CN101334457B - 一种多通道多参数电测量仪表检定系统和全自动检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道多参数电测量仪表检定系统和自动检定方法。检定系统由PC，过程校验仪，PLC，条码扫描枪组成。借助PC屏幕编辑器，定义仪表通道待检定的信号类型和幅值，离线生成仪表检定组态文件，导出的校验仪组态文件确定校验仪输出的标准信号，在待检定仪表上离线完成仪表通道配置组态文件，上传PC保存。检定时条码扫描枪读取仪表条码，PC调入对应条码的组态文件，待检定仪表从PC下载仪表通道配置文件配置仪表通道，过程校验仪依据PC指令输出标准信号，PC控制PLC进行仪表通道的切换，待检定仪表输入标准信号，其测量值以通讯方式上传PC，PC记录、判别检定结果，按用户权限进行分级管理。本发明实现了多通道多参数电测量仪表的自动检定。

Description

一种多通道多参数电测量仪表检定系统和全自动检定方法

技术领域

本发明属电测量仪表检定技术范畴，尤其涉及一种多通道多参数电测量仪表检定系统和全自动检定方法。

背景技术

工业生产过程的安全、可靠、经济运行，与测控仪表的精度和可靠性密不可分。根据各行业有关规程和国家计量法规的要求，必须对其进行定期检定。得益于半导体微电子和微处理器的技术进步，电测量仪表的测量通道不断增加，同时测量通道的多功能特性(俗称万能输入)渐成标配功能(即用户通过仪表面板操作就可实现按需配置测量通道的功能)。多通道多参数电测量仪表的检定参数和测量点繁杂，人工检定费时费力极易出错，无法适应现代生产的要求。

仪表检定自动化体现在三个方面：自动产生高精度标准信号，自动获取待检定仪表测量值和标准信号值，自动记录、处理检定结果。必须指出，仪表检定的首要指标是检定精度。现有研究工作在仪表检定结果的自动记录和处理方面相对成熟，但忽视了按用户权限进行分级管理的要求，不利于检定系统融入上一层的自动化系统；自动产生高精度多参数标准信号是仪表检定技术人员长期追求的目标，遗憾的是始终缺乏有效的技术装备；在自动获取待检定仪表测量值和标准信号值方面进行了大量研究工作，所提解决方案或基于图象识别、或基于数据采集技术。专利“一种仪表指针自动检测识别方法及自动读取方法”(ZL 200510032946.7)，“电测量指示仪表检验装置”(ZL 200620032141.2)采用摄像，图像采集，图像识别技术，解决了自动获取待检定仪表测量值和标准信号值；其缺点是设备复杂，仪表检定全过程自动化程度有限，精度不高。精度不高源自该技术的机理，仪表数字测量值映射为模拟显示时精度受损，仪表模拟显示值经图像识别转化为数字测量值时精度再次受损。专利“智能温度仪表检验仪”(ZL 200420031813.9)，“智能综合仪表校验仪”(ZL 93234893.9)则移植数字控制领域的研究成果，采用数据采集卡获取仪表测量值和标准信号值，其自动化程度不高，存在数据采集A/D(信号转换)环节使检定精度下降的缺陷。上述研究成果和有益探索具有参考借鉴价值，但存在相当的局限性。有必要在现有的研究成果基础上作进一步探索，寻找一种多通道多参数电测量仪表的高精度全自动检定方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有电测量仪表检定系统的不足，提供一种多通道多参数电测量仪表检定系统和全自动检定方法。

多通道多参数电测量仪表检定系统由配置多串口卡的PC，过程校验仪，PLC，条码扫描枪组成。PC经多串口卡分别与过程校验仪、PLC、条码扫描枪、待检定仪表的通讯接口相连，过程校验仪的输出与PLC开关量的输出端、待检定仪表通道的输入端相连，PLC与待检定仪表相连。

