專利名稱：多路微機(jī)油脂動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用計(jì)算機(jī)程序控制油脂流量計(jì)量的技術(shù)領(lǐng)域。
目前國內(nèi)油脂流量計(jì)量，還使用人工檢測(cè)和稱重兩種傳統(tǒng)的計(jì)量方式。人工檢測(cè)用于油罐火車、汽車、大桶裝，計(jì)量用稱重，無論哪種方式計(jì)量，都存在著嚴(yán)重的弊端，一是準(zhǔn)確度低，檢測(cè)法計(jì)量在鐵路罐車中需相當(dāng)一段時(shí)間待消除油品中氣泡后才能檢測(cè)，再經(jīng)復(fù)雜的換算，才得到最終結(jié)果，由于計(jì)量不準(zhǔn)，人為誤差等因素，一般準(zhǔn)確度大于5‰。二是浪費(fèi)大。檢測(cè)法和稱重法均無法使油品定量裝卸，人工方法添加和抽取，在操作過程中難免撒、漏，既造成浪費(fèi)，又污染環(huán)境。三是勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。在裝桶操作中，需要經(jīng)過從汽車上卸空桶，稱皮、人工裝油、稱重，再將滿桶油裝上車等工序。大桶灌滿油后重量通常在200公斤左右，采用人工搬運(yùn)，操作繁雜，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。四是在油脂調(diào)撥中，因沿用傳統(tǒng)的計(jì)量方式所導(dǎo)致的商務(wù)糾紛越來越多。
目前，還有少許部分地區(qū)開始采用微機(jī)技術(shù)，但僅限于一臺(tái)加一條管線的簡(jiǎn)單控制。經(jīng)中國科學(xué)院技術(shù)情報(bào)研究所對(duì)美、蘇、英等國及國內(nèi)1950～1991年間的科學(xué)文獻(xiàn)專題檢索，檢出相關(guān)文獻(xiàn)七篇，經(jīng)分析、比較，未發(fā)現(xiàn)具有本發(fā)明油脂計(jì)量的裝置。
本發(fā)明的目的是提供一套用計(jì)算機(jī)程序控制的油脂流量計(jì)量的方法和設(shè)備。
本發(fā)明是采用下面措施來達(dá)到的本發(fā)明是采用如下數(shù)學(xué)模型及程序步驟來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)油脂(品)流量計(jì)量(計(jì)算質(zhì)量)的控制。
GT＝nk[ρ20+β(20-t)]G＝ΣGTG-被測(cè)油脂質(zhì)量(kg)GT-被測(cè)油脂一段時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量(kg)n-流量計(jì)的脈沖數(shù)k-脈沖當(dāng)量(比例因子)ρ20-油脂在20℃時(shí)的密度值β-油脂的溫度系數(shù)t-隨機(jī)采樣的溫度參數(shù)確定n-根據(jù)管徑與溫度變化的快慢決定多少體積采集計(jì)算。
如Φ15mm管徑的流量計(jì)取n＝100～150Φ40～Φ50mm的流量計(jì)n＝100～50Φ80～Φ100mm的流量計(jì)n＝10～50k-是根據(jù)用重量法算定流量計(jì)后測(cè)出的每個(gè)脈沖當(dāng)量值。系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)定在0.00010～99999范圍內(nèi)設(shè)定。
Φ15mm流量計(jì)k≈0.015Φ40mm～Φ50mm流量計(jì)k≈0.1Φ80mm～Φ100mm流量計(jì)k≈1ρ20-是根據(jù)各單位化驗(yàn)室用萬分之一的比重天平做出的。
油脂的比重大約在0.88000～0.93000左右。
β-溫度修正系數(shù)的確定是根據(jù)采集的100余個(gè)油樣中測(cè)試后，找出各種油脂(品)的溫度修正值。
如豆油-β＝0.00058菜子油-β＝0.00063葵花油-β＝0.00064花生油-β＝0.00060烹調(diào)油-β＝0.00062t-油脂(品)一般在+10℃以下易產(chǎn)生半固態(tài)油脂(品)動(dòng)態(tài)計(jì)量一般選在+10℃～+80℃范圍內(nèi)，微機(jī)采集范圍在+0℃～+255℃。
此數(shù)字模型原理簡(jiǎn)單、明確、實(shí)用，既考慮了溫度對(duì)油脂(品)密度的影響，又提供了脈沖當(dāng)量改變的靈活性，從而提高了油脂計(jì)算的精度。
軟件程序用匯編語言編制，適應(yīng)隨機(jī)控制的需要。能達(dá)到工程控制的需要。
