CN117309192A - 一种基于ff总线温度变送器的校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业测量技术领域，公开了一种基于FF总线温度变送器的校准装置，包括持式FF通讯器和FF总线温度变送器，所述手持式FF通讯器具备现场温度信号的校准功能，同时公开了一种基于FF总线温度变送器的校准方法，具备现场温度信号的校准功能，通过手持式FF通讯器就能实现一键校准，自动进行高精度信号输出，自动与FF温度变送器进行实时通讯，校准后自动验证，无人工输入环节，既降低了校准装置的成本，又不需要人工操作，提升了工作效率，通过使用仪表专用微控制器，内嵌32位处理器，数据存储器，集成了HART、FF、Prof ibus等工业通信控制器，通用外设等功能模块，它体积小、功耗低，适用于仪器仪表的产品微内核。

Description

一种基于FF总线温度变送器的校准装置及方法

技术领域

本发明涉及工业测量技术领域，尤其涉及一种基于FF总线温度变送器的校准装置及方法。

背景技术

基于FF总线的温度变送器是一种采用FOUNDATIONFieldbus(FF)通信协议的温度传感器。FOUNDATIONFieldbus是一种数字化控制系统(DCS)中常用的现场总线通信协议，它能够实现对现场仪表、控制器和执行器等设备进行数字通信和控制，具有高可靠性、可扩展性强等优点。FF总线温度变送器将被测介质的温度通过FF总线协议发送给监控系统进行处理，具有高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好等特点，能够满足工业生产过程中对温度测量的要求，广泛应用于冶金、化工、电力、石油等行业。

进行温度变送器的校准是为了确保其测量结果的准确性和精确度。温度传感电路在使用过程中可能会出现漂移、老化或损坏，导致测量结果与实际温度存在偏差。通过校准，可以比较变送器输出的测量值与已知准确度的参考标准，确定偏差并进行相应的校正，从而提高测量的准确性,进而提高工业过程的控制效果、产品质量和安全性。

传统的FF总线温度变送器的信号校准需要较多大型的工具，如高精度信号发生器和精密电阻箱，以及带有FF接口卡和校准软件的计算机等设备，携带不便，通常需要将FF温度变送器拆卸后，返回生产厂家校准，需要人工输出信号，并在计算机软件端人工输入，不能实现自动化校准，验证过程需要人工判断，效率低下，同时实现成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的缺点,而提供了一种基于FF总线温度变送器的校准装置及方法。

其中，一种基于FF总线温度变送器的校准方法，包括包括如下步骤：

S1：将手持式FF通讯器载入FF总线温度变送器的DD文件，点击校准，执行温度自动校准过程；

S2：根据预设组的数量依次执行每个校验信号值的数据处理得到实时温度值，同时读取实时温度信号，将每组所述温度值和所述温度信号依次存储在随机存取存储器RAM中；

S3：通讯器仪表专用微控制器将存储的所有所述温度值和温度信号发送至变送器仪表专用微控制器，收到所述数据后反馈校准结束并保存所述数据；

S4：所述通讯器仪表专用微控制器依次取出每个校验信号，重复步骤S2中的所述数据处理和信号读取操作，得到实时温度值和实时温度信号；

S5：依次比较计算所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和所述实时温度信号，当所有的所述校验预设信号符合误差要求则报告校准成功。

进一步地，在步骤S1中，在所述手持式FF通讯器的所述显示和操作单元上操作连接所述FF总线温度变送器，连接成功后开始进行校准。

进一步地，在步骤S2和步骤S4中，每个所述校验信号值的数据处理过程如下：

所述变送器仪表专用微控制器收到所述自动校准指令后，所述校验信号值经过数模转换，传输至所述信号输出接口，进入所述FF总线温度变送器的所述信号调理输入接口，再经过所述变送器模数转换电路被所述变送器仪表专用微控制器获取，所述变送器仪表专用微控制器经过信号温度转换，得到所述实时温度值。

进一步地，在步骤S2和步骤S4中，所述实时温度信号读取操作过程如下：

所述通讯器仪表专用微控制器通过通讯器FF总线及供电输出接口输出，然后通过FF总线及供电输入接口输入并向所述变送器仪表专用微控制器读取。

进一步地，在步骤S5中，在当前所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和实时温度信号符合误差条件时，继续执行下一个校验信号的校验，在当前所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和实时温度信号不符合误差条件时，报告误差超标，提示校准失败。

此外，一种基于FF总线温度变送器的校准装置，包括手持式FF通讯器和FF总线温度变送器；

所述手持式FF通讯器用于对现场温度信号进行校准，包括信号输出接口、FF总线及供电输出接口；

所述FF总线温度变送器用于测量和传输温度信号，包括信号调理输入接口、FF总线及供电输入接口；

通过所述信号输出接口与所述信号调理输入接口连接，同时所述FF总线及供电输出接口与所述FF总线及供电输入接口连接，实现所述手持式FF通讯器与所述FF总线温度变送器的连接。