多通道多参数电测量仪表的全自动检定方法是检定系统在离线组态文件的基础上，进行多通道多参数电测量仪表的全自动在线检定；全自动检定方法的离线组态涉及三个组态文件：在PC组态软件屏幕编辑器上离线生成检定组态文件，确定仪表各通道待检定的信号类型和测量点的幅值；基于检定组态文件，导出检定时所需的过程校验仪标准信号类型和幅值，构成配套的离线过程校验仪组态文件，过程校验仪组态文件对仪表检定操作员是透明的。在待检定仪表上离线完成仪表通道配置组态文件，且上传至PC保存，仪表通道配置组态文件对仪表检定操作员亦是透明的；全自动检定方法的在线检定按下列步骤执行：

1)条码扫描枪读取仪表条码，PC调入对应条码的检定组态文件，过程校验仪组态文件和仪表通道配置组态文件；

2)仪表检定操作员核查检定组态文件，确认无误后启动全自动检定流程：

a)仪表检定程序扫描过程校验仪组态文件，生成仪表自动化检定全过程的PC指令；

b)依据PC指令，待检定仪表从PC下载仪表通道配置组态文件，按检定要求配置仪表通道；

c)依据PC指令，过程校验仪输出指定类型及幅值的标准信号；

d)依据PC指令，PLC将过程校验仪输出的标准信号切换至待检定仪表指定通道；

e)待检定仪表的测量值以通讯方式上传至PC，PC记录、判别检定结果，保证检定数据具有良好的一致性、完整性、朔源性和检定精度；

f)条码识别仪表ID、检定结果按用户权限进行分级管理，便于检定系统融入上一层的自动化系统。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

过程校验仪依据PC指令生成仪表检定所需的标准信号，实现了多参数标准信号源的自动生成。

为自动获取待检定仪表测量值和标准信号值，本发明的仪表检定结果以通讯方式上传PC，克服了现有仪表检定系统采用基于数据采集或图像识别等技术因信号转换对检定精度的影响。

组态技术的应用使多通道多参数电测量仪表的检定全过程自动化，确保了检定工作的规范性、朔源性和高效性。

仪表检定中引入条码技术，检定系统遵循按用户权限分级管理的原则，便于检定系统融入上一层的自动化系统。

附图说明

图1是仪表检定系统的用户管理界面图；

图2是仪表检定系统组态界面图；

图3是检定组态文件导出过程校验仪组态文件示意图；

图4是仪表检定系统结构图；

图5是三线制PT100的过程校验仪与被检仪表连线图；

图6是过程校验仪面板布置图；

具体实施方式

图7是过程校验仪面板符号说明。

下面结合附图详细说明本发明的技术路线。

如图1所示，仪表检定系统允许创建四个级别的用户：操作员级，班组长级，工程师级和系统管理员级。其中操作员的级别最低，仅有查询本人检定结果的权限；班组长可对整个班组的检定结果查询；工程师负责检定组态文件和仪表通道配置组态文件，过程校验仪组态文件则从检定组态文件中自动导出。系统管理员级别最高，承担仪表检定系统正常运行的全部工作，包括图1所示的仪表检定系统用户管理。高级别用户拥有低级别用户的权限，即检定系统遵循按用户权限进行分级管理的原则。以添加用户为例，操作如下：系统管理员登录，点击“添加”；输入用户名，用户密码，指定用户级别；点击“保存”，再点击“退出”。用户列表则用于查询与仪表检定系统有关的人员信息。

如图2、3所示，多通道多参数电测量仪表的全自动检定方法是检定系统在离线组态文件的基础上，进行多通道多参数电测量仪表的全自动在线检定；全自动检定方法的离线组态涉及三个组态文件：在PC组态软件屏幕编辑器上离线生成检定组态文件，确定仪表各通道待检定的信号类型和测量点的幅值；基于检定组态文件，导出检定时所需的过程校验仪标准信号类型和幅值，构成配套的离线过程校验仪组态文件，过程校验仪组态文件对仪表检定操作员是透明的。在待检定仪表上离线完成仪表通道配置组态文件，且上传至PC保存，仪表通道配置组态文件对仪表检定操作员亦是透明的。

