發(fā)布時(shí)間:2016-06-02
電子遠傳水表行業(yè)標準CJ/T224-2012規定了直讀式電子遠傳水表進(jìn)行機電轉換可靠性試驗,即將被試水表與匹配的專(zhuān)用試驗設備相連接,試驗至少選擇在各字輪進(jìn)位條件最不利的情況下進(jìn)行, 如從9跳變至0的階段,跳變延續過(guò)程要求不少于3個(gè)字。試驗在跳變發(fā)生前延續到發(fā)生后分別讀取機械指示裝置的讀數和電子讀數,將兩組數值進(jìn)行比較,判斷其相同性和關(guān)聯(lián)性,要求電子讀數和機械指示裝置讀數一致, 不出現錯碼。JJF1435-2013 《水表制造計量器具許可考核必備條件》也規定了直讀式電子遠傳水表生產(chǎn)企業(yè)需配備機電轉換可靠性試驗裝置用于檢驗機電轉換信號的可靠性。
但是目前國內外沒(méi)有滿(mǎn)足要求的成熟產(chǎn)品可供使用,因此設計一套基于數字圖像識別的機電轉換可靠性試驗非實(shí)流自動(dòng)檢測裝置, 既方便使用又兼具高效,可用于制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和計量技術(shù)機構的檢驗工作,具有非常重要的經(jīng)濟意義和社會(huì )意義。
一、裝置的組成及工作原理
1.裝置的組成
電子遠傳水表機電轉換可靠性試驗非實(shí)流自動(dòng)檢測裝置由機械工裝定位傳動(dòng)系統和控制系統構成。機械工裝定位傳動(dòng)系統主要解決電子遠傳水表計數器的定位和工裝, 控制系統主要包括可編程控制器(PLC)、伺服電機控制系統、觸摸屏、電子讀數識別系統、機械讀數識別系統,用于解決非實(shí)流傳動(dòng)控制、電子遠傳水表機械讀數和電子讀數的自動(dòng)讀取。其中,PLC選用西門(mén)子S7-200系列的CPU224XP,主要實(shí)現對伺服電機驅動(dòng)器的控制, 通過(guò)調節輸出頻率的大小, 調節電機轉速,從而模擬產(chǎn)生可自動(dòng)調節的試驗流量;電子讀數識別系統通RS485/MBUS總線(xiàn)通信至上位機系統;機械讀數識別系統將水表機械讀數利用數字圖像識別技術(shù)處理后,通過(guò)RS485總線(xiàn)通信至上位機系統;上位機系統選用Delphi7.0,實(shí)現人機交互和數據存儲。
裝置的機械工裝定位傳動(dòng)系統由圖像傳感器定位工裝、電子遠傳水表計數器定位工裝、伺服電機傳動(dòng)結構組成。
2.裝置的工作原理
電子遠傳水表指示裝置的范圍一般不小于9999m3,字輪的每一位都需要驗證。如果按照實(shí)流測試, 那么機電轉換可靠性試驗一般需要數月時(shí)間,這無(wú)疑給企業(yè)和技術(shù)機構帶來(lái)巨大的時(shí)間成本和能耗。對于機電轉換可靠性試驗,需要知道水表的電子讀數和機械讀數,才能計算機電轉換一致性,一般電子讀數可以通過(guò)通信方式自動(dòng)讀取和記錄,但是如果水表的機械讀數依然人工讀取, 長(cháng)達數月的試驗周期,無(wú)疑會(huì )給企業(yè)和技術(shù)機構帶來(lái)巨大的人力成本。因此,本文設計的裝置在非實(shí)流狀態(tài)下,利用伺服電機和傳動(dòng)機械直接帶動(dòng)字輪前進(jìn),水表的機械讀數利用圖像傳感器和DSP系統直接識別和記錄。裝置的主要工作原理如下:將電子遠傳水表的表頭安裝至機械工裝定位傳動(dòng)系統,伺服電機通過(guò)傳動(dòng)機構按照可設定的速度帶動(dòng)字輪前進(jìn), 當其中一個(gè)字輪從9跳變至0時(shí),上位機軟件系統通過(guò)總線(xiàn)通信遠程抄讀水表的電子讀數,記為Vs;同一時(shí)刻機械讀數識別系統利用圖像傳感器將水表字輪的讀數拍攝成照片,經(jīng)DSP系統數字圖像識別后,獲取字輪上的機械讀數,記為VM,該機械讀數和字輪照片通過(guò)RS485總線(xiàn)通信上傳至上位機系統;上位機接收到機械讀數和電子讀數后,計算水表的機電信號轉換是否可靠,計算公式如下:
ΔV=VM-Vs
按照CJ/T224-2012《電子遠傳水表》,對于直讀式電子遠傳水表,機電轉換誤差不超過(guò)±1個(gè)最小轉換分度值。最后,上位機系統將電子讀數、機械讀數、字輪照片和機電轉換誤差存儲至數據庫系統。
二、軟件設計
1.人機界面設計
上位機控制軟件是基于Windows7操作系統,使用Delphi7.0開(kāi)發(fā)的, 采用面向對象多層體系結構技術(shù)。本系統的軟件設計除了提供用戶(hù)人性化友好界面方便用戶(hù)外,主要是對試驗的工況進(jìn)行設定,對試驗的各項參數進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與顯示,并通過(guò)數據庫存儲歷史數據以便于事后分析與查詢(xún)。圖1為本系統軟件功能結構框圖。
2.控制程序設計
裝置工作時(shí),字輪的前進(jìn)主要依靠伺服電機和傳動(dòng)機械控制。通過(guò)PLC的脈沖輸出功能,可以精確控制伺服電機的轉速,再利用工裝定位系統的機械傳動(dòng)比,就可以準確控制水表字輪的前進(jìn)速度。PLC的控制流程框圖如圖2所示, 具體工況參數通過(guò)上位機界面設定,PLC按照上位機設定的參數和選擇的操作按鈕執行程序。
3.數據庫設計
本系統的數據庫是基于SQL Server 2003數據庫軟件設計的。Delphi可以通過(guò)數據庫引擎BDE和ADO組件等方法與數據庫進(jìn)行連接。在本系統中數據庫主要用于存放實(shí)驗數據,包括電子讀數、機械讀數、字輪照片和機電轉換誤差,便于試驗后統計和分析。
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