虚拟仪器在流量监控中的应用.pdf

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1、化工自动化及仪表第39卷虚拟仪器在流量监控中的应用黄夫海李岩董艳雪(临沂大学信息学院，山东临沂276000)摘要介绍了一种基于MODBuSRTu实现的虚拟仪器对流量信息的采集系统，讨论了0PTIFLux电4’磁流量计转换器的性能及传输方式，给出了系统连接的硬件方式及基于LabVIEW实现数据传输的软件设计方法。关键词虚拟仪器电磁流量计MODBuSRTU中图分类号TH89文献标识码B。文章编号l000—3932(2012)09·1204_04对水表及热量表等仪表而言，在产品生产过程中要进行质量检测及修正。检测过程中，流量的检测尤为

2、重要，直接决定产品能否合格。目前，流量的检测方法有多种，比较常用的有称重法和标准表法。称重法以天平为标准器，在检测水量较大时检测设备庞大，检测误差也较大。标准表法是以标准表为标准器，采用较多的是电磁流量计，这种方法检测精度高，整体设备体积小。在进行流量仪表检测时，标准表法更加优越。虚拟仪器是美国NI公司的一款程序开发平台，使用LabVIEw编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。通过编制软件可以在有限的设备基础上实现虚拟仪器VI(VirtualInstmment)的各种自定义功能，大大扩展了仪器的功能。VI包括3个部分：程序前面

3、板、框图程序和图标／连接器。程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制(Controls)，输出量被称为显示(Indicators)。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表及图形等，使得前面板直观易懂⋯。1系统硬件设计OPTIFLUx电磁流量计是德国科隆公司的一款专业的流量计量仪表，其转换器向电磁流量传感器励磁线圈提供稳定的励磁电流，前置放大器将传感器感应的电动势放大、转换成标准的电流信号或频率信号，便于流量的显示、控制与调节。图1所示为转换器电

4、路结构⋯。．j④-一瞳!孺I每一■：85～260V‘、r——————]45～63Hz．：I翌鲞皇塑卜4～20mA或，，母0～10mA‘l，5000Hz广——————1频率或cI脉冲输出卜脉冲输出0c门状态d母电鹾输H{l玛一485等‘网图1转换器电路结构转换器的通信接口有两种。MODBuS接口——RTu格式，物理接口Rs一485，电气隔离1000V；HART接口支持标准HART协议，配置HART手持器，可在线显示测量值，并可修改仪表参数。其中MOsBuS接口仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有信息，比如输入和输出数据、参数和诊

5、断数据。OPTIFLux电磁流量计与RS-232的连接如图2所示。收稿日期：2012-05-08(修改稿)第9期黄夫海等．虚拟仪器在流量监控中的应用图2电磁流量计与PC串口的连接MODBUS区别主站设备和从站设备，在一条总线上，只允许一个主站可以在工作状态即单总线系统，而从站最多可以有247个，主站启动通信，从站只能响应主站的请求并作出相应的动作。主站同现场设备(从站)的通信有两种方式，单独通信方式和广播通信方式。如果从站只需接收指令而不用作出响应时采用广播通信，而在采集从站信息时采用单独通信方式(图3)。图3单独通信方式2系统

6、软件设计2．1MODBUSRTU-MODBUSRTU是一种国际的、开放的现场总线标准。作为一种很容易实现的现场总线协议，在全世界范围内，MODBUS得到了成功的应用。应用领域包括生产过程中的自动化、过程控制和楼宇自控。MODBUSRTU决定了一个由它把分散的数字自动化设备连接在一起的、串行现场总线系统的技术和．功能特点。MODBusRTU被设计成在现场级以极高的速度传递数据。这里的中央控制设备，比如PLC或PC机，通过有关高速的串行接口同外围的现场站进行开关量及／或模拟量的输入输出数据通信。MODBuS串行通信的消息帧格式如图4

7、所示，主站对从站的操作流程如图5所示。l从站地址功能码数据区cRc校验循环冗余校验)I17节l字节0或多至252宁节2宁节lcRc低位IcRc高位图4消息帧格式兰斗gl功能码l数据请求

8、

9、、≮[立ni獗丽习图5主站对从站操作流程2．2虚拟仪器实现虚拟仪器中实现串口通信的方法有两种：VI．SA和Activex(采用Mscomm)。VISA是应用于仪器编程的标准I／0应用程序接口(API)，VlSA本身并不具有仪器编程能力，VISA是调用低层驱动器的高层的API。VISA可以和VxI、GPIB及串口仪器按照所使用的仪器调用相应的设备

10、驱动器H1。LabVIEw的串口通信VI位于InstmmentI／OPlatte的Serial中，在LabVIEw环境中使用串口(图6)与在其他开发环境中开发过程类似。函翌图6串口通信程序从图6中可以看出，串口的初始化使用VIsAConfigureSerialP