一、何谓「累积流量 」、「Totalizer」?
一般来说,「Totalizer」是用来统计物质 (如流体) 转移的总量。
日常生活中我们多少都会碰到「Totalizer」的运用,例如我们到加油站加油,「Totalizer」就会是付款费用的关键。当拿起油枪,往上扳起开关,油錶就会归零;加完油后,当挂回油枪,往下扳回开关,油錶就显示我们加了多少公升的汽油并以此计费,而「加了多少公升」就是所谓的「Totalizer」,在这个情景下速度就不太重要,「总量」跟我们较有直接的关係。另外,大家每个月再抄的的水錶、瓦斯錶和电錶也都是 Totalizer,运用相同的方式计算收费金额。

「Totalizer」在流量计中,所指的是「累计流量 」功能,「累计流量 」可用于沿着特定管道所输送药液、废水、食品原料等之流量控制,以做好成本控管;精确药液剂量以控制製程反应;确保食品、药物等製造配方的一致性。此外,市场上部分电子式流量计还具备了可存取一定时间内流量累计数据的功能。
二、流量计常见的三个监测重要指标
➤ 累计流量
时间单位固定,每单位时间的长度内的所流过的流体体积。例如,每分钟排放50公升的废水,则瞬间流量就是 50 L/min。 例如,以瞬时流量 50 L/min 将废水排放出去,假设流量完全不变化,每天稳定排放时间八小时,则每一天可累积废水排放 24000 公升。
➤ 瞬时流量
是为在某个时间切点(如:微秒或毫秒)当下所测得的每分钟流量数据(LPM),然而,这数据仅为若以这瞬间流速维持一分钟,管径不变的状态下的预测流量。实际上,在一段时间内,瞬时流量可高可低,且在一个时间后,所测得的累计流量也不会与瞬时流量一致,因此,瞬时流量的数字其实并不影响一段时间后的累计流量,例如:在一段十分钟内的流量监测中,测得某毫秒的瞬时流量为 60 LPM,另一个毫秒的瞬时流量为 40 LPM,但十分钟后,看累计流量则为50LPM。
➤ 流速
单位时间内流过某截面的流体的速度被称为体积流速,其通常用于监测液体或气体流量变化的物理量。
三、日常作业中,使用者如何取得「累积流量 Totalizer」数据?
➤ 人工纪录,用14天记录功能更简便
现场人员以一定时间与频率来回流量计所安装位置监测与纪录累积流量,如果流量计安装位置较远,时间与管理成本都会提高。LORRIC蹼轮流量计提供14天的累积流量记忆,现场人员无需每天频繁往返,可以大幅减少管理与时间成本。
➤ 具备「正/ 负/ 净流量及过去14日每日累积记录」功能的 LORRIC 蹼轮式流量计
非製程设施的基础设施里,一般来说不会有PLC进行系统监控工作,LORRIC蹼轮流量计提供了下列几种流量监控数据累计:正流量/ 负流量/ 净流量,您可设定其一作为过去14日之历史数据 (数据最多可显示10位数数字)。同时,因配备备用电池,即使设备暂时断电,也可保持日期不乱。
⇒ 大幅提升使用者介面,利于人力目视的LORRIC蹼轮式流量计
➤ 透过电子讯号传输数据
人工数据记录方式不需外接其他设备或作业场所需有中央空置系统。此方式即便有着相对的即时性与可靠度(但若需计算较複杂的应用情境,也是可以使用外接的记录器来做辅助)。然而,因市场普遍流量计的萤幕在成本、体积、与设计思维等因素使得若流量计安装在难以近距离监测之位置,或现场灯光昏暗等条件下,将使得目视监测变得十分困难,而使现场人员有着高度的作业难度。
在相对较大型与先进的作业场域中,所有设备的数据均由外部装置,如:PLC (可程式化逻辑控制器) 来统筹与纪录,一般来说会以 RS485、4-20mA、或开关讯号等讯号传递方式以有线通讯方式来连接个别设备与PLC。此方式于个别设备的有线通讯配备上会有特别要求。
四、通讯传输建议
➤ 4-20mA
单一专线一般常用在接收瞬时流量数据,LORRIC 蹼轮流量计中,也可以设定为输出累积流量数据。由于使用专线,数据最为可靠快速,延迟最小,适合做对反应时间要求高的自动控制应用。
例如使用者在从事自动控制时,有时会需保证延迟的要求在千分之一秒或更低,以4-20mA传输数据即十分适合。然而,因其原理为4-20mA的电流范围内,依流量大小及预设范围,数据相应变动,因此正确的设定04-20mA的对应流量范围是数据正确性的前提。若输出值达到20mA时,需人工重置,才能再度开始搜集数据,因此相对使用此方式的使用者较少,即便如此,此方式仍可以做为累计流量的讯号回馈。
➤ RS485
传输线为一对多,数据蒐整延迟时间较长,但资料最多元,可远距离传输。
RS485传输线为一对多的连接,若使用者没有即时性的需求,RS485可以直接蒐集累计流量计上各种数据作为后续应用,适合做资料收集。但PLC工程师需依不同流量计的手册另外撰写程式来解码通讯内容。
➤ 开关讯号
最简单的方式是使用内建的可设定上下限警报监视累积量是否超过上限。
可藉由流量计所内建或中控系统警报设定功能的「数据大于类比输出电流对应上限」以及「数据小于类比输出电流对应下限」来取得「瞬时流量」是否正常的状态,但是无法取得数据。例如使用者欲设定产线上某药水之瞬时流量为60l/s 以便控制药水的注入速度与注入量,可于上下限功能设定上限62/下限61,超过或不足均会产生警报以便确认药水流量是否在正常值并妥善控制药水注入量与速度,有些机械式流量计例如配备有磁指针或磁环的面积式流量计,可单以上下限的设定来传送开关讯号,并藉以确认目前流量监测状态。如果希望透过开关讯号得到即时的累积流量数据,可以将开关讯号改为 pulse 输出,并接上PLC或是计数器,就可以得到即时累计流量。

五、「累积流量 Totalizer」的应用
我们试着以「累积里程」来比喻「累积流量」,「累积里程」提供了驾驶人认知目前该车落地至今所行驶的总里程数。通常,在行车安全与延长车辆使用寿命的考量下,在车厂建议行驶里程内进厂保养,将可确保车辆本身安全性不打折扣,并使车辆恆常如新,维持性能与美观。
「累积流量」在不同产业、不同应用中,有着不尽相同的解读,例如,在食品业,混入原料的比例,将是决定製造某些食品的味觉关键,此时,除了监控瞬时流量之外,个别原料的的累计流量数据将使得整体原料混入比例可做细微的调整与控制而达到食品製造的标准化成品。另外,在设备的使用上,累计流量还可以成为,设备定期保养的基准之一,一般来说,设备会有建议保养时间与使用量的建议,精确的累计流量纪录,可协助现场人员产线运作与定时保养时程的规划。
另外,在 LORRIC 的观点里,无论是「瞬时流量」或「累积流量」,两者均为流量计所能提供的基础数据,也是所谓的环境数据,任何需要考虑环境因素的应用或製程,此两数据也均十分重要。