涡街流量计PLC计算方法及应用分析

前言

涡街流量计是一种*应用于工业过程控制中的流量测量仪表。当流体流经涡街流量计的涡街发生体时，会产生交替的漩涡街，由此产生的压力波动传到感应片，转换为电信号。通过对电信号的处理，可以计算出流体的流量。那么，如何利用PLC（可编程逻辑控制器）来计算和处理涡街流量计的信号，并实现流量测量和控制功能呢？这就需要了解涡街流量计的原理、信号处理过程，以及PLC的计算和控制方法。

涡街流量计的原理及信号处理

涡街流量计是根据卡曼涡街原理来测量流体的流量。当流体中产生交替的漩涡街时，感应片上便会产生交变的涡街频率信号。这个信号的频率f与流速v成正比，与涡街发生体的迎流直径d和漩涡脱落的漩涡街系数K有着如下关系：

f=Kv/d

其中，K值是根据流体性质和发生体形状确定的常数。

通过对信号的处理，可以得到流量Q：

Q=Cfd2/2Kv*f

其中，Cf为校正系数。

因此，测量流量只需测量频率f即可。

涡街流量计的信号处理过程一般包括信号调理、滤波、放大、整形等步骤。经过处理后的信号可以用于流量计算和控制。

PLC计算方法

PLC是工业过程控制中常用的自动化控制设备。它可以接收涡街流量计的信号，并进行流量计算和控制。PLC计算涡街流量计流量的方法主要有两种：脉冲计数法和频率计数法。

脉冲计数法：PLC通过计数输入通道来统计一定时间内的脉冲数，并根据时间计算出脉冲频率，进而计算出流量。这种方法适用于脉冲信号比较稳定的情况。

频率计数法：PLC通过高频计数器来直接测量脉冲信号的频率，并根据频率计算出流量。这种方法适用于脉冲信号频率较高或有瞬变的情况。

计算程序设计

根据上述计算方法，可以设计PLC的计算程序。以PLC的脉冲计数法为例，程序设计流程如下：

定义变量：定义输入信号脉冲数、时间间隔、流量等变量。

计数脉冲：利用PLC的计数输入通道，在设定的时间间隔内统计脉冲数。

计算频率：根据脉冲数和时间间隔计算出脉冲频率。

计算流量：根据脉冲频率和K值、d值、Cf值等参数计算出流量。

输出结果：将计算得到的流量值输出到PLC的指定寄存器或显示在人机界面。

应用案例分析

某化工企业需要对一条输送天然气的管道进行流量测量和控制。管道直径为300mm，压力为0.6MPa，温度为25℃。采用涡街流量计和PLC来实现流量测量和控制。

流量计选型：根据管道直径和流体性质，选择适合天然气测量的涡街流量计，例如型号为LUGB-100的智能型涡街流量计。该流量计的测量范围为5-100m3/h，工作压力为0-1.6MPa，K值为0.75。

PLC选型：根据系统要求和现场情况，选择一款具有脉冲计数功能的PLC，例如型号为S7-1200的PLC。

系统设计：将涡街流量计安装在管道上，并通过电缆与PLC连接。在PLC中设计计算程序，读取涡街流量计的脉冲信号，并根据上述计算方法计算出天然气的流量。

控制策略：根据实际需求，设定流量控制策略。例如，当流量超过设定的上限时，PLC输出信号控制阀门关闭一定比例，以减少流量；当流量低于下限时，PLC输出信号控制阀门打开一定比例，以增加流量。

通过上述案例分析，可以看到涡街流量计和PLC在流量测量和控制中的应用。通过对涡街流量计信号的处理和计算，PLC可以实时监测流量变化，并根据控制策略调节流量，确保天然气输送过程的安全和稳定。

注意事项

在使用PLC计算和处理涡街流量计信号时，需要注意以下几点：

信号调理：涡街流量计输出的信号一般为毫伏级或伏特级的弱电信号，需要经过信号调理模块将信号转换为PLC可识别的电平信号。

滤波处理：涡街流量计的信号可能包含高频噪声或干扰，需要在信号处理过程中加入滤波电路或在PLC程序中加入滤波算法，以去除噪声和干扰。

流量换算：涡街流量计的输出信号一般为频率信号，需要根据上述公式计算流量。在计算时需要注意单位换算和参数设置，确保计算结果准确。

现场调试：在实际应用中，需要对PLC计算的流量值进行现场调试和验证。可以通过比较PLC计算值和标准流量计的测量值来校准PLC的计算结果。

结语

总之，涡街流量计PLC计算是工业过程控制中常见的一种测量和控制方法。通过对涡街流量计信号的处理和计算，PLC可以实时监测流量变化，并根据控制策略调节流量，确保工业过程的安全和稳定运行。在应用中，需要根据实际情况选择合适的流量计和PLC，并设计合理的计算程序和控制策略。同时，注意信号调理、滤波处理、流量换算和现场调试等环节，确保计算结果准确可靠。