CN106768207B - 一种用于水流量装置的称重*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水流量装置的称重***，包括称重模块、信号集成模块和控制模块；称重模块有多个，用于采集其对应的供水***的水流量；信号集成模块与称重模块电连接，信号集成模块上设有与称重模块数量相同的集成信号接口；控制模块设有适用于不同流量范围且与集成信号接口相匹配的控制信号接口；在应用称重***时，根据流量范围要求连接控制模块的控制信号接口及信号集成模块的集成信号接口，使得控制模块通过信号集成模块连接至相应的称重模块。本发明能够用于多套水流量装置，并适用于不同的流量范围要求，且该称重***的应用灵活及可靠，能够适用于多个称重模块间的快速且直接的切换。

Description

一种用于水流量装置的称重***

技术领域

本发明涉及流量检测技术领域，具体涉及一种用于水流量装置的称重***。

背景技术

流量标准装置是计量部门和流量计制造企业进行量值传递、溯源和标定测试工作的标准设备之一，对保证流量计产品质量、促进高精度和新型流量计的研发都具有重要意义。

流量装置技术指标有扩展不确定度和流量稳定性两项指标，扩展不确定度决定了仪表的标定与检定精度,扩展不确定度由称重***决定，称重***包括两部分，换向器***和电子秤称量***，当换向器***不确定度数值很小时，电子秤称量***的精度决定了流量装置的扩展不确定度水平。

目前,为了标定和检定口径范围较宽的流量仪表，一般将流量装置设计成独立的多套流量装置，即两套装置之间无结构无电气联系。由于每套流量装置的独特性，设计时间和硬件成本都较高，施工时间也较长,尤其在高精度水流量标准装置中，称重***的价格非常高,成为流量装置成本的主要因素。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于水流量装置的称重***，能够用于多套水流量装置，并适用于不同的流量范围要求，且该称重***的应用灵活及可靠，能够适用于多个称重模块间的快速且直接的切换。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于水流量装置的称重***，所述称重***包括称重模块、信号集成模块和控制模块；

所述称重模块有多个，且所述称重模块用于采集其对应的供水***的水流量；

所述信号集成模块与所述称重模块电连接，且所述信号集成模块上设有与所述称重模块数量相同的集成信号接口；

所述控制模块设有适用于不同流量范围且与所述集成信号接口相匹配的控制信号接口；

在应用所述称重***时，根据流量范围要求连接所述控制模块的控制信号接口及所述信号集成模块的集成信号接口，使得所述控制模块通过所述信号集成模块连接至所述称重模块。

进一步的，各所述称重模块均包括：依次连接的进水口开关阀、换向器、称水容器、电子秤及出水口开关阀，还包括与所述换向器连接的步进电机，以及设置在所述步进电机两端的光电开关；

所述进水口开关阀用于将水池中的水流入所述换向器；

所述换向器用于控制水切入或切出所述称水容器，所述光电开关用于对所述换向器的位置进行信号采集及限位保护，所述电子秤用于称量所述称水容器中的水重量，所述出水口开关阀用于向所述称水容器中注水和放水使水流回所述水池。

进一步的，所述信号集成模块包括：信号集成单元及集成信号接口；

所述信号集成单元用于集成所述称重单元中的进水口开关阀、出水口开关阀、步进电机及光电开关的电信号，并将集成的电信号传输至所述集成信号接口；

所述集成信号接口的数量与所述水流量称重模块数量相同。

进一步的，所述信号集成模块还包括：集线柜；

所述信号集成单元与所述集成信号接口均设置在所述集线柜内。

进一步的，所述控制模块包括：控制单元及控制信号接口；

所述控制单元连接至所述控制信号接口，使得所述控制单元经所述控制信号接口连接至所述信号集成模块的集成信号接口，并向所述信号集成模块发送控制信号并获取状态信号。

进一步的，所述控制模块还包括：控制柜；

所述控制单元设置在所述控制柜内；

所述集成信号接口设置在所述控制柜的内部。

进一步的，所述控制单元包括：工控机、板卡及转接板；

所述工控机通过PCI板卡、转接板及通信板卡连接至所述控制信号接口,然后连接至所述信号集成模块中的集成信号接口。

进一步的，所述控制模块上的所述集成信号接口的数量至少为3个，且该3个集成信号接口分别适用于不同的流量范围。

进一步的，所述控制模块有多个，且各控制模块适用于不同的流量范围。

进一步的，所述水流量称重模块的数量至少为8个，且每2个所述称重模块连接至一套流量装置***。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种用于水流量装置的称重***，包括称重模块、信号集成模块和控制模块；称重模块有多个，且用于采集其对应的供水***的水流量；信号集成模块与称重模块电连接，信号集成模块上设有与称重模块数量相同的集成信号接口；控制模块设有适用于不同流量范围且与集成信号接口相匹配的控制信号接口；在应用称重***时，根据流量范围要求连接控制模块的控制信号接口及信号集成模块的集成信号接口，使得控制模块通过信号集成模块连接至称重模块；能够用于多套水流量装置，并适用于不同的流量范围要求，且该称重***的应用灵活及可靠，能够适用于多个称重模块间的快速且直接的切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种用于水流量装置的称重***的一种具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的称重***中称重模块10的一种具体实施例的结构示意图；

