1 引言
随着莱钢能源网的改造，生产现场需要大量流量仪表，为此莱钢自动化部适时开发出了具有自主知识产权的3c智能网络型流量计。它的开发应用成功，不仅满足了莱钢内部的生产需要，而且还占领了外部仪表市场，为自动化部创造了经济效益，效果显著。
2 3c智能流量仪系统结构
3c智能流量计由5部分构件组成，即人机交互构件、输入/输出接口构件、系统协调构件、网络通讯构件、供电系统构件。其系统结构框图如图1所示。
2.1 输入输出接口
输入输出接口构件是一个独立单元，有三路模拟量输入，一路数字量输入，一路模拟量输出，一组继电器接点输出，一个串行通信接口。主要完成读入信号采集、计算;数据存储和实时流量值的输出，并通过内部通讯总线完成数据的上传和系统参数的下载。4～20ma的输入信号经电流/电压转化(i/v)电路转换成12 位模数(a/d)转换电路相匹配的电压值。由多路12位a/d转换电路转换成数字量送至cpu。经cpu处理后的数据分三路送出:一是送非易失ram存 储;一是送给经光电隔离电路通过12位数模(d/a)转换电路转换成模拟电压,s再经电压/电流(v/i)转换成4～20ma标准电流信号输出;第三路通 过串行口上传给系统协调板。
时钟电路既作系统基准时钟，同时又作为系统的日历时钟。其结构原理如图2所示。
2.2 人机交互构件
人机交互构件是完成人与仪表之间交流信息的窗口，其结构原理图如图 3所示。
为了提供更多的显示信息，采用三种显示方式:以4位led作为数据窗口，显示用户最关心的实时参数，如温度或流量。
用64×128点像素的 液晶显示器显示实时数据、编程参数、日历时钟以及用户编程时的交互提示信息。用6只led作为仪表状态提示信息，包括电源正常提示、故障报警提示、网络通 讯状态提示以及数据显示窗口当前显示数据的属性提示等。
键盘采用符号化键名方式，可以确保在不同工作模式下的操作一致性，以减少用户使用时对键盘 属性记忆的负担。
2.3 网络通讯构件
根据设计要求，仪表的通讯要符合modbus协议，网络通讯构件要完成数据上网的加载和从网上下载数据的任务。由于实时性要求，必须有一个cpu单独处 理，其结构原理如图4所示。
cpu通过数据总线(dbus)和控制总线(cbus)与系统协调构件进行交流。经光耦通过通信接口电路(max485)挂接在通信网上，与网络上位机交互完成远程数据传输和下载。
2.4 系统协调构件
系统协调构件是整个仪表中心枢纽，起着统驭系统运行机制，协调各构件工作状态的作用。就结构而言，系统协调构件较为简单，其工作原理:通过显示构件完成人 机交互功能，通过串行总线与输入/输出(i/o) 构件交换数据信息，经统计计算，将累积量经dbusⅱ总线的时、日、月三种格式存放在sram中以备查询使用，对i/o构件的工作参数备份，以构成仪表运 行参数的双重保护模式。由dbus和cbus总线完成与通信构件的信息交流。
当系统由不明之因发生死机时，watchdog(系统运行监控时钟)将对系统协调构件的主cpu复位，主cpu复位后，通过sysrest系统复位控制 线，对整台仪表进行初始化复位、运行参数重装，从而保证了系统可靠运行。
其结构框图如图5所示:
2.5 供电系统构件
供电系统构件，为系统提供多路电源。以实现输入输出信道的隔离。
设计为宽限开关式稳压电源，使仪表供电在ac130v～260v范围内不损失精度。
3 3c流量计功能及操作
3c智能流量仪能够对蒸汽煤气等多种介质根据选定的模型自动补偿，并完成瞬时流量的计算及累计量积算功能。流量仪具有报警输出功能，报警上、下限可编程，内置modbus协议，可方便的组成modbus数据网。
3.1 操作面板
3c流量仪采用双示窗设计，能够显示瞬时流量、补偿压力、补偿温度、累计流量，并具有电流检查功能。配有5个按键，采用汉化菜单式人机界面，通过按键可以 查看和修改各种编程参数和时间日期，并对编程参数提供密码保护。本机内置高精度时时时钟，掉电状态参数不丢失，并且时钟正常运行。
(1) led显示窗口:以四位led显示，可在瞬时流量，补偿温度，补偿压力 或变送输出电流之间切换。
(2) lcd显示窗口:测量状态，用以显示流量信号，补偿压力，补偿温度的瞬时值及流量积算值，编程状态，用于显示菜单及修改各种参数。
(3) 本机键盘:编程键:用于进入/退出编程或查
询等状态
移位键:编程时用于移动光标
增量下移键:菜单选择时用于下移
菜单，编程时用于改变参数或内容
确认键:用于确认某相操作
示窗切换键:用于切换显示状态
(4)本机指示灯:
q:指示led显示窗为瞬时流 量或变送输出电流
p:指示led显示窗为当时补偿压力值
t:指示led显示窗为当时补偿温度值
pwr:电源指示灯，表明电源工 作正常
com:通讯指示灯，表明通讯端口在工作
alm:报警指示灯本机报警时点亮
(5) 操作流程图如图6所示。
4 3c智能流量计的设计特点
(1) led和lcd双屏显示，符号化操作键盘，菜单提示式汉化人机交互接口。
(2) rs-485通讯接口，内置modbus协议，可实现网络通讯;本地和远程参数修改;工作模式可组态。
(3) 内建多种数学模型，经组态可实现对气体、液体蒸汽等多种介质密度的自动补偿和流量的测量积算。
(4) 内置大容量flash ram(非易失ram)，可将一年的资料按月、日、时分别存储。
(5) 采用双重工作参数保护模式和wachdog电路，可确保工作参数不丢失和仪表失常恢复后的系统重建。
(6) 宽限开关稳压电源，确保电源电压在130v～260v变化时，系统精度不损
5 结束语
3c智能流量仪是一种采用结构化、模块化设计的新型网络型流量积算仪表，不仅性能稳定，计量精确，而且还操作简单，便于使用维护。
