畢托巴流量計(jì)采集數(shù)據(jù)的分析與處理

孫 濤

（唐山首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司 京唐運(yùn)行事業(yè)部，河北 唐山 063000）

畢托巴流量計(jì)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝便利，廣受用戶(hù)歡迎。首鋼京唐三號(hào)高爐工藝管道氣體介質(zhì)流量檢測(cè)主要采用的是畢托巴流量計(jì)，本文針對(duì)畢托巴流量計(jì)采集數(shù)據(jù)的處理方法做了詳細(xì)研究和學(xué)習(xí)，并開(kāi)發(fā)了便于其他場(chǎng)所應(yīng)用的程序功能塊?，F(xiàn)以畢托巴流量計(jì)計(jì)算書(shū)原始數(shù)據(jù)為例，一步一步介紹開(kāi)發(fā)程序功能塊的具體過(guò)程[1]。

1 原始數(shù)據(jù)

每臺(tái)畢托巴流量計(jì)發(fā)給用戶(hù)后，廠家都會(huì)提供一份流量計(jì)計(jì)算書(shū)，計(jì)算書(shū)標(biāo)有對(duì)應(yīng)流量計(jì)編號(hào)、測(cè)試參數(shù)、測(cè)量介質(zhì)、安裝管道要求、流量計(jì)算公式和系數(shù)函數(shù)曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)。以某高爐煤氣管道安裝的畢托巴流量計(jì)的計(jì)算書(shū)為例，具體數(shù)據(jù)如下。

表1 流量計(jì)參數(shù)表及接DCS 公式 流量計(jì)編號(hào)：174XXXXXX

高爐煤氣：溫度：180 ℃；表壓：270Kpa；刻度流量：805000Nm3/h。管內(nèi)徑：φ2000mm 安裝在——管道，前10D后5D。

變送器量程：差壓：0～3.3Kpa。D/A轉(zhuǎn)換輸出量程：20mA →805000Nm3/h。密度：1.334kg/m3。

標(biāo)況流量計(jì)算公式如下：

備注：差壓與系數(shù)a 做折線(xiàn)函數(shù)關(guān)系如圖1。

圖1 差壓與系數(shù)a 關(guān)系曲線(xiàn)

2 數(shù)據(jù)分析

由公式可知，標(biāo)況流量計(jì)算公式中的變量分別為分段修正系數(shù)、、P、T。其中P 和T 分別代表介質(zhì)實(shí)際工作壓力和溫度，可以直接通過(guò)模擬量采集模塊從傳感器獲得數(shù)據(jù)，為畢托巴流量計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)得的差壓值，也可以通過(guò)模擬量采集模塊從畢托巴流量計(jì)直接獲得。而是一個(gè)隨著差壓變化的量，即不同差壓對(duì)應(yīng)不同的系數(shù)。如圖1，a 是關(guān)于的函數(shù)，即a 與符合如圖1 函數(shù)關(guān)系[2]。

從圖1 分析得知，該折線(xiàn)函數(shù)是由五段直線(xiàn)函數(shù)曲線(xiàn)構(gòu)成，即每個(gè)直線(xiàn)函數(shù)符合下述函數(shù)關(guān)系：

3 函數(shù)轉(zhuǎn)化

根據(jù)兩點(diǎn)確定一條直線(xiàn)，可通過(guò)兩點(diǎn)獲得該段直線(xiàn)的函數(shù)關(guān)系。

（1）將經(jīng)過(guò)第一段直線(xiàn)兩點(diǎn)帶入公式中，則第一段直線(xiàn)函數(shù)可列出如下計(jì)算式：

進(jìn)而獲得第一段直線(xiàn)函數(shù)為：

（2）將經(jīng)過(guò)第二段直線(xiàn)兩點(diǎn)帶入公式中，則第二段直線(xiàn)函數(shù)可列出如下計(jì)算式：

進(jìn)而獲得第二段直線(xiàn)函數(shù)為：

（3）將經(jīng)過(guò)第三段直線(xiàn)兩點(diǎn)帶入公式中，則第三段直線(xiàn)函數(shù)可列出如下計(jì)算式：

進(jìn)而獲得第三段直線(xiàn)函數(shù)為：

（4）將經(jīng)過(guò)第四段直線(xiàn)兩點(diǎn)帶入公式中，則第四段直線(xiàn)函數(shù)可列出如下計(jì)算式：

進(jìn)而獲得第四段直線(xiàn)函數(shù)為：

（5）將經(jīng)過(guò)第五段直線(xiàn)兩點(diǎn)帶入公式中，則第五段直線(xiàn)函數(shù)可列出如下計(jì)算式：

進(jìn)而獲得第五段直線(xiàn)函數(shù)為：

通過(guò)以上五段直線(xiàn)函數(shù)的確定，不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給出我們實(shí)際差壓值后，帶入對(duì)應(yīng)段直線(xiàn)函數(shù)中的中，我們便會(huì)獲得該差壓值下的值，即修正系數(shù)Ai。

4 功能塊開(kāi)發(fā)

通過(guò)可編程控制器可將上述折線(xiàn)不同差壓下的修正系數(shù)用數(shù)學(xué)公式的形式表現(xiàn)出來(lái)。本控制系統(tǒng)采用的是AB 公司1756-L71 控制器，利用Studio 5000 Logix Designer 31.00.00 版本開(kāi)發(fā)創(chuàng)建功能塊。

建立自定義數(shù)據(jù)類(lèi)型，定義變量具體如下圖2：

圖2 變量定義

其中Com1～Com5代表對(duì)應(yīng)差壓下的折線(xiàn)系數(shù)a1～a5，XP1～XP5 代表對(duì)應(yīng)折線(xiàn)系數(shù)下的差壓～，XP 代表當(dāng)前差壓值，Com 為當(dāng)前差壓下的折線(xiàn)系數(shù)。

創(chuàng)建名為Flow 功能塊，根據(jù)函數(shù)轉(zhuǎn)化部分的分段函數(shù)，分別創(chuàng)建各個(gè)直線(xiàn)段的修正系數(shù)算法，如下：

最后依據(jù)公式編寫(xiě)流量計(jì)算邏輯為：

最終，程序邏輯如圖3 所示。

圖3 程序邏輯

在連續(xù)任務(wù)中調(diào)用子例程，子例程中調(diào)用Flow 功能塊，在相應(yīng)管腳處輸入畢托巴流量計(jì)計(jì)算書(shū)中的表數(shù)據(jù)，并帶入相應(yīng)變量，如下圖4。

圖4 功能塊調(diào)用

當(dāng)子例程執(zhí)行后，Q 引腳處的計(jì)算結(jié)果即為工況下的實(shí)際流量。

5 推廣應(yīng)用

通過(guò)Flow 流量功能塊的開(kāi)發(fā)創(chuàng)建，簡(jiǎn)潔、方便、快捷的應(yīng)用到了首鋼京唐三號(hào)高爐制粉系統(tǒng)、干法除塵系統(tǒng)、TRT 發(fā)電系統(tǒng)、綜合管網(wǎng)系統(tǒng)之中[3,4]。

6 結(jié)論

文中從原始數(shù)據(jù)分析，到函數(shù)轉(zhuǎn)換，再到最后軟件實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，完整的展現(xiàn)了畢托巴流量計(jì)采集的數(shù)據(jù)的處理方法和過(guò)程。經(jīng)過(guò)與廠家數(shù)據(jù)比對(duì)，計(jì)算結(jié)果完全吻合。該種方法為其他畢托巴流量計(jì)使用者提供了應(yīng)用參考，具有很好的借鑒意義。