图3是本发明的称重***中信号集成模块20的一种具体实施例的结构示意图；

图4是本发明的称重***中控制模块30的一种具体实施例的结构示意图；

图5是本发明的应用实例中的称重法水流量装置工作原理图；

图6是本发明的应用实例中的水流量装置电气***图；

图7是本发明的应用实例中的称重***电气原理图；

图8是本发明的应用实例中的称重***中集线柜的结构示意图；

图9是本发明的应用实例中的称重***中控制柜的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例一提供了一种用于水流量装置的称重***的具体实施方式。参见图1，该称重***具体包括如下内容：

称重模块10、信号集成模块20和控制模块30。

所述称重模块10有多个，且所述称重模块10用于采集其对应的供水***的水流量。

一套水流量装置中一般应用两个称重模块10，且两个所述称重模块10分别用于采集水流量装置中的大流量范围和小流量范围的水流量。

所述信号集成模块20与所述称重模块10电连接，且所述信号集成模块20上设有与所述称重模块10数量相同的集成信号接口23。

在信号集成模块20中，考虑水流量装置的流量范围拓展的方便性，将多套称重单元集中设计成一个信号集成模块20，所述信号集成模块20上设有与所述水流量称重模块10数量相同的集成信号接口23，在使用该***时，信号集成模块20通过集成信号接口23与连接线连接至控制模块30。

所述控制模块30设有适用于不同流量范围且与所述集成信号接口23相匹配的控制信号接口32。

在控制模块30中，在应用所述称重***时，根据流量范围要求连接所述控制模块30的控制信号接口32及所述信号集成模块20的集成信号接口23，使得所述控制模块30通过所述信号集成模块20连接至所述称重模块10。

从上述描述可知，本发明的实施例公开了一种用于水流量装置的通用型的称重***，该称重***能够用于多套水流量装置，并适用于不同的流量范围要求，且该称重***的应用灵活及可靠，能够适用于多个称重模块间的快速且直接的切换。

本发明的实施例二提供了上述称重***中的称重模块10的具体实施方式。参见图2，该称重模块10具体包括如下内容：

依次连接的进水口开关阀、换向器、称水容器、电子秤及出水口开关阀，还包括与所述换向器连接的步进电机，以及设置在所述步进电机两端的光电开关；所述进水口开关阀用于所述水池中的水流入所述换向器；所述换向器用于控制水切入或切出所述称水容器。所述光电开关用于对所述换向器进行位置跟踪,实现准确计量水流入称水容器的时间及限位保护；所述电子秤用于称量所述称水容器中的水重量；所述出水口开关阀用于向所述称水容器中注水及放水流回所述水池。

所述水流量称重模块10的数量至少为8个，且一般每2个所述称重模块10连接至一套水流量装置。

从上述描述可知，本发明的实施例二公开了一种用于水流量装置的通用型的称重***中的称重模块具体结构，该结构能够有效且准确的在供水***中对水进行称重，进而能够准确计算供水***中的水流量。

本发明的实施例三提供了上述称重***中的信号集成模块20的具体实施方式。参见图3，该信号集成模块20具体包括如下内容：

集线柜21、信号集成单元22及集成信号接口23。

所述信号集成单元22及集成信号接口23均设置在所述集线柜21内。所述信号集成单元22用于集成所述称重模块10中的进水口开关阀、出水口开关阀、步进电机及光电开关的电信号，并将集成的电信号传输至所述集成信号接口23。

所述集成信号接口23的数量与所述称重模块10数量相同。

从上述描述可知，本发明的实施例考虑水流量装置的流量范围拓展的方便性，将多个称重模块10的电信号集中设计成一个信号集成模块20，然后通过集成信号接口23将信号集成模块20内的信号集成单元22与所述控制模块30进行准确且可靠的连接。

本发明的实施例四提供了上述称重***中的控制模块30的具体实施方式。参见图4，该控制模块30具体包括如下内容：

控制单元31、控制信号接口32及控制柜33。

所述控制单元31连接至所述控制信号接口32，使得所述控制单元31经所述控制信号接口32连接至所述信号集成模块20的集成信号接口23，并向所述信号集成模块20发送控制信号和获取状态信号。

所述控制单元31和控制信号接口32设置在所述控制柜33内，所述控制单元包括工控机、板卡及转接板。

所述工控机通过PCI板卡、转接板及通信接口板卡连接至所述控制信号接口32，之后连接至所述信号集成模块20中的集成信号接口23。

所述控制模块30上的所述控制信号接口32的数量至少为3个，且该3个控制信号接口32分别适用于不同的流量范围；

所述控制模块30有多个，且各控制模块30适用于不同的流量范围。

从上述描述可知，本发明的实施例考虑水流量装置的流量范围拓展的方便性，将多个称重模块10的电信号集中设计成一个，然后通过所述控制模块30的控制信号接口32与所述的信号集成模块20中的集成信号接口23进行准确且可靠的连接，能够根据流量范围要求使得所述控制模块30通过所述信号集成模块20连接至所述水流量称重模块10。

为进一步的说明本方案，本发明还提供一套用于水流量装置的称重***的应用实例，该称重***具体包括如下内容：

图5为本方案中的一套称重法水流量标准装置工作原理图，主要由水池、水泵管线、压力变送器、消气稳压器、被检表检定管线、标准表管线、温度变送器、称重模块1和称重模块2组成。

一套装置的称重模块数量由所标定的仪表流量范围决定，大流量用大称重模块标定，小流量用较小称重模块标定。标准表管线由上游开关阀、标准表、下游调节阀、下游开关阀组成，被检表管线由上游开关阀、被检表、夹表器、下游开关阀、放水阀组成，水泵管线由开关阀、过滤器、水泵、止回阀、旁通阀、旁通管线组成。

水流量装置的工作原理为：启动水泵，水泵从水池抽水、水经过水泵管线阀门、水泵、压力变送器、稳压消气容器、被检表检定管线、标准表管线、温度变送器、进水口开关阀、换向器、称水容器、出水口开关阀流回水池，等待流量稳定后，通过数据采集与处理***计算得到称重法的流量值，可以对仪表可以进行标定和检定。

图5中的虚线框为称重模块，本套水流量标准装置原理图设计了两个称重模块，每个称重模块主要由进水口开关阀、换向器、步进电机、称水容器、电子秤、出水口开关阀组成。水流量称重模块工作原理为：工控机控制步进电机运行，步进电机带动换向器将水切入称水容器进行称量，记录水流入称水容器的时间和重量，通过温度变送器采集的温度值进行温度补偿运算，可以得到称重法的精确流量值，从而对被检表流量进行标定与检定。

在多套水流量装置中，有多个称重模块，为了共用称重模块，分别将每一个水流量称重模块做成模块单元形式，称为称重模块1、称重模块2、…、称重模块n。

水流量标准装置电气***组成见图6所示：

主要包括工控机、PLC水泵控制***、标准表数据采集处理***、被检表数据采集处理***、称重控制***。PLC水泵控制***主要控制水泵的转速恒定，保证供水***的水流量稳定；标准表数据采集***完成标准表数据的正确采集；被检表数据采集***完成被检表数据的正确采集，采集的数据经过数据处理***实现被检表的标定与检定；称重***主要完成换向器的换向，正确计量流入称水容器中的水重量和时间,得到精确的流量值。

一个称重模块电气原理图见图7所示，由工控机、PCI-1750、PCI-1780、PCI-1612C、转接板组成。工控机通过PCI-1750控制阀门开闭，同时接收阀门的状态信号和光电开关信号、工控机通过PCI1780和转接板控制步进电机运行,步进电机带动换向器实现水切入和切出称水容器，光电开关信号用于记录换向器切换时流入称水容器中水的时间t,并且实现换向器限位保护。工控机通过PCI-1612C的485通信实现电子秤称水量G的数据采集，则称重法的水流量为

将称重模块中的阀门、光电开关、步进电机监控信号集中做成一个插头，形成一套水流量称重模块，插头为36芯插头，其中监控信号为30个，6个为备用。

在多套水流量装置设计中，考虑水流量装置的流量范围拓展的方便性，将n个称重模块集中设计成一个集线柜，然后通过插接线将集线柜内称重模块分别与其它装置的控制柜内的称重模块相连。

