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隨著計算機的發展，工業自動化水平的提高，在油田系統中逐漸使用智能儀表計量油井的出油量。計算儀表精確度的高低，直接影響著企業的經濟效益。在我國現有經濟水平下，使用單片機開的智能流量顯示儀，作為二次開發儀表是非常適用的。該儀表計量精確且性價比極高，不僅適用于油量計算，還廣泛適用于許多氣體、液體等計量場合。 1 系統概述 流量測量儀表通常由流量測量（又稱一次儀表）和流量顯示（又稱二次儀表）兩大部分組成。流量顯示部分由機械表頭發展到現在的電子表頭。電子表頭的種類也很多，其中用單片機開發出來的、具有多功能、軟件調節非線性誤差的智能流量顯示儀，是和各種脈沖輸出的一次流量測量儀表相配套的二次儀表、它具有如下特點： ①采用了微處理技術，可靠性高； ②采用了微功耗器件，耗電低，適合于電池供電。 ③可同時顯示累計流量和瞬時流量。 ④采用了智能多段流量軟件補償技術，測量精度高； ⑤可以存儲流量； 以下是它的技術性能。 ①輸入信號：mV～V級脈沖信號0～1000Hz ②輸出信號： a.累計流量顯示。采用八位浮點形式，開始顯示小數點后五位：0.00000m3；最后顯示小數點后三位：0000.000m3。 b.瞬時流量顯示。采用四位浮點形式，開始顯示小數點后兩位：00.00m3；最后顯示小數點一位：000.0m3。 ③抗干擾：10～17kW電機轉動，顯示不變化。 ④準確度：%26;#177;0.5%。 ⑤流量修正范圍：在全流程范圍內8段進行補償修正。 ⑥設累計流量值補償系數位：最多8位整數。 ⑦電源：4～5V直流。 ⑧總耗電：<1.0mW. ⑨帶LB欠壓指示。 ⑩環境溫度：-20～70℃。 ⑾相對溫度：〈85%。 ⑿隔離型外殼設計。 2 硬件組成 ①硬件中的核心是Atmel公司生產的AT89C51/LV51單片機。它是一種低功耗/低電壓/高性能的8位單片機，片內帶有一個數KB的Fｌａｓｈ可編程／可擦除／只讀存儲器；它采用了ＣＭＯＳ工藝和Ａtmel公司的高密度非易失性存儲器技術,而且其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容。 ②存儲流量用的存儲器是Atmel生產的AT24C16系列。它是一種帶閃2KB的可電擦除、可編程的只讀存儲器；通過單片機的RXD和TXD口與它的SCL和SDA分別相連，進行讀寫操作。 ③測量時，有一個1s的硬件復位電路接到RESET端，使單片機定時復位。單片機采用省電模式工作，每次輸入、累計、顯示處理后等待喚醒，這樣工作功耗非常小。設置補償系數時，復位引腳正常連接。 ④輸入脈沖通過分頻、74HC393鎖存后，送入單片機的P2口。在單片機內經過程序處理后，輸出顯示信號送到P1口（數據4位，選擇信號4位）。數據中4位送入MC1543（BCD—鎖存/7段譯碼/驅動器）中，共有12個MC14543，分別控制著與累計流量8位及瞬時流量4位相連的液晶塊的顯示數據；4位選擇信號送至CD4514譯碼器（4位鎖存/4～16線譯碼器），選擇接收數據的MC14543芯片和浮動顯示的小數點位。 硬件框圖如圖1、圖2所示。 3 軟件設計 主程序框圖如圖3所示。 根據主開關的設置程序分三大部分：①正常使用即測量部分；②測量輸入頻率部分；③設置調整系數部分。 4 儀表使用 儀表簡圖如圖4所示。 儀表使用前，先通過專用儀表檢定設備進行檢驗校對。開關設置在調整參數時，可使②③兩部分功能，得到調整系數。表1是一組模擬數據。 下面以表1所列數組為例說明設置補償系數的過程。 表1 瞬時脈沖數/個 瞬時流量/(m3/h) 被校表累計流量/m3 標準容積/m3 誤差/m2 調整系數K 7 0.1 7.98 8 -0.2 0.003 765 28 0.35 9.94 10 -0.6 0.003 420 59 0.7 19.82 19.99 -0.8 0.003 129 128 1.5 100.3 100 0.3 0.003 054 ①按下投定鍵，瞬時流量位處顯示1001，此時可使用加1鍵和移位鍵，在累計流量入輸入的時脈沖數為7。 ②再按下設定鍵，瞬時流量位處顯示1002，此時可使用加1鍵和移位鍵，在累計流量處輸入系數為00003765。 ③按下設定鍵，瞬時流量位處顯示2001，此時可使用加1鍵和移位鍵，在累計流量處輸入的瞬時脈沖數為28。 ④再按下設定鍵，瞬時流量位處顯示2002，此時可使用加1鍵和移位鍵，在累計流量入輸入的系數為00 003 420。 ⑤重復①、②，直到所有的段設置完畢。最多可8段補償系數。 ⑥當設置完8段或某段的瞬時脈沖數和調整系數K都設置成0時，再按下設定鍵，則開始往AT24C16中寫入數據。 最后，將開關設置在正常位置，就可以用于現場測量了。儀表可顯示浮動的8位累計流量和4位瞬時流量，并且可以隨時存入流量或調出流量。 5 使用效果與改進 本智能流量顯示儀性價比非常高且易于功能擴展。五年多來，在現場測量過程中，運行可靠，測量準確。現在，我們已將流量報警、控制流量大小等功能加入在顯示儀中；當流量超過設定的報警值時，能發出語音報警；當設定流量控制參數后，可自動調節流量大小。該儀表也可以結合工業組態軟件，作為下位機來收集流量數據，送給組態服務器來處理。 |