本發(fā)明的油脂流量計(jì)量控制系統(tǒng)包括手動(dòng)操作箱、溫度變送器、流量變送器、泵驅(qū)動(dòng)器、氣電轉(zhuǎn)換器、油泵以及供電源;計(jì)算機(jī)部分包括中央數(shù)據(jù)處理器CPU、A/D接口數(shù)據(jù)總線、打印機(jī)、顯示器、鍵盤、供電源。


圖1是本發(fā)明裝置的油脂(品)流量計(jì)量控制圖。
圖2是本發(fā)明的油脂(品)流量計(jì)量工藝流程圖。
圖3是本發(fā)明裝置顯示屏上油脂(品)流量控制顯示圖。
圖4、圖5是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序控制油脂(品)流量計(jì)量總框圖。
圖6是本發(fā)明油脂(品)流量計(jì)量計(jì)算過程框圖。
圖7、圖8是本發(fā)明油脂(品)流量計(jì)量計(jì)算控制框圖。
圖9是本發(fā)明的整形電路框圖。
圖10本發(fā)明的整形電路原理圖。
圖11是本發(fā)明的功率驅(qū)動(dòng)原理圖。
圖12是本發(fā)明的CTC接口系統(tǒng)圖。
圖1是本發(fā)明的油脂(品)流量計(jì)量控制總框圖(1)打印機(jī) (2)鍵盤 (3)顯示器 (4)打印驅(qū)動(dòng)(5)12″CRT顯示卡 (6)內(nèi)存RAM (7)時(shí)鐘(4MHZ) (8)CPU(9)內(nèi)存EPROM (10)STD數(shù)據(jù)總線(56線)(11)通用高速八位A/D變換器 (12)CTC/P10接口(13)I/O接口 (14)供電電源 (15)溫度變送器(16)、(17)、(18)整形板(19)功率驅(qū)動(dòng)電路(20)溫度傳感器 (21)、(22)、(23)流量表(24)、(25)、(26)電(氣)動(dòng)閥門 (27)油泵其中計(jì)算機(jī)部分包括多功能CPU，多功能單色鍵盤顯示器，通用高速八位A/D，光電隔離開關(guān)量打印接口，雙CTC/P10接口，I/O輸入輸出接口，STD數(shù)據(jù)總線信號(hào)匹配。
在本發(fā)明中采用將溫度模擬時(shí)經(jīng)溫度變送器送到A/D變換器，流量變送器的流量值經(jīng)整形電路送到CTC接口，功率驅(qū)動(dòng)電路作雙向驅(qū)動(dòng)接到I/O接口。
溫度變送器采用PN結(jié)溫度傳感器做的測(cè)溫探頭，溫度變送器的型號(hào)規(guī)格TV-1(輸出0-5V+10～60℃)。
流量變送器采用LC-12橢圓齒輪流量計(jì)，此流量計(jì)誤差曲線較平緩，適應(yīng)性強(qiáng)，并根據(jù)油脂(品)品種，在流速為最佳區(qū)域內(nèi)可調(diào)整橢圓齒輪流量計(jì)的調(diào)整齒輪部分。
氣電轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器采用型號(hào)K25D2-8規(guī)格Φ8mm。
功率驅(qū)動(dòng)電路采用電磁閥門。固態(tài)繼電器組成。
圖2是本發(fā)明油脂(品)流量計(jì)量工藝流程圖。
油品(脂)從貯油罐A經(jīng)油泵DJ溫度變送器T，手節(jié)門SF，止回閥ZHF，再分八路分別經(jīng)過手節(jié)門SF1-8、過濾器GL1-8、流量計(jì)(變送器)LC1-8、電磁閥DF1-8、手槍節(jié)門SQF1-8，手槍節(jié)門SQF安裝在出油口由發(fā)油員控制，油脂(品)經(jīng)SQF流入分裝罐(桶)Z，T溫度變送器、QY汽泵。A為油罐圖3是本發(fā)明裝置的顯示屏上油脂(品)流量計(jì)量控制系統(tǒng)顯示圖。它顯示8路發(fā)油的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，操作員通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)顯示屏可以看到油脂(品)從貯油罐A經(jīng)泵D分別送到8路油管，經(jīng)過節(jié)門F，過濾器G，顯示流速數(shù)據(jù)(kg/分)電磁閥DF流到分裝桶1-8，顯示分裝桶中的油脂(品)重量(kg)。A為油罐。
圖4、圖5是本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序控制油脂(品)流量計(jì)量的總框圖。
油脂(品)流量計(jì)量方法步驟如下(1)測(cè)量油脂(品)的溫度;
(2)測(cè)量管道中油脂(品)的流量;
(3)由計(jì)算機(jī)計(jì)算出一段時(shí)間的流速;
(4)由流量計(jì)單位時(shí)間流量乘以一段時(shí)間得出油脂(品)的體積量。
圖6是圖4、圖5中油脂(品)流量計(jì)量的一部分具體計(jì)算過程。
公式中n的取值是根據(jù)流量計(jì)的大小和工藝要求而定。k值的選取是在貯入油品時(shí)程序安排選定的。G′表示每次累加后的重量值。
首先將各品種油，如花生油、茶仔油、葵花油、芝麻油等在20℃時(shí)的密度真值表存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，溫度變送器采用PN結(jié)材料制成的溫度傳感探頭，當(dāng)油脂(品)流經(jīng)探頭時(shí)，計(jì)算機(jī)定時(shí)將溫度t進(jìn)行采樣，經(jīng)A/D變換器變換成數(shù)字形式的溫度值。由流量變送器測(cè)出油脂(品)流量Q，并將油脂(品)流量轉(zhuǎn)換成電脈沖，經(jīng)整形電路后，經(jīng)CTC送到計(jì)算機(jī)。再由計(jì)算機(jī)測(cè)出油脂(品)流經(jīng)的一段時(shí)間(單位時(shí)間)和流量Q得出油脂(品)在單位時(shí)間的體積量(V);V＝Q.t。
在計(jì)算機(jī)中的步驟如圖6所示的框圖。計(jì)算機(jī)采集溫度是16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制溫度t′，先計(jì)算t＝20-t′。由鍵入計(jì)算機(jī)中的β值，計(jì)算β.t，再計(jì)算ρt＝ρ20-βt。下面是將需要裝的桶的值鍵入計(jì)算機(jī)(分裝單位鍵入)，判別分裝容器(待裝油脂的容器)。從CTC取出脈沖數(shù)，是人根據(jù)管徑給出的n(排入程序中)，如100～150是3秒鐘算一次溫度，取脈沖當(dāng)量值k，計(jì)算體積V＝n.k，再計(jì)算單位重量g1＝Vρt與前次累加重量值G′相加得G＝G′+g1，計(jì)算機(jī)中斷處理一次。
圖7、圖8是圖4、圖5中油脂(品)流量計(jì)量的另一具體計(jì)算過程。
圖中計(jì)算如下設(shè)定分桶重量(如100kg)，分桶重量減去一個(gè)給定數(shù)gn，gn是大于一次中斷重量的值。G分比是一個(gè)分桶重量G標(biāo)減去gn的值(如分桶重為100kg，gn＝12kg，G分比為100-12＝88kg)。
油品總重量G′總＝∑G分桶重量，當(dāng)G總＜∑G分時(shí)，就進(jìn)行圖7中右邊部分程序，先判斷各發(fā)油口最后計(jì)算標(biāo)志位C＝1(設(shè)在內(nèi)存單位)。在計(jì)算過程中，n的取值要根據(jù)分桶重量(G標(biāo))減去gn的累加重量(如100kg-93kg＝7kg)得出余量G余(7kg)除以ρt得出余量的體積值V，如G余(7kg)÷ρt(0.9)≈7.8再除以k(取0.1)，如7.8÷0.1＝78得出新的n′值。將n′數(shù)量入記數(shù)器CTC，再到相應(yīng)發(fā)油標(biāo)志位C＝1，最后中斷，關(guān)閉相應(yīng)發(fā)油口。
當(dāng)G′總≥∑G分時(shí)，進(jìn)行圖8中右半部分程序，關(guān)閉所有電閥和油泵，恢復(fù)初始狀態(tài)，停電機(jī)，消除名稱、各標(biāo)志位、啟動(dòng)打印機(jī)，打印發(fā)票上的數(shù)據(jù)，最后結(jié)束。當(dāng)G′總＝∑G分時(shí)，進(jìn)行圖7中左半部分程序，關(guān)閉相應(yīng)的發(fā)油口閥門，清除標(biāo)志C，清除累加單元，分裝次數(shù)加1，總重量累計(jì)一次，返回中斷等待。上面的計(jì)算過程都已安排在計(jì)算機(jī)程序中，由程序自動(dòng)進(jìn)行。
圖9是本發(fā)明整形電路框圖。由鑒頻器(28)，單穩(wěn)態(tài)(29)，反相器(30)組成。
圖10是圖9中三部分的具體電路，BG1、BG2構(gòu)成鑒頻器。從流量變送器來的信號(hào)，經(jīng)鑒頻器，輸出為矩形方波。經(jīng)BG3、BG4構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路變?yōu)檎恼蚍讲?，輸出到反相器BG5，反相器輸負(fù)向窄方波到CTC計(jì)數(shù)器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線送到計(jì)算機(jī)。
圖10電路的周期為100/s以下，向計(jì)數(shù)輸出的窄方波為5ms。
圖11是本發(fā)明的功率驅(qū)動(dòng)電路，圖中所示為8路油管控制。SC1-SC8是電閥門，帶動(dòng)電氣閥門開關(guān)。MY31(430V)是壓敏電阻，吸收浪涌波峰電壓。電閥電源交流220V。1-8sr是固態(tài)繼電器，可控制電磁開關(guān)，油泵驅(qū)動(dòng)電(氣)動(dòng)閥。油泵繼電器線圈380V。
輸入信號(hào)為電位輸入+RV經(jīng)光電隔離后轉(zhuǎn)換成+5V送入CPU，輸出信號(hào)與輸入相反是由+5V經(jīng)光電隔離后變換+12V驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器，進(jìn)行功率放大的。
圖12是本發(fā)明的C+C計(jì)數(shù)器接口系統(tǒng)圖。圖中表示CTC板插件與整形板之間的線路連接關(guān)系。
在圖4的油脂(品)流量計(jì)量控制總框圖中，圖中左部分的操作流程是發(fā)油員先在手動(dòng)上對(duì)各管線進(jìn)行工作選擇，對(duì)需發(fā)油管線將SF手閥打開。發(fā)油員將各種數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)(微機(jī))計(jì)算機(jī)啟動(dòng)油泵并打開與開關(guān)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)的控制下，將油從油罐中經(jīng)圖2中所示的管路送到油桶(或油罐車)。
本程序采用匯編語言編制，運(yùn)行程序?yàn)閷?duì)語形式，漢字提示、程序七次對(duì)語。
具體程序如下1.操作計(jì)算機(jī)鍵盤鍵入所需內(nèi)容將油品價(jià)格、比重、日期、發(fā)油員編號(hào)、總重量、分裝重量分別存入計(jì)算機(jī)(微機(jī))內(nèi)存，以下由微機(jī)自動(dòng)處理。
2.顯示計(jì)算計(jì)算機(jī)程序?qū)⒏鶕?jù)鍵入的內(nèi)容數(shù)據(jù)對(duì)分裝次數(shù)計(jì)算，并在CRT屏幕顯示工藝流程(見圖2)。
3.初始化，對(duì)中斷型(形)式，CTC計(jì)數(shù)器，A/D溫度變送器和工作方法置入，并將計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比例因子處理。
計(jì)算方式采用定點(diǎn)計(jì)算，比例因子是根據(jù)數(shù)據(jù)的小數(shù)進(jìn)行擴(kuò)大的。
4.判斷發(fā)油口這是對(duì)發(fā)油狀態(tài)、發(fā)油信號(hào)、總重量進(jìn)行判別的循環(huán)程序。首先判別總重量，如已灌滿，說明發(fā)油結(jié)束，此時(shí)關(guān)閉所有電機(jī)、電閥，同時(shí)啟動(dòng)打印機(jī)將程序開始鍵入的七項(xiàng)內(nèi)容打印出來。如總重量不夠，則判1＃-8＃發(fā)油口開關(guān)狀態(tài)。如狀態(tài)位為發(fā)油狀態(tài)時(shí)，才啟動(dòng)電機(jī)和閥門。每一口的判斷程序相同，只要總重量不夠，此程序?qū)⒀h(huán)進(jìn)行。
5.計(jì)算中斷入口計(jì)算程序是根據(jù)管線的直徑來決定的，一個(gè)單位體積進(jìn)行一次中斷計(jì)算(如管徑為Φ50時(shí)，每10升計(jì)算一次)。程序首先判別分裝的重量是否已滿，如已滿關(guān)閉電閥。油泵的判斷決定于有無管道發(fā)油，如有管道發(fā)油則不關(guān)電機(jī)，如無管道發(fā)油則同時(shí)關(guān)閉閥門和油泵，累加一次分裝次數(shù)，則把分裝重量與累加重量相加后返回主程序，繼續(xù)判斷有無油管發(fā)油。
本發(fā)明只要發(fā)油員因機(jī)器上鍵入如油品、價(jià)格、比重、日期、發(fā)油總重量、分裝單位重量等數(shù)據(jù)后，發(fā)油員要控制發(fā)油口的操作開關(guān)，機(jī)器即可自動(dòng)操作。由于它采用了計(jì)算機(jī)程序控制油脂流量計(jì)量，大大提高了發(fā)油精度，從原來手工操作精度大于5‰，到本發(fā)明可達(dá)±2‰，它改善了發(fā)油的工作環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了油品的浪費(fèi)，它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，自動(dòng)控制，縮短了發(fā)油時(shí)間，提高了工作效率?？梢源蟠蟮赝茝V到各油站進(jìn)行應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種使用計(jì)算機(jī)程序控制的油脂流量計(jì)量方法。