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技术文章

气体涡轮流量计的温压在线补偿及校准装置的软硬件设计


发布日期:2024-03-22 点击:242次
1.硬件设计
  在确定装置整体结构框架后,研究人员首先气体涡轮流量计对温压在线补偿及校准装置的硬件部分进行设计,此环节细分为以下几个步骤。
  一是对装置所需的传感器设备进行选型。在该步骤中,温度传感器采用PT100型传感器,其精度等级为0.2,可测量温度范围为-200-200,功耗小于0.1W。压力传感器则采用型号为JSRY-3851GP的智能型天然气压力传感器,该传感器精度等级为0.1,最大量程为40MPa。
  二是对装置所需的PLC进行选型。在该步骤中,为最大程度上避免在测量环节中受到电磁干扰等问题,在本次设计中,采用PLC的下位机,具体选型则使用西门子S7-300PLC,该下位机具有突出的模块化特点,且具有较高的稳定性。同时,为实现其与其他模块之间的通信,在硬件设计方面,设计人员采用MPI通信协议实现硬件设备与其他模块之间的连接。同时使用7520模块进行信号标准电位转换,以实现各个模块之间的通信,该模块的内部电路如图2所示。
 
 2.软件程序设计
   在该装置的运行过程中,其主要流程是:首先系统程序进行初始化,当程序初始化完成后,写入相关参数,等待传感器采样完成。待传感器采样完成后,再进行标况量的转换,最终进行计量校准数据的分析处理。在本次研究中,结合相关理论,引入标准条件下体积流量的转换公式如下:
 
  在该公式中,Qn表示标况体积流量,该数值为瞬时值,单位为m3/h;Zn表示标况下的天然气压缩系数;Zg表示工况压缩系数;Pg表示介质表压,单位为kPa;Pa为当地大气压,单位为kPa,通过使用气压表对外界环境测量所获得;Pn表示标准大气压,为固定值101.325kPa;Tn表示标准情况下的温度,为固定值20(参考GB/T18603);Tg表示介质温度,单位为℃。 
基于上述公式,研究人员进一步进行循环策略和脚本程序编写,脚本程序的伪代码如下:
Qg=(标准表工况上限-标准表工况下限)*(标准表瞬时-4)/16+标准表工况下限
Qg1=(被检表工况上限-被检表工况下限)*(被检表工况瞬时-4)/16+被检表工况下限
Qg2=(被检表标况上限-被检表标况下限)*(被检表标况瞬时-4)/16+被检表标况下限
  在此基础上,根据上述伪代码编写相应程序代码,以完成该装置的软件程序设计部分。在程序全部编写完成后,研究人员开始进行软件的安装,此环节分为以下几个步骤:(1)使用InnoSetup工具进行系统安装程序的制作,并使用vs2015将项目以Debug模式重新生成;(2)应用多重密码加密算法,exe文件加密器,对本次设计的程序进行加密;(3)加密完成后,点击创建完成的快捷方式,由软件自动识别计算机的编码,在引导下逐步完成注册环节。
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