流量制御バルブおよび流量制御方法 |
| JP2009030822A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Yamatake Corp | 流量制御バルブおよび流量制御方法 |
| CN101403439A (zh) * | 2008-11-11 | 2009-04-08 | 重庆大学 | 电磁流量调控阀 |
| CN106610671A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-05-03 | 江苏润仪仪表有限公司 | 一种智能高精度流量控制系统 |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202011008802.9A patent/CN112068610B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112068610A (zh) | 2020-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201788084U (zh) | 基于pc控制的气动电磁阀综合性能检测装置 | |
| CN201177766Y (zh) | 基于pid控制算法的电子压力控制器 | |
| CN112068610B (zh) | 一种压力平衡流量计、流量控制系统及流量控制方法 | |
| CN101769800A (zh) | 基于arm的高精度温度校验方法及仪器 | |
| CN107272754B (zh) | 一种基于模糊pid的水肥精准配比控制系统 | |
| CN212155976U (zh) | 一种用于动态流量平衡和能量控制的一体化阀门 | |
| CN112782357A (zh) | 气体传感器自动标定方法及装置 | |
| CN101301596B (zh) | 六面顶超硬材料液压机调功控制系统及其控制方法 | |
| CN103629414A (zh) | 一种供热管网系统智能流量调节控制器及其调控方法 | |
| CN103995544A (zh) | 一种非稳定流抽水试验流量恒定的控制装置及控制方法 | |
| CN202210005U (zh) | 全自动热能表流量检定装置 | |
| CN204115829U (zh) | 一种组合检测系统 | |
| CN101751056A (zh) | 真空系统恒压恒流调节器及其控制方法 | |
| CN101591596A (zh) | 一种基于dcs的啤酒发酵控制系统及方法 | |
| CN109237111A (zh) | 一种自平衡调压阀的调压液压系统及其控制方法 | |
| CN109765940A (zh) | 一种用于水工模型试验的自动流量控制系统 | |
| CN201680927U (zh) | 基于arm的高精度温度校验仪 | |
| CN206805305U (zh) | 水泵流量自动调节系统 | |
| CN203259135U (zh) | 一种用于路面状态检测传感器水膜厚度的标定系统 | |
| CN106593527B (zh) | 氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统 | |
| CN201065942Y (zh) | 电子式流量自平衡电动调节阀 | |
| CN104165761A (zh) | 卷盘式喷灌机水涡轮综合性能测试仪 | |
| CN211973685U (zh) | 一种恒流量给水设备 | |
| CN209509066U (zh) | 一种恒流量供水设备控制系统 | |
| CN211121768U (zh) | 一种压力变送器调试装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |