CN208172612U - 一种应用在加油机检验中的多功能流量调节*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用在加油机检验中的多功能流量调节***，所述PLC变频控制柜的输出端分别与变频电机、电磁阀连接，流量测量变换器配套安装有编码器，所述变频电机连接有油泵，油泵的输出端至加油机之间的出油管上依次设有压力表、电磁阀、流量测量变换器和球阀；加油机的输出端通过回油管与油罐输入端连接，并在回油管上加装有计量罐；油罐的输出端与油泵连接，并在油罐与油泵之间的管道中设有过滤器。所述出油管和回油管之间还设有溢流阀。控制部分由PLC可编程控制器、HMI触摸屏、变频器、按钮、转换开关等组成，面板安装HMI触摸屏人机界面以及转换开关，操作简便直观工作效率高，可减少操作失误和不必要的能量损耗，为不带泵的加油机的检验工作。

Description

一种应用在加油机检验中的多功能流量调节***

技术领域

本实用新型属于PLC控制的变频调速调节流量***，尤其涉及一种通过按钮、转换开关、HMI人机界面、PLC可编程控制器、变频器自动控制调节变频电机的转速，从而调节泵的转速达到调节管路液体流量的装置。本***是为满足不带泵的加油机进行型式试验或出厂检验时，由于各机型流量范围不尽相同，检定时，各机型的流量点也不尽相同，对于不同流量的需求而设计的。

背景技术

传统方式由于采用多泵级联，不同流量需求，需要人工手动启停不同数量的泵工作，同时需要配合管路出口球阀以及溢流阀和流量测量变换器等，做相应的调节，其弊端主要为：a.需要观察操作的器件较多，调节比繁琐、效率低，操作者需要需要有一定的经验；b.降低流量只能靠调节球阀和溢流阀，电机功耗不降低，能量损耗大、控制流量精度差、可靠性差（阀的寿命），维护检修工作量大。其原因是单泵的流量为固定值，单泵流量能够满足检验条件所需最大流量时，降低流量只能靠调小球阀开度增大管路压力使多余流量通过溢流阀返回储油罐。单泵流量不能满足检验条件所需最大流量时，增加工作泵的数量，流量增加值是不连续的，降低流量（大于单泵的流量值）仍然靠溢流。增大管路压力对管路及连接器件的密封增加负担，相应增加维护检修工作，同时对工作可靠性和器件寿命都产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种设计合理，通过转换开关可以快速切换机型和机型对应测试的流量点，根据实际需求，可以增加扩充更多机型流量点，应用于更多不同流量的机型。对于特定的流量点，还可以在本地按钮模式下，通过按钮快速切换等。应急模式既可以用于前期的测试本***，又可以在控制***通讯中断等故障下使用。整个***操作快捷方便、可靠性高、功能可扩展性强，节能显著。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种应用在加油机检验中的多功能流量调节***，***包括PLC变频控制柜、编码器、电磁阀、加油机、变频电机、流量测量变换器及油罐，所述PLC变频控制柜的输出端分别与变频电机、电磁阀连接，所述流量测量变换器配套安装有编码器，编码器的脉冲信号通过导线和接线端子连接至PLC变频控制柜内的PLC输入端，所述变频电机连接有油泵，油泵的输出端至加油机之间的出油管上依次设有压力表、电磁阀和流量测量变换器和球阀；加油机的输出端通过回油管与油罐输入端连接，并在回油管上加装有计量罐；油罐的输出端与油泵连接，并在油罐与油泵之间的管道中设有过滤器。

所述出油管和回油管之间还设有溢流阀。

所述PLC变频控制柜包括有电压表、电流表、功率表、频率表、按钮、转换开关、电位器、HMI触摸屏，互感器、断路器总开关、接触器、变频器、交换机、485IO板、PLC控制器及继电器组成；所述电源与断路器总开关连接，变频器主电源从断路器总开关的下端连接至接触器上端，再由接触器下端接至变频器主电源输入端，变频器输出端连接至变频电机；所述RS485通讯的通讯协议遵循Modbus RTU通讯协议，各器件的485口由端子和双绞屏蔽线相连；所述转换开关由模式、机型选择和流量点三部分构成，转换开关中的模式控制端与PLC控制器的IO输入端连接，转换开关中的机型选择和流量点控制端分别连接至485IO板，机型选择、流量点转换开关的状态经过485IO板以RS485通讯方式传送至PLC控制器，PLC控制器上的485口以RS485通讯方式传送至电压表和电流表，所述PLC控制器的IO输出端与继电器控制板的输入端连接，继电器的输出端分别与电磁阀、接触器线圈和变频器的DI端连接；所述互感器副边一端与电流表输入端连接，电流表输出端与功率表的电流输入端连接，功率表的电流输出端连接至互感器副边的另一端，互感器副边的另一端可靠接地；变频器的模拟量AO1输出端与频率表连接，变频器的模拟量AI1输入端与电位器连接；所述交换机通过网线分别与HMI和PLC控制器上的网口端连接，所述与流量测量变换器连接的编码器与PLC控制器的IO输入端连接；PLC控制器的IO输入端还连接有按钮。

本实用新型的优点是：本实用新型采用PLC控制的变频调速***，控制部分主要由PLC可编程控制器、HMI触摸屏、变频器、按钮、转换开关等组成，面板安装HMI触摸屏人机界面以及转换开关，操作简便直观、交互性好，可以极大的提高工作效率、降低人工劳动强度、减少操作失误带来的损失、减少不必要的能量损耗、快捷可靠而又适应多种不同流量的实际应用需求，为不带泵的加油机的检验工作，创建了有力的检验条件，为保证产品质量提供了坚实基础。

附图说明

图1是本实用新型的***结构示意图。

图2是PLC控制器控制原理框图。

具体实施方式

实施例：如图所示的应用在加油机检验中的多功能流量调节***，包括PLC变频控制柜、编码器、电磁阀、加油机、变频电机7、流量测量变换器4及油罐，所述PLC变频控制柜的输出端分别与变频电机7、电磁阀连接，所述流量测量变换器配套安装有编码器，编码器是通过联轴器与流量测量变换器4的输出转轴连接，有液体通过流量测量变换器4时，输出转轴有转动，转轴连接的编码器就会输出脉冲信号。编码器的脉冲信号通过导线和接线端子连接至PLC变频控制柜内的PLC输入端，所述变频电机7连接有油泵8，油泵8的输出端至加油机之间的出油管5上依次设有压力表2、电磁阀、流量测量变换器7和球阀；加油机的输出端通过回油管6与油罐输入端连接，并在回油管6上加装有计量罐；油罐的输出端与油泵8连接，并在油罐与油泵8之间的管道中设有过滤器1。所述出油管5和回油管6之间还设有溢流阀3。

所述PLC变频控制柜包括有电压表、电流表、功率表、频率表、按钮、转换开关、电位器、HMI触摸屏，互感器、断路器总开关、接触器、变频器、交换机、485IO板、PLC控制器及继电器组成；所述电源与断路器总开关连接，变频器主电源从断路器总开关的下端连接至接触器上端，再由接触器下端接至变频器主电源输入端，变频器输出端连接至变频电机；所述RS485通讯的通讯协议遵循Modbus RTU通讯协议，各器件的485口由端子和双绞屏蔽线相连；所述转换开关由模式、机型选择和流量点三部分构成，转换开关中的模式控制端与PLC控制器的IO输入端连接，转换开关中的机型选择和流量点控制端分别连接至485IO板，机型选择、流量点转换开关的状态经过485IO板以RS485通讯方式传送至PLC控制器，PLC控制器上的485口以RS485通讯方式传送至电压表和电流表，所述PLC控制器的IO输出端与继电器控制板的输入端连接，继电器的输出端分别与电磁阀、接触器线圈和变频器的DI端连接；所述互感器副边一端与电流表输入端连接，电流表输出端与功率表的电流输入端连接，功率表的电流输出端连接至互感器副边的另一端，互感器副边的另一端可靠接地；变频器的模拟量AO1输出端与频率表连接，变频器的模拟量AI1输入端与电位器连接；所述交换机通过网线分别与HMI和PLC控制器上的网口端连接，所述与流量测量变换器连接的编码器与PLC控制器的IO输入端连接；PLC控制器的IO输入端还连接有按钮。

操作过程如下：

上电

首次试机：

1. 确保线路连接正确且牢固可靠，用万用表测量主电源进线侧——断路器总开关上方端子处电压正常；

2.确保控制回路的各小型断路器处于分断状态；

3.合上断路器总开关；

4.合上控制回路的主开关（小型断路器）；

5.此时，PLC控制柜内的开关电源上指示灯亮，PLC控制柜的面板上“电源”指示灯应亮，观察面板上的“电压表”应有数值且正常，“电流表”、“功率表”、“频率表”表盘背光亮、指数为0；

6. 再合上开关电源输出直流侧的小型断路器，此时，PLC控制器、HMI触摸屏、交接机、485IO板、继电器控制板上电；

7.HMI触摸屏进入显示主界面，确保PLC控制柜面板上的“急停”按钮处于断开状态，按下PLC控制柜面板上的“合闸”按钮，PLC控制器收到合闸信号，输出控制“继电器控制板”上相应继电器闭合，继电器输出控制交流接触器吸合，断路器总开关下端电源经过接触器接通至变频器主电源，变频器上电，此时，PLC控制柜面板上的“合闸”指示灯亮，一切正常，上电完成。

一般情况：

试机正常后，只需按照上述“首次试机”中的第3和第7步操作即可。

停机与断电

停机

1.当PLC控制柜面板上的“模式”转换开关处于“E-M”或“MX-1”或“BT-1”位时：

按下PLC控制柜面板上的“停止”按钮，PLC控制器IO口收到停止信号，输出控制变频器停止运行，泵随变频电机按照变频器设定的停机减速曲线减速停转。其中，“E-M”模式下，PLC控制器输出控制变频器的启动与停止是通过IO口进行的，其它模式，都是通过RS485通讯方式进行的。

或当PLC控制柜面板上的“模式”转换开关处于“AT-1”位时：

按下PLC控制柜面板“HMI触摸屏”上的“停止”按钮，HMI触摸屏通过网线、交换机与PLC控制器相连将停止信号送至PLC控制器，PLC控制器通过RS485通讯方式控制变频器停机，泵随变频电机按照变频器设定的停机减速曲线减速停转；

或当PLC控制柜面板上的“模式”转换开关处于“AT-2”或“MX-2”或“BT-2”位时：

操作源（按钮和HMI）在外部远程,停止指令都由外部远程的操作源发出，通过RS485通讯或网线与PLC控制器相连通，PLC控制器收到停止信号通过RS485通讯方式控制变频器停机，泵随变频电机按照变频器设定的停机减速曲线减速停转。

2.按下PLC控制柜面板上的“急停”按钮，PLC控制器IO口收到信号保持停机（不允许启动）——防止停机后的误操作。

断电

停机后，长时间不用时，按下PLC控制柜面板上的“分闸”按钮，PLC控制器收到信号控制继电器断开接触器线圈的电，接触器断开变频器主电源。然后，断开断路器总开关。

E-M应急模式的操作步骤如下：

1.上电后，一切准备就绪，首先，确认PLC控制柜的“模式”转换开关处于此模式下，此时，PLC控制器相应IO口检测到“模式”转换开关的状态，经程序处理，PLC控制器IO输出控制相应继电器接通变频器的相应DI口端子（变频器中参数设定为切换端子控制或通讯控制的DI功能端子），此时，变频器被设定为以端子方式（即DI口输入）为启停控制命令源，以模拟量输入为频率设定源；

2.确认“手动调速”电位器手轮指针位于刻度盘的零位；

3.按下“启动”按钮，按钮的状态送入PLC控制器的IO输入口，经过PLC控制器处理后，PLC控制器的IO口输出控制相应继电器闭合，继电器的常开触点接通，连接电磁阀线圈的继电器使管路上的电磁阀打开，连接变频器DI口的继电器使变频器启停DI口获得ON信号而启动；

4.旋转“手动调速”电位器，改变电位器阻值，从而改变输入变频器的模拟量AI1的电压值，改变变频器的输出频率，变频器输出频率AO1连接至频率表，在频率表上可以直接看到输出值。 PLC控制器通过RS485通讯读取电压表、电流表、485IO板、变频器的相关数据，并将数值通过网线交换机送显在HMI相应的位置。管路流量测量变换器上安装的编码器的脉冲信号送入PLC控制器后，PLC控制器通过高速计数器、定时器中断将脉冲信号转换成实时流量（采样周期为250ms）和分钟流量（每分钟累计脉冲转换），并将数值通过网线送显在HMI触摸屏相应的位置。

5.操作者可以通过两种操作方式获得所需的流量：

首先，调节流量都是通过调节变频器输出频率实现的，变频器的输出频率值在三个位置可以观察到，一是变频器本体的液晶屏上，二是面板的频率表上（此为变频器AO1模拟量输出连接至变频表，在变频器参数设置中设定为变频器的频率输出实际值），三是面板上的HMI触摸屏上（此为PLC控制器通过RS485通讯读取变频器的频率输出值，并通过网线送显在HMI），三处均显示变频器的输出频率值，一般情况，观察HMI触摸屏上的数值即可。异常情况，比如，当调节转动电位器，所观察的频率值无变化或无显示时，三者可以做对比，以变频器本体液晶显示值为准。

其次，由于油泵的转速——流量特性具有较好的线性度，调节流量只需按线性比例计算出预期流量对应的频率值，然后，再小范围修正即可。

调节并获得所需流量的两种方式——a.调节流量后，HMI触摸屏上显示的实时流量和分钟流量值均有显示，且两者数值偏差在较小允许范围内，可以按照显示“分钟流量”的值为准，如果，未达到预定流量，则可以继续调节至预期流量；b.调节流量后，HMI触摸屏上没有显示实时流量和分钟流量值（比如编码器故障等脉冲丢失等等），可以在流量测量变换器表盘处以秒表计时读数，记录3次后，求平均值得出，以此继续调节至预期流量。

6.停止操作——旋转“手动调速”电位器手轮指针位于刻度盘的零位，变频器的模拟量输入为0，输出频率按照内部设定的减速曲线逐渐减小至0，电机和泵转速逐渐降低为0。按下“停止”按钮，按钮的状态送入PLC控制器的IO输入口，经过PLC控制器处理后，PLC控制器的IO口输出控制相应继电器断开，继电器的常开触点断开，连接电磁阀线圈的继电器使管路上的电磁阀关闭，同时，连接变频器DI口的继电器使变频器启停DI口获得OFF信号而停止。（注：操作电位器旋转至零位和按下“停止”按钮，两者的操作顺序可以互换，即先按下“停止”按钮再操作电位器旋转至零位也是可以的。）

MX-1本地手动模式的操作步骤如下：

1.上电后，一切准备就绪，首先，确认PLC控制柜的“模式”转换开关处于此模式下，此时，PLC控制器相应IO口检测到“模式”转换开关的状态，经程序处理，PLC控制器IO输出控制相应继电器断开变频器的相应DI口端子（变频器中参数设定为切换端子控制或通讯控制的DI功能端子），此时，变频器被设定为以通讯方式为启停控制命令源，以通讯方式为频率设定源；

2.确认“机型选择”转换开关手柄标记所处位置的机型流量与被测机型或设备的额定流量相符。

3.按下“启动”按钮，按钮的状态送入PLC控制器的IO输入口，经过PLC控制器处理后，PLC控制器的IO口输出控制相应继电器闭合，继电器的常开触点接通，连接电磁阀线圈的继电器使管路上的电磁阀打开，同时，PLC控制器通过RS485通讯向变频器发出启动命令，变频器收到启动信号而启动；

4.旋转PLC控制柜面板上“流量点”转换开关来达到切换试验所需的流量点的流量。PLC控制器检测到“机型选择”和“流量点”转换开关所设定机型和流量点，并将其转换为对应变频器输出频率的标定值，以RS485通讯向变频器发送频率设定值，变频器收到后，输出相应频率，电机达到相应转速，油泵的流量达到相应值；

注：“机型选择”和“流量点”转换开关的状态都是通过485IO板将数字量开关信号存储为对应数值，PLC控制器以RS485通讯方式循环读取485IO板相应寄存器的值；

PLC控制器中存储着所有机型和机型对应的流量点的流量值，以及流量值所对应的变频器输出频率值；

PLC控制器通过RS485通讯读取电压表、电流表、485IO板、变频器的相关数据，并将数值通过网线交换机送显在HMI触摸屏相应的位置；

管路流量测量变换器上安装的编码器的脉冲信号送入PLC控制器后，PLC控制器通过高速计数器、定时器中断将脉冲信号转换成实时流量（采样周期为250ms）和分钟流量（每分钟累计脉冲转换），并将数值通过网线送显在HMI触摸屏相应的位置；

此模式下，采用两种预设流量给定方式，即流量偏差修正给定方式和测定频率直接给定方式。

流量偏差修正给定方式采用流量——频率比值25做为调速调流量的基础值，采用管路流量测量变换器的编码器脉冲信号做反馈，在HMI触摸屏界面上实时流量值和分钟流量，以此对比设定的流量值与实际流量值的偏差情况，程序中自动根据各流量点的允许流量偏差决定是否进行当前流量的修正，以及特定情况的流量不修正。

测定频率直接给定方式是将预设7种机型（此处的机型是按流量范围分类划分）的42个流量点（每种机型6个流量点）进行人工测定——记录流量与频率（转速）的对应值，将测定值的流量点相对应的频率保持到PLC存储器中，在默认控制时，即采用此值。如需修改，可在HMI触摸屏中进行设置。

无论，何种控制模式，若选定有编码器流量值反馈，则流量偏差在限定条件满足时，就会在HMI触摸屏人机界面上做出相应提示或报警。

5.暂停操作——将“机型选择”或“流量点”转换开关旋转置于标示的零位即可。继续使用，可以先将“机型选择”和“流量点”转换开关切换至所需机型和机型所需测试的流量点即可。

6.停止操作——按下“停止”按钮，按钮的状态送入PLC控制器的IO输入口，经过PLC处理后，PLC的IO口输出控制相应继电器断开，继电器的常开触点断开，连接电磁阀线圈的继电器使管路上的电磁阀关闭，同时，PLC控制器通过RS485通讯向变频器发出停止命令，变频器收到停止信号而停止。

BT-1 本地按钮模式的操作步骤如下：

1.同 MX-1本地手动模式的操作步骤1；

2.同 MX-1本地手动模式的操作步骤3；

3.以三个按钮按下的组合数值（二进制值），对应7个不同的流量值，每次按钮按下并松手后，PLC控制变频器调节泵输出不同流量。按钮的状态送入PLC控制器的IO输入口，按下对应数值的预设流量存储在PLC控制器中（通过触摸屏可以更改），经过PLC处理后，PLC控制器通过以RS485通讯向变频器发送频率设定值。

4.停止操作同MX-1本地手动模式的操作步骤6。

AT-1 本地触控模式的操作：

HMI触摸屏与PLC控制器通过网线通讯，PLC控制器通过RS485通讯控制变频器启停和频率给定调节电机转速。与MX-1本地手动模式相比，仅频率设定和启停命令改由HMI为操作源，其余相同。

MX-2 外部手动模式的操作：操作源在外部远程，操作方法类同“MX-1本地手动模式”。

BT-2 外部手动模式操作：操作源在外部远程，操作方法类同“BT-1本地手动模式”。

AT-2 外部手动模式操作：操作源在外部远程，操作方法类同“AT-1本地手动模式”。

Claims (3)

1.一种应用在加油机检验中的多功能流量调节***，***包括电源、PLC变频控制柜、编码器、电磁阀、加油机、变频电机、流量测量变换器及油罐，其特征是：所述PLC变频控制柜的输出端分别与变频电机、电磁阀连接，所述流量测量变换器配套安装有编码器，编码器的脉冲信号通过导线和接线端子连接至PLC变频控制柜内的PLC输入端，所述变频电机连接有油泵，油泵的输出端至加油机之间的出油管上依次设有压力表、电磁阀和流量测量变换器和球阀；加油机的输出端通过回油管与油罐输入端连接，并在回油管上加装有计量罐；油罐的输出端与油泵连接，并在油罐与油泵之间的管道中设有过滤器。

2.根据权利要求1所述的应用在加油机检验中的多功能流量调节***，其特征是：所述出油管和回油管之间还设有溢流阀。

3.根据权利要求1所述的应用在加油机检验中的多功能流量调节***，其特征是：所述PLC变频控制柜包括有电压表、电流表、功率表、频率表、按钮、转换开关、电位器、HMI触摸屏，互感器、断路器总开关、接触器、变频器、交换机、485IO板、PLC控制器及继电器组成；所述电源与断路器总开关连接，变频器主电源从断路器总开关的下端连接至接触器上端，再由接触器下端接至变频器主电源输入端，变频器输出端连接至变频电机；所述485IO板上设有RS485接口，RS485通讯的通讯协议遵循Modbus RTU通讯协议，各器件的485口由端子和双绞屏蔽线相连；所述转换开关由模式、机型选择和流量点三部分构成，转换开关中的模式控制端与PLC控制器的IO输入端连接，转换开关中的机型选择和流量点控制端分别连接至485IO板，机型选择、流量点转换开关的状态经过485IO板以RS485通讯方式传送至PLC控制器，PLC控制器上的485口以RS485通讯方式传送至电压表和电流表，所述PLC控制器的IO输出端与继电器控制板的输入端连接，继电器的输出端分别与电磁阀、接触器线圈和变频器的DI端连接；所述互感器副边一端与电流表输入端连接，电流表输出端与功率表的电流输入端连接，功率表的电流输出端连接至互感器副边的另一端，互感器副边的另一端可靠接地；变频器的模拟量AO1输出端与频率表连接，变频器的模拟量AI1输入端与电位器连接；所述交换机通过网线分别与HMI和PLC控制器上的网口端连接，所述与流量测量变换器连接的编码器与PLC控制器的IO输入端连接；PLC控制器的IO输入端还连接有按钮。