一种新型液体涡轮流量计的设计.pdf

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1、一种新型液体涡轮流量计的设计贺中华，等一种新型液体涡轮流量计的设计DesignoftheNewTypeofLiquidTurbineFlowMeter贺中华1魏支雄1钳云山1纠一再1泻驰2(重庆工业自动化仪表研究所‘，重庆401121；重庆耐德工业股份有限公司2，重庆401121)摘要：鉴于常规脉冲式涡轮流量计对脉冲信号的测量与输出的精度不高，设计了一种基于C8051F020单片机与HART总线的液体涡轮流量计。该流量计以C8051F020单片机为控制核心，采用软硬件结合的方法实现了液体流量较高精度的测量和脉冲输出。重点分析了硬件设计的测量模块、HART模块

2、和脉冲输出模块以及软件设计的主函数和脉冲测量与输出的流程图，并给出了液体涡轮流星计在柴油标准装置上的测试结果。测试结果表明，该流量计累积流量基本误差限为±O．2％，重复性小于0．06％，实现了较高的精度和可靠性，同时，HART通信正常、可靠性高。关键词：C8051F020HART总线涡轮流量计重复性流量中图分类号：TH814文献标志码：AAbstract：TheliquidturbineflowmeterbasedonC805lFD20singlechipcomputerandHARTbushasbeendesignedtoovercomethedisad．

3、vantageoflowaccuracyforpulsesignalmeasurementandORtputinconventionalturbineflowmeter．ThisflowmeteriscomposedofC8051F020as山econtrolcore；withthecombinationmethodofhardwareandsoftware-hishaccuratemeasurementandpulseoutputareimplementedforliquidflow．Themeasuringmodule-HARTmodule，andpul

4、seoutputmoduleofthehardware。aswellasthemainfunction。theflowchartsofpulsemeasurementandoutputinsoftwareareanalyzedemphatically；andthetestresultondieselstandarddeviceisgiven．Thetestresultsshowthatthebasicerrorlimitoftotalizedflowis±O．2％。therepeatabilityislessthan0．06％；highaccuracyand

5、reliabilityareimplementedandtheHARTcommunicationisnormalandhiighlyreliable．Keywords：C8051F020HARTbusTurbineflowmeterRepeatabilityFlowrate0引言涡轮流量计具有精度高、重复性好、测量范同广和结构紧凑等优点，但工业现场的环境比较恶劣，干扰严重，且国内现有的大量智能流量计采用传统的C51系列单片机，在电路设计上需要扩充大量的功能芯片，使抗干扰能力下降，影响了测量精度Hq1。现利用C8051F020单片机设计的智能型涡轮流量计，不但

6、保证了较高的脉冲测量与脉冲输出精度，而且满足HART通信与4—20mA输出的低功耗要求。HART协议是在现有模拟信号传输线上实现数字信号的通信，是可寻址远程传感器高速通道的开放的通信协议，已在很多智能仪表中得到应用。为满足用户的使用需要，系统增加了HART模块，并设计了现场显示、仪表系数与累计流量存储和键盘管理的人机交互界面，以完成对液体的瞬时和累积流量的计量和监控。重庆工业自动化仪表研究所自立基金资助项目(编号：09C0904)。修改稿收到日期：2010—07—05。第一作者贺中华，男。1981年生．2008年毕业于重庆邮电大学检测技术与自动化装置专业，荻

7、硕士学位，工程师；主要从事智能流量仪表和嵌入式系统的研究。《自动化仪表》第31卷第12期2010年12月1硬件设计流量计采用总线供电，即流量计仪表表头的工作电流要从4—20mA的总线上截取，且流量计仪表表头的工作电流必须小于4mA，否则无法调整仪表的零点输出。功耗问题是流量计仪表表头设计的难点之一。解决这一问题的主要方法是用两个隔离的电源对流量计表头进行供电，即采用DC／DC模块，使两个电源在4—20rnA的总线上串联T作，由DC／DC模块隔离输出端分担部分功耗负载，确保4～20mA总线环路上的电流功耗小于3．5mA。这样不仅解决了功耗问题，而且还提高了流量

8、计的工作稳定性。此外，流量计表头均选用低功耗的核心元