由于流速在管道截面上分布的非軸對稱性,使得采用單電極對測量模式的傳統(tǒng)電磁流量計會產(chǎn)生很大的測量誤差。 首先對單對點電極電磁流量計進行了較系統(tǒng)的分析,并提出了權(quán)重函數(shù)估計法,指出由于權(quán)重函數(shù)分布得不均勻?qū)е聜鹘y(tǒng)單對電極電磁流量計對流型的敏感性。通過對傳感器壁上感應(yīng)電勢積分獲得了在任意流型下平均流速的數(shù)學(xué)表達式,可用于非軸對稱管流平均流速的*測量。在End公式的基礎(chǔ)上,提出了以層析成像理論為基礎(chǔ)的多電極電磁流量計測量平均流速的方法。實驗結(jié)果表明,多電極電磁流量計可得到*的平均流速估計。
流量測量實驗室,應(yīng)用層析成像的檢測理論,提出了一種采用可旋轉(zhuǎn)均勻磁場做激勵,多對電極檢出感應(yīng)信息的測量方法。由于智能終端的管理、運算功能較差,因此有時需要將檢測與控制的參數(shù)送到計算機中,利用計算機運算速度快的特點,對數(shù)據(jù)進行實時處理。利用單片機構(gòu)成智能化的前端模塊,從而實現(xiàn)檢測儀表與計算機接口的靈活配置是現(xiàn)代儀器儀表設(shè)計的重要趨勢之在計算機與外部硬件設(shè)備通信應(yīng)用開發(fā)中,串行通信因其接口方式簡單,而且通信一方的微機本身就配有兩個以上的串行異步通信接口,用戶可以在不增加任何外設(shè)的情況下,就可與其它計算機、外設(shè)之間進行數(shù)據(jù)通信,所以它在數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制、監(jiān)控等領(lǐng)域應(yīng)用得非常普遍。RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準,其接口采用一對平衡差分信號線,對噪聲免疫,允許雙導(dǎo)線上個發(fā)送器驅(qū)動32個負載設(shè)備,負載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。
由于RS-485比11S一232傳輸信號距離長、速度快,而且可帶多個負載設(shè)備,因此在各種智能化儀器儀表中起著重要的作用。PIC系列8位微控制器具有運行速度快,工作電壓低,功耗低,輸入輸出驅(qū)動能力強(可直接驅(qū)動LED),體積小,價格低,指令簡單、易學(xué)易用等優(yōu)點。它還集成了一系列具有獨特功能的外圍專用電路,如振蕩器、復(fù)位電路、監(jiān)視定時器電路等。PIC微控制器己**應(yīng)用于家電控制、通信、工業(yè)控制、智能儀器儀表、金融電子等許多領(lǐng)域。
本設(shè)計采用RS-485標(biāo)準,選用PIC16P877,由計算機在 Windows環(huán)境下形成上位機監(jiān)控系統(tǒng),完成計算機與PIC遠距離控制和數(shù)據(jù)傳輸,從而實現(xiàn)計算機對多電極電磁流量計的遠程通信
1、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能
多電極電磁流量計由個多電極系統(tǒng)和一個可旋轉(zhuǎn)的準勻強磁場構(gòu)成,采用旋轉(zhuǎn)磁場,多角度進行檢測。每一檢測角度下采用與之相垂直的直徑及弦上的電極,電極對同時檢測出電壓信號,利用傳感器融合技術(shù),并結(jié)合流體流動模型得到流體流量的ZUI優(yōu)估計。旋轉(zhuǎn)磁場由蓋軸、y軸兩個方向的兩組激勵線圈產(chǎn)生,通過改變z方向和r方向激勵電流幅值,可形成不同激勵方向下的平行激勵磁場。為避免交流磁場的正交電磁干擾,消除由分布電容引起的工頻干擾,抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流排除直流勵磁的極化現(xiàn)象,采用實際生產(chǎn)中較為**應(yīng)用的三值方波勵磁。
如16電極多電極電磁流量計。這些電極呈等角間距分布,對三值方波激勵方式來說,可有8個磁場方向,而在每一個磁場方向上都有7對電極與磁場方向垂直,1對電極與磁場方向平行。多電極電磁流量計的信號檢測系統(tǒng)所要完成的任務(wù),就是在某一激勵磁場角度下,選定流體公共地電位,
然后依次選通同一條弦上的兩個電極,將電勢信號分別取出,信號通過放大濾波等處理后,送到PIC的A/D端口,單片機進行數(shù)據(jù)采集,并與計算機進行串行通信傳輸數(shù)據(jù)。多電極電磁流量計控制器的總體結(jié)構(gòu)，由PIC實現(xiàn)多電極電磁流量計的多向激勵、多對電極檢測的底層電路控制、數(shù)據(jù)采集,并將采集的數(shù)據(jù)送至上位機。上位機控制PIC的運行和停止,并將接收的數(shù)據(jù)進行處理并顯示。多電極電磁流量計監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵在于解決計算機與PIC的實時通信問題。
2、通信功能
由PIC控制PIC的運行與停止,PIC在接到上位機的開始命令后.進行數(shù)據(jù)采集,并在系統(tǒng)采集到規(guī)定數(shù)量的數(shù)據(jù)后,將這些數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存連續(xù)單元的發(fā)送緩沖器區(qū)依次傳送給上位機;PIC在接到上位機的停止命令后,在上一次數(shù)據(jù)采集和發(fā)送完成后,停止動作。計算機的串行口采用的是P,S一232標(biāo)準,若采用RS-485標(biāo)準必須進行電平轉(zhuǎn)換,本設(shè)計使用232-485轉(zhuǎn)換器完成從RS一232到RS一485的電平轉(zhuǎn)換。由于單片機芯片發(fā)出的串行數(shù)據(jù)為TIL電平,同時也只能接收1'IL電平,在采用RS一485標(biāo)準時.也必須進行電平轉(zhuǎn)換。本設(shè)計中使用MAX485.它是用于RS-485通信的半雙工低功率收發(fā)器件,包含一個驅(qū)動器和一個接收器。使用一個半雙工連接的難點就是控制每個驅(qū)動器
