[發明專利]嵌入工業以太網接口的智能差壓質量流量計及測量方法

無效

• 申請號: 200710038738.7
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN101059363A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 程明濤;付敬奇;費敏銳;王海寬
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34;H04L12/40;H04L1/00;H04L29/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及差壓質量流量計的智能化和網絡化，特別是差壓流量計的差壓質量流量處理、差壓信號的補償方法和嵌入工業以太網通迅接口設計等。

背景技術

在工業生產和產品交易中，由于物料平衡、熱平衡、儲存等都需要知道介質的質量，尤其在精細化工、航天工業以及石油工業當中，對質量流量計量的準確度提出了更高的要求，主要原因是質量流量測量幾乎不受外界條件的影響而更符合生產和貿易的要求。目前，直接進行質量流量測量的儀表主要是科里奧利質量流量計和熱氏質量流量計等。尤其是科里奧利液體質量流量計的出現，可以稱之為流量儀表的一次革命。但是在具體應用時，應該根據技術條件進行選型，盡量選擇結構簡單、可靠、性價比高的產品。另外，在現代工業生產中，流動工質的溫度、壓力等運行參數不斷提高，在高溫高壓的情況下，由于材質和結構等方面的原因，直接式質量流量計的應用遇到困難。因此間接質量流量計也是人們廣泛研究的另一重要方向。

采用差壓原理的流量計是開發最早、應用最廣泛、使用壽命長、應用范圍廣及標準化程度高的一種流量計，使用量在各類流量儀表中一直占居首位。眾所周知，介質密度隨著壓力、溫度的變化而異，在變動工況下采用固定的密度值將帶來較大的質量流量測量誤差，故必須進行參數補償，據此發展了溫度、壓力補償式質量流量計，檢測出被測流體的溫度、壓力，然后按一定的數學模型自動換算出相應的密度值，得到密度值與容積流量值的乘積便可實現質量流量測量，故稱為溫度、壓力補償式質量流量計。溫度、壓力補償式質量流量計是當前工業上普遍應用的一種推導式質量流量計的特殊形式。

隨著控制系統的進一步發展，系統要求傳感器可以組成高精度、功能強大的測控網絡，以實現分布式測量，降低成本，簡化安裝和維護。目前的企業內的傳統儀表占絕大多數，不能滿足控制系統的需要，開發底層智能儀表使其測量精度更高，通信更直接方便是迫切要解決的問題?，F場總線是在工業生產現場，在微機化測量控制設備之間進行雙向串行數字通信的一種網絡系統，是開放式、數字化、多節點通信的底層網絡。國際電工委員會(IEC)極為重視現場總線標準的制定，但是各國意見很不一致，結果1999年底通過了8種類型的現場總線作為IEC61158國際標準，加上IECTC17B通過的三種現場總線國際標準及ISO11898的CAN，我國擁有自主知識產權的EPA國際標準，總共達13種之多?，F場總線有實時性好、穩定性高的優點，但是通信速率普遍較低，隨著控制系統的發展，傳輸數據量的大量增加，必然會成為制約發展的因素。而且各種不同標準現場總線之間還存在兼容性的問題。因此，人們考慮采用一種統一的標準來解決這些問題。工業以太網技術正是在這樣一個背景下逐漸被人們認識和開發的，如今已成為工業控制的一個熱點。以太網技術在辦公自動化領域的壟斷地位已不可動搖，因為其價格性能方面有明顯的優勢，成為了最受歡迎的通信網絡之一。將以太網技術應用在工業控制領域已得到了各大廠商的重視。工業以太網最典型的應用形式是Ethernet+TCP/IP，即靈活的Ethernet底層加上幾乎已成通用標準的網絡傳輸協議TCP/IP，使得工業以太網能夠非常容易地集成到以Internet和Web技術為代表的信息網絡中。與專門為工業控制而開發的現場總線相比，工業以太網技術的優點表現在：以太網技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的無縫連接；可持續發展空間大等等。使傳感器等測控設備直接具備工業以太網接口，在現場層就實現工業以太網，可以實現真正意義上更大范圍、更深程度上的信息網絡化，實現控制系統的“一網到底”。

人們對流量測量與儀表關注的主要是二個性能：儀表的可靠性和精確度?？煽啃园▋x表質量可靠和可維護性。流量儀表是現場儀表，面臨惡劣的工作環境，在發生故障時能方便維修，應該說是儀表可靠性的一個方面。智能化的流量儀表不僅可以提高測量的精度，而且可以簡化儀表的使用和維護。

控制系統的發展越來越趨向于復雜化、高精度化和智能化。信息的獲取占據著越來越重要的地位。而如今的傳感器在感知信息方面還顯得十分落后，在智能化和網絡化方面還有很大的差距。如果能在敏感元件不變的情況下，提升傳感器的測量精度并使其具備工業以太網的網絡接口，則可以在很大程度上提高控制系統所需信息的準確性，而且信息可以實現更大程度上的共享。傳感器在現場具備智能化和網絡化的特點后還進一步降低了控制系統的風險，實現了儀表的自我管理，對信息的處理也由被動變為主動。而借助于微處理器性能的快速發展，使得這些設想可以變成現實。

發明內容