工程师点击“用户登录”，正确输入用户名、密码后，“信号组态”生效；点击“信号组态”进入检定组态文件操作。

鉴于多通道多参数仪表存在全参数和指定参数两类典型检定模式，现以美控公司12通道万能模拟输入RX4000B无纸记录仪，检定3线制PT100热电阻，1～5V直流电压两种参数为例，描述仪表检定系统的离线组态流程：

●通过RX4000B面板操作生成两个仪表通道配置组态文件——PT100文件和15V文件，且上传至PC保存，仪表通道配置组态文件PT100将万能输入模块配置为PT100测量模块，仪表通道配置组态文件15V则将万能输入模块配置为1～5V电压测量模块；

●输入检定组态文件，仪表通道配置组态文件PT100；

●检定通道列表栏输入1-12(代表1至12通道)；

●特殊规定输入3(代表3线制)；

●输入标准信号参数；

●输入检定参数；

●点击“确定”。

检定仪表1～5V电压参数的组态流程与上述PT100参数类似。需要指出的是，仪表通道配置组态文件PT100需要修改为仪表通道配置组态文件15V，但检定组态文件名不变。测量点通过下拉菜单提供缺省和自定义两种选择，缺省值按行业规程取5点：下限点，零点，中点，关键点，上限点。测量次数推荐5次，即对同一通道，同一测量参数(类型和幅值)测5次，舍弃最大、最小值，取中间3个测量值的平均值作为测量值。因此，待检定仪表与检定组态文件一一对应；视检定要求，检定组态文件对应1个或多个仪表通道配置组态文件。以美控RX4000B 12通道万能模拟输入记录仪的全参数检定为例，有热电偶K，S……，热电阻PT100，Cu50，电压0～5V，1～5V，电流0～10mA，4～20mA，……等一系列仪表通道配置文件对应同一个检定组态文件。过程校验仪组态文件则从检定组态文件中导出，检定组态文件与过程校验仪组态文件一一对应。

在仪表检定系统的组态软件屏幕编辑器上生成图3左边的检定组态文件；基于检定组态文件，导出图3右边的MX825过程校验仪组态文件。仪表在线检定时，仪表检定程序扫描过程校验仪组态文件；若通道配置文件与前次检定对比发生变化，则下载新的仪表通道配置组态文件，按组态文件配置仪表通道，否则忽略；过程校验仪依据检定程序发送的过程校验仪命令，输出-200℃，0℃，200℃，500℃，800℃热电阻PT100标准信号；PLC依据检定程序发送的待检定仪表通道号，将过程校验仪输出的标准信号切换至待检定仪表的指定通道(图中指定通道为1)。

MX825命令由6个域组成，结合第一条命令说明如下：

01 10 0000 0000 0000 1011 1111 0001 1101

A  B   C      D1            D2       E

A：二进制数2位，01代表输出，10代表测量(输入)；方向位

B：二进制数2位，01代表正数，10代表负数；符号位

C：二进制数4位，扩展小数；小数位

D1/D2：二进制数8+8位，数据200(0-65535)；数据位

E：二进制数8位，信号类型14，代表Pt100；类型位

上述指令含义：输出-200.0℃热电阻Pt100信号。

本发明采用MX825多功能过程校验仪，它是一个由内置超大容量锂电池供电的、测量和输出电参数和物理参数的手持便携式仪器(参阅表1)，其精度为0.01％～0.015％。MX825既可通过面板操作，也可通过通讯口由程序控制输出和测量信号。执行图2第一条命令01 10 0000 0000 0000 1011 1111 0001 1101(指令含义：输出-200.0℃热电阻Pt100信号)电路各开关位置如下：