图8为集线柜示意图，图9为4套水流量装置控制柜(DN25控制柜、DN50控制柜、DN100控制柜、DN200控制柜)的示意图，4套水流量装置是根据仪表的标定口径和产能进行设计的。在集线柜内设计了8个称重模块，分别标称1、2、3、4、5、6、7、8，称重模块单元采用了一个36芯插头,通过连接线可以方便与4套流量控制柜内称重模块相连。集线柜和控制柜框图内只画出了称重模块的连接方式，未画其它的控制元件，每套控制柜设计大、中、小三个称重模块，分别对应本套装置的较大流量、中等流量和较小流量。在DN25装置上设计了3个称重模块依次通过3条带36芯插座的连接线分别与集线柜的称重模块1号、2号和3号相连，在DN50装置上设计了两个称重模块，分别与集线柜的4号和5号称重模块相连，在DN100装置上设计两个称重模块，分别与集线柜的6号和7号称重模块相连，在DN200装置设计一个称重模块，与集线柜的8号称重模块相连，通常情况下，这种连接方法可以满足85％的仪表标定和检定要求。有时用户要求的仪表流量范围较宽，需要在装置上用较小的流量进行标定和检定，此时可将小的称重模块合并到本套装置上运行，例如在DN200装置上标定小流量仪表时,可将DN100装置中的6号或7号称重模块连接到本套装置，在DN100装置标定小流量仪表时,可将DN50装置中的4号或5号称重模块连接到本套装置，在DN50装置标定小流量仪表时可将DN25装置中的1号、2号或3号称重模块连接到本套装置。

为了降低水流量装置建造成本，加快设计和缩短施工时间，考虑装置的长期工作效益和灵活性，本专利提出多套水流量装置灵活配置称重模块方案，即将每套装置的关键部分称重***做成模块化形式，灵活配置到不同的水流量装置***中，也就是在装置结构上将称重***做成独立的结构，每两套装置之间加一条管线,管线两端分别用一个阀门实现称重模块的切换,在电气***中将称重***做成电气称重模块，所有称重模块的监控线做成插接头形式，通过插拨完成多套水流量装置的称重模块切换。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于水流量装置的称重***，其特征在于，所述称重***包括称重模块、信号集成模块和控制模块；

所述称重模块有多个，且所述称重模块用于采集其对应的供水***的水流量；

所述信号集成模块与所述称重模块电连接，且所述信号集成模块上设有与所述称重模块数量相同的集成信号接口；

所述控制模块设有适用于不同流量范围且与所述集成信号接口相匹配的控制信号接口；

在应用所述称重***时，根据流量范围要求连接所述控制模块的控制信号接口及所述信号集成模块的集成信号接口，使得所述控制模块通过所述信号集成模块连接至所述称重模块；

其中，各所述称重模块均包括：依次连接的进水口开关阀、换向器、称水容器、电子秤及出水口开关阀，还包括与所述换向器连接的步进电机，以及设置在所述步进电机两端的光电开关；

所述进水口开关阀用于将水池中的水流入所述换向器；

所述换向器用于控制水切入或切出所述称水容器，所述光电开关用于对所述换向器的位置进行信号采集及限位保护，所述电子秤用于称量所述称水容器中的水重量，所述出水口开关阀用于向所述称水容器中注水和放水使水流回所述水池；

其中，所述控制模块包括：控制单元及控制信号接口；

所述控制单元连接至所述控制信号接口，使得所述控制单元经所述控制信号接口连接至所述信号集成模块的集成信号接口，并向所述信号集成模块发送控制信号并获取状态信号；

其中，所述控制单元包括：工控机、板卡及转接板；

所述工控机通过PCI板卡、转接板及通信板卡连接至所述控制信号接口,然后连接至所述信号集成模块中的集成信号接口；

其中，启动水泵，水泵从水池抽水、水经过水泵管线阀门、水泵、压力变送器、稳压消气容器、被检表检定管线、标准表管线、温度变送器、进水口开关阀、换向器、称水容器、出水口开关阀流回水池，等待流量稳定后，计算得到称重法的流量值；

其中，工控机控制步进电机运行，步进电机带动换向器将水切入称水容器进行称量，记录水流入称水容器的时间和重量，通过温度变送器采集的温度值进行温度补偿运算，得到称重法的精确流量值。

2.根据权利要求1所述的称重***，其特征在于，所述信号集成模块包括：信号集成单元及集成信号接口；

所述信号集成单元用于集成所述称重单元中的进水口开关阀、出水口开关阀、步进电机及光电开关的电信号，并将集成的电信号传输至所述集成信号接口；

所述集成信号接口的数量与所述水流量称重模块数量相同。

3.根据权利要求2所述的称重***，其特征在于，所述信号集成模块还包括：集线柜；

所述信号集成单元与所述集成信号接口均设置在所述集线柜内。

4.根据权利要求1所述的称重***，其特征在于，所述控制模块还包括：控制柜；

所述控制单元设置在所述控制柜内；

所述集成信号接口设置在所述控制柜的内部。

5.根据权利要求1所述的称重***，其特征在于，所述控制模块上的所述集成信号接口的数量至少为3个，且该3个集成信号接口分别适用于不同的流量范围。

6.根据权利要求1至5任一项所述的称重***，其特征在于，所述控制模块有多个，且各控制模块适用于不同的流量范围。

7.根据权利要求1至3任一项所述的称重***，其特征在于，所述水流量称重模块的数量至少为8个，且每2个所述称重模块连接至一套流量装置***。