2.1通信軟件編制
2.1.1上位機側(cè)的軟件編制在 Windows環(huán)境下,微機完全接管了各種硬件資源,不允許用戶直接控制串行口的中斷管理。因此,如何在 Windows環(huán)境下開發(fā)微機的底層資源,已成為當(dāng)今工業(yè)控制軟件的一大熱點及難點。本設(shè)計利用VC++的 Mscomm控件進行計算機串口的通信管理。在 Windows環(huán)境下,實現(xiàn)串行通信一般有三種方法:匯編嵌入技術(shù)、 Mscomm控件、API函數(shù)。綜合考慮三種軟件的優(yōu)缺點,選擇在VC+160開發(fā)環(huán)境中選擇 Mscomm控件實現(xiàn)串行通信。
創(chuàng)建一個基于基本對話框的應(yīng)用程序框架OWEN,在對話框上添加 Mscomm控件,在C1 asswizard中為新創(chuàng)建的通信控件定義成員對象( Cmscommmcomport),通過該對象便可以對串口屬性進行設(shè)置。串口初始化程序: 如果串口1關(guān)閉,將其打開 mcomportsetportopen(true); comport. Set Inputmode(1);∥設(shè)置從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式為二進制格式m- Comport. Setsettings("9600n,8,1");∥設(shè)置串口通信參數(shù)為波特率9600bit/s,無奇偶校驗,8個數(shù)據(jù)位.1個停止位 mcomportsetrthreshold(1);∥每當(dāng)接收緩沖區(qū)有大于一個字符時則激發(fā)一個 Oncormn)事件 mcomportsetinputlen(0);∥每次讀取一個字符Comport. Getinput);//預(yù)先清空接收緩沖區(qū)由于本設(shè)計中上下位機間的連接采用的是半雙工方式,在上位機點擊開始命令后,要求下位機把采集到的大量數(shù)據(jù)傳來,為防止整個線路被下位機的傳送工作占用而使停止命令無法傳到下位機,采用對下位機進行周期性中斷的措施,由上位機先接收后重發(fā)命令不斷控制下位機的動作。設(shè)置一個 Cstring型的全局變量 olsen來代表開始和停止的不同標(biāo)志。而在開始按鈕響應(yīng)函數(shù)中發(fā)送它的初始值(如"K"),而在停止按鈕響應(yīng)函數(shù)中給 insead賦另外的值表示停止即可在半雙工的條件下順利完成上下位機間的信息交流。上位機軟件編制步驟
①創(chuàng)建一個基于對話框的應(yīng)用程序OWEN;
②插入串口控件 Mscomm
③編輯主對話框
④在 COWENDIG.h頭文件中添加自定義公有變量、函數(shù)和宏定義指令
⑤在 COWENDIG類的 Oninitdialog0函數(shù)中加入初始化代碼
⑥為" START"按鈕添加消息響應(yīng)函數(shù) VOIDCOWENDIG: Onstart(),為"STOP按鈕添加消息響應(yīng)函數(shù)VOIDCOWEND1G: Onstop O
⑦為其他控件添加消息響應(yīng)函數(shù)
⑧為 Vsconan控件添加 Oncomm事件響應(yīng)函數(shù)VOIDCOWENDIG: Onon Commmscomm1(),在其中添加接收數(shù)據(jù)、調(diào)用數(shù)據(jù)還原、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理算法函數(shù)代碼。為 Oncomm事件響應(yīng)函數(shù)中調(diào)用的數(shù)據(jù)還原數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理算法函數(shù)添加代碼
2.1.2PIC側(cè)的通信程序設(shè)計
設(shè)計中要實現(xiàn)PIC與上位機通過RS一485接口進行通信,所以PIC的串行通信接口SCI被設(shè)置成與
RS-485接口進行通信的半雙工異步系統(tǒng)。在異步方式下,串行通信接口采用標(biāo)準的不歸零(NRz)格式,位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。下位機中斷服務(wù)程序,發(fā)送子程序。
2.2通信結(jié)果采用本文設(shè)
計量的通信方案,在多電極電磁流量計的實際應(yīng)用中,通信穩(wěn)定可靠,對一定數(shù)量的控制要求(開始、停止命令)和數(shù)據(jù)傳送進行了實驗,在有效時間內(nèi)數(shù)據(jù)準到位,無誤傳,從而驗證了該通信系統(tǒng)的可靠性。
3、結(jié)束語
本設(shè)計利用VC++60下的 Activex控件 Mscomm實現(xiàn)了 Windows環(huán)境下Pc機與PIC的串行通信,從而實現(xiàn)了Pc對多電極電磁流量計的遠距離控制和數(shù)據(jù)傳輸,適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,達到了工業(yè)運用中開發(fā) Windows工控軟件的實際要求。該方案實現(xiàn)簡單、通信可靠、可移植性強。由于RS-485可帶多個負載設(shè)備,只要對程序稍作修改即可實現(xiàn)1臺Pc監(jiān)控多臺多電極電磁流量計,實現(xiàn)多電極電磁流量計的分布式集散控制系統(tǒng),有著廣闊的應(yīng)用前景。
上一條：
電磁流量計在水行業(yè)中的應(yīng)用
下一條：
基于ARM的智能電磁流量計轉(zhuǎn)換器的研制