其特征在于，如下步驟①測(cè)量油脂的溫度；②測(cè)量管道中油脂的流量；③計(jì)算機(jī)對(duì)油脂溫度定時(shí)采樣，并將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，計(jì)算在采樣溫度下的油脂密度值；④判別待裝容器。從計(jì)算機(jī)的CTC取出脈沖數(shù)，由脈沖當(dāng)量k，累積重量并計(jì)算體積；⑤由計(jì)算機(jī)計(jì)算出一段時(shí)間和流速，由流量的單位時(shí)間流量乘以一段時(shí)間，得出油脂的體積量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計(jì)算機(jī)程序控制油脂流量計(jì)量的方法，其特征在于，用溫度測(cè)量?jī)x或溫度變送器測(cè)量油脂的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的油脂流量計(jì)量的方法，其特征在于用流量計(jì)或流量變送器測(cè)量管道中的油脂的流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的油脂流量計(jì)量的方法，其特征在于由溫度變送器將其測(cè)出的油脂溫度經(jīng)A/D變換器變換成數(shù)字量，計(jì)算機(jī)對(duì)其采樣，并根據(jù)存儲(chǔ)器中的密度真值表和溫度修正系數(shù)，計(jì)算在采樣溫度下的油脂密度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的油脂流量計(jì)量的方法，其特征在于判別分裝容器(發(fā)油器)的標(biāo)志位，從計(jì)數(shù)器CTC取出脈沖數(shù)，再讀出脈沖當(dāng)量值K，累加重量并計(jì)算體積。
6.一種使用計(jì)算機(jī)程序控制的油脂流量計(jì)量的控制系統(tǒng)包括手動(dòng)操作箱、溫度變送器、流量變送器、泵驅(qū)動(dòng)器、氣電轉(zhuǎn)換器、油泵以及供電源;計(jì)算機(jī)部分包括中央數(shù)據(jù)處理器CPU、多功能單色鍵盤顯示器、通用高速八位A/D變換器、光電隔離開關(guān)量、打印接口、雙CTC/P10接口、I/O輸入接口、STD數(shù)據(jù)總線;其特征在于采用機(jī)溫度變送器和溫度傳感器測(cè)量油脂溫度，整形電路整形并變換成脈沖送到CTC計(jì)數(shù)器，以及功率驅(qū)動(dòng)電路連接I/O電路和電(氣)動(dòng)閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6控制系統(tǒng)，其特征在于采用TV-1溫度變送器和PN結(jié)測(cè)溫探頭測(cè)油脂溫度，在+10～60℃輸出0～5N模擬值到A/D變換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的控制系統(tǒng)，其特征在于整形電路由鑒頻器，單穩(wěn)態(tài)電路和反相器組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的控制系統(tǒng)，其特征在于功率驅(qū)動(dòng)電路由電閥、壓敏電阻和固態(tài)繼電器組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種計(jì)算機(jī)程序控制油脂(品)流量計(jì)量的方法，解決在油脂發(fā)放過程中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少油脂的浪費(fèi)以及改善發(fā)油工作環(huán)境，提高工作效率。本發(fā)明采用溫度測(cè)量?jī)x測(cè)油脂的溫度、流量計(jì)測(cè)量管道中油脂的流量、計(jì)算機(jī)定時(shí)采樣，通過程序步驟、計(jì)算出單位時(shí)間流量和油脂的體積量，得到油脂的重量。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、油脂精度可達(dá)±2‰。
文檔編號(hào)G01F1/708GK1067506SQ9210413
公開日1992年12月30日 申請(qǐng)日期1992年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月5日
發(fā)明者魏淑玉, 李鳳翔, 張風(fēng)滿, 劉彤, 陳儉, 張立興 申請(qǐng)人:北京市油脂公司