K1-V，K2-OUT，K3-Ω，K6-Ω，K7-Ω；K4，K5，K8位置不相关。

表1测量和输出功能一览表

如图4所示，多通道多参数电测量仪表检定系统由配置多串口卡的PC 1，过程校验仪2，PLC 3，条码扫描枪4组成，PC经多串口卡分别与过程校验仪、PLC、条码扫描枪、待检定仪表的通讯接口相连，过程校验仪的输出与PLC开关量的输出端、待检定仪表通道的输入端相连，PLC与待检定仪表相连。

以美控12通道万能模拟输入RX4000B无纸记录仪，检定3线制PT100热电阻，1～5直流电压两种参数为例，描述仪表检定系统在线全自动检定方法的流程：

1)条码扫描枪读取仪表条码，PC调入对应条码的检定组态文件，过程校验仪组态文件和仪表通道配置组态文件；

2)仪表检定操作员核查检定组态文件，确认无误后启动全自动检定流程：

a)仪表检定程序扫描过程校验仪组态文件，生成仪表自动化检定全过程的PC指令；

b)依据PC指令，待检定仪表从PC下载仪表通道配置组态文件PT100，按检定要求将RX4000B无纸记录仪万能输入模块配置成PT100测量模块；；

c)依据PC指令，过程校验仪输出指定类型及幅值的标准信号；

d)依据PC指令，PLC将过程校验仪输出的标准信号切换至待检定仪表指定通道；

e)待检定仪表的测量值以通讯方式上传至PC，PC记录、判别检定结果，保证检定数据具有良好的一致性、完整性、朔源性和检定精度；

f) PC检定程序下载仪表通道配置文件15V，将万能输入模块重新配置成1～5V测量模块；其余过程类似PT100检定。

待检定仪表三线制PT100参数检定时，过程校验仪与被检RX4000B无纸记录仪的连线图如图5所示。

过程校验仪面板布置如图6所示，各键符号的功能说明见图7。

Claims (2)

1.一种多通道多参数电测量仪表检定系统，其特征在于检定系统由配置多串口卡的PC(1)、过程校验仪(2)、PLC(3)、条码扫描枪(4)组成，PC经多串口卡分别与过程校验仪、PLC、条码扫描枪、待检定仪表的通讯接口相连，过程校验仪的输出与PLC开关量的输出端、待检定仪表通道的输入端相连，PLC与待检定仪表相连。

2.一种使用如权利要求1所述检定系统的多通道多参数电测量仪表的全自动检定方法，其特征在于检定系统在离线组态文件的基础上，进行多通道多参数电测量仪表的全自动在线检定；全自动检定方法的离线组态涉及三个组态文件：在PC组态软件屏幕编辑器上离线生成检定组态文件，确定仪表各通道待检定的信号类型和测量点的幅值；基于检定组态文件，导出检定时所需的过程校验仪标准信号类型和幅值，构成配套的离线过程校验仪组态文件，过程校验仪组态文件对仪表检定操作员是透明的，在待检定仪表上离线完成仪表通道配置组态文件，且上传至PC保存，仪表通道配置组态文件对仪表检定操作员亦是透明的；全自动检定方法的在线检定按下列步骤执行：

1)条码扫描枪读取仪表条码，PC调入对应条码的检定组态文件，过程校验仪组态文件和仪表通道配置组态文件；

2)仪表检定操作员核查检定组态文件，确认无误后启动全自动检定流程：

a)仪表检定程序扫描过程校验仪组态文件，生成仪表自动化检定全过程的PC指令；

b)依据PC指令，待检定仪表从PC下载仪表通道配置组态文件，按检定要求配置仪表通道；

c)依据PC指令，过程校验仪输出指定类型及幅值的标准信号；

d)依据PC指令，PLC将过程校验仪输出的标准信号切换至待检定仪表指定通道；

e)待检定仪表的测量值以通讯方式上传至PC，PC记录、判别检定结果，保证检定数据具有良好的一致性、完整性、朔源性和检定精度；

f)条码识别仪表ID、检定结果按用户权限进行分级管理，便于检定系统融入上一层的自动化系统。

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