[發(fā)明專利]嵌入工業(yè)以太網(wǎng)接口的智能差壓質(zhì)量流量計及測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710038738.7
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN101059363A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程明濤;付敬奇;費敏銳;王海寬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 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(wù)所
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及差壓質(zhì)量流量計的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，特別是差壓流量計的差壓質(zhì)量流量處理、差壓信號的補償方法和嵌入工業(yè)以太網(wǎng)通迅接口設(shè)計等。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品交易中，由于物料平衡、熱平衡、儲存等都需要知道介質(zhì)的質(zhì)量，尤其在精細(xì)化工、航天工業(yè)以及石油工業(yè)當(dāng)中，對質(zhì)量流量計量的準(zhǔn)確度提出了更高的要求，主要原因是質(zhì)量流量測量幾乎不受外界條件的影響而更符合生產(chǎn)和貿(mào)易的要求。目前，直接進(jìn)行質(zhì)量流量測量的儀表主要是科里奧利質(zhì)量流量計和熱氏質(zhì)量流量計等。尤其是科里奧利液體質(zhì)量流量計的出現(xiàn)，可以稱之為流量儀表的一次革命。但是在具體應(yīng)用時，應(yīng)該根據(jù)技術(shù)條件進(jìn)行選型，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單、可靠、性價比高的產(chǎn)品。另外，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高，在高溫高壓的情況下，由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因，直接式質(zhì)量流量計的應(yīng)用遇到困難。因此間接質(zhì)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(fā)最早、應(yīng)用最廣泛、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣及標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(zhì)量流量測量誤差，故必須進(jìn)行參數(shù)補償，據(jù)此發(fā)展了溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計，檢測出被測流體的溫度、壓力，然后按一定的數(shù)學(xué)模型自動換算出相應(yīng)的密度值，得到密度值與容積流量值的乘積便可實現(xiàn)質(zhì)量流量測量，故稱為溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計。溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計是當(dāng)前工業(yè)上普遍應(yīng)用的一種推導(dǎo)式質(zhì)量流量計的特殊形式。

隨著控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，系統(tǒng)要求傳感器可以組成高精度、功能強大的測控網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)分布式測量，降低成本，簡化安裝和維護(hù)。目前的企業(yè)內(nèi)的傳統(tǒng)儀表占絕大多數(shù)，不能滿足控制系統(tǒng)的需要，開發(fā)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。現(xiàn)場總線是在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機化測量控制設(shè)備之間進(jìn)行雙向串行數(shù)字通信的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是開放式、數(shù)字化、多節(jié)點通信的底層網(wǎng)絡(luò)。國際電工委員會(IEC)極為重視現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定，但是各國意見很不一致，結(jié)果1999年底通過了8種類型的現(xiàn)場總線作為IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)，加上IECTC17B通過的三種現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)及ISO11898的CAN，我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的EPA國際標(biāo)準(zhǔn)，總共達(dá)13種之多。現(xiàn)場總線有實時性好、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，但是通信速率普遍較低，隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)量的大量增加，必然會成為制約發(fā)展的因素。而且各種不同標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)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(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來解決這些問題。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)正是在這樣一個背景下逐漸被人們認(rèn)識和開發(fā)的，如今已成為工業(yè)控制的一個熱點。以太網(wǎng)技術(shù)在辦公自動化領(lǐng)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(yōu)勢，成為了最受歡迎的通信網(wǎng)絡(luò)之一。將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域已得到了各大廠商的重視。工業(yè)以太網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP，即靈活的Ethernet底層加上幾乎已成通用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議TCP/IP，使得工業(yè)以太網(wǎng)能夠非常容易地集成到以Internet和Web技術(shù)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)中。與專門為工業(yè)控制而開發(fā)的現(xiàn)場總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點表現(xiàn)在：以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)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(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無縫連接；可持續(xù)發(fā)展空間大等等。使傳感器等測控設(shè)備直接具備工業(yè)以太網(wǎng)接口，在現(xiàn)場層就實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)，可以實現(xiàn)真正意義上更大范圍、更深程度上的信息網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的“一網(wǎng)到底”。

人們對流量測量與儀表關(guān)注的主要是二個性能：儀表的可靠性和精確度。可靠性包括儀表質(zhì)量可靠和可維護(hù)性。流量儀表是現(xiàn)場儀表，面臨惡劣的工作環(huán)境，在發(fā)生故障時能方便維修，應(yīng)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(hù)。

控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越趨向于復(fù)雜化、高精度化和智能化。信息的獲取占據(jù)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(wǎng)絡(luò)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(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口，則可以在很大程度上提高控制系統(tǒng)所需信息的準(zhǔn)確性，而且信息可以實現(xiàn)更大程度上的共享。傳感器在現(xiàn)場具備智能化和網(wǎng)絡(luò)化的特點后還進(jìn)一步降低了控制系統(tǒng)的風(fēng)險，實現(xiàn)了儀表的自我管理，對信息的處理也由被動變?yōu)橹鲃印６柚谖⑻幚砥餍阅艿目焖侔l(fā)展，使得這些設(shè)想可以變成現(xiàn)實。

發(fā)明內(nèi)容