进一步地，所述手持式FF通讯器包括通讯器模数转换电路、通讯器仪表专用微控制器，所述通讯器仪表专用微控制器与所述通讯器模数转换电路互相连接，同时，所述通讯器模数转换电路连接于所述信号输出接口，所述通讯器仪表专用微控制器连接于所述FF总线及供电输出接口。

更优地，所述FF总线及供电输出接口连接有可充电电池，所述通讯器仪表专用微控制器连接有显示和操作单元，在所述显示和操作单元上进行所述FF总线温度变送器的连接操作，所述可充电电池为所述校准装置供电。

进一步地，所述FF总线温度变送器包括变送器模数转换电路、变送器仪表专用微控制器，所述变送器仪表专用微控制器与所述变送器模数转换电路互相连接，所述变送器模数转换电路连接于所述信号调理输入接口，所述变送器仪表专用微控制器连接于所述FF总线及供电输入接口。

进一步地，所述通讯器仪表专用微控制器和所述变送器仪表专用微控制器内嵌32位处理器、数据存储器，集成工业通信控制器、通用外设功能模块，适用于仪器仪表的产品微内核。

进一步地，所述信号输出接口连接到显示装置、控制系统和数据采集系统，实时监测和记录温度变化，所述通讯器模数转换电路和变送器模数转换电路将检测环境和物体温度转化的电信号进行放大、过滤和线性化处理，将其转化位标准的电压、电流和数字信号输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过手持式FF通讯器就能实现一键校准，自动进行高精度信号输出，自动与FF温度变送器进行实时通讯，校准后自动验证，无人工输入环节，既降低了校准装置的成本，又不需要人工操作，提升了工作效率；

(2)通过使用仪表专用微控制器实现校准设备便携，实现体积小、功耗低，成本低的效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明一种基于FF总线温度变送器的校准流程图；

图2为本发明一种基于FF总线温度变送器的校准装置连接结构示意图。

附图标记

10：手持式FF通讯器；

11：信号输出接口；12：FF总线及供电输出接口；13：可充电电池；14：通讯器模数转换电路；15：通讯器仪表专用微控制器；16：显示和操作单元；

20：FF总线温度变送器；

21：变送器模数转换电路；22：变送器仪表专用微控制器；23：信号调理输入接口；24：FF总线及供电输入接口。

具体实施方式

使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

传统FF总线温度变送器的信号校准，通过高精度信号发生器或精密电阻箱产生热电偶或热电阻等效信号，该信号作为温度变送器的输入，进而获得温度测量结果。在计算机终端打开支持FF总线的配置和校准工具，例如设备管理器(DeviceManager)或相应的DD/DTM工具，并通过FF接口卡与温度变送器的建立通信连接，进入温度变送器的参数校准页面，输入当前的信号值和FF总线实时温度值，并按规定多次输入信号值和和实测温度值，最后计算机将该数据表格通过FF总线发送至温度变送器，温度变送器接收数据后，将数据永久保存。校准完成后，进行验证以确认温度变送器的输入信号与输出结果，确保误差在规定的范围之内。如果符合要求则校准成功，如果不符合要求，则需要重新校准。

由此可知，传统的FF总线温度变送器的信号校准需要较多大型的工具，如高精度信号发生器和精密电阻箱，以及带有FF接口卡和校准软件的计算机等设备，携带不便，通常需要将FF温度变送器拆卸后，返回生产厂家校准，需要人工输出信号，并在计算机软件端人工输入，不能实现自动化校准，验证过程需要人工判断，效率低下，同时实现成本较高。

因此，本发明具备现场温度信号的校准功能，通过手持式FF通讯器就能实现一键校准，自动进行高精度信号输出，自动与FF温度变送器进行实时通讯，校准后自动验证，无人工输入环节，既降低了校准装置的成本，又不需要人工操作，提升了工作效率；同时通过使用仪表专用微控制器实现校准设备便携，实现体积小、功耗低，成本低的效果。

具体实施例如下：

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种基于FF总线温度变送器的校准装置，包括手持式FF通讯器10和FF总线温度变送器20；

具体的，所述手持式FF通讯器10具备现场温度信号的校准功能，包括信号输出接口11、FF总线及供电输出接口12、可充电电池13、通讯器模数转换电路14、通讯器仪表专用微控制器15、显示和操作单元16；

所述FF总线温度变送器20用于测量和传输温度信号，包括变送器模数转换电路21、变送器仪表专用微控制器22、信号调理输入接口23、FF总线及供电输入接口24；

所述手持式FF通讯器10与所述FF总线温度变送器20通过所述信号输出接口11连接到所述信号调理输入接口23以及所述FF总线及供电输出接口12连接到所述FF总线及供电输入接口24实现连接。

其中，在所述手持式FF通讯器10中，所述通讯器仪表专用微控制器15连接于所述通讯器模数转换电路14，所述通讯器模数转换电路14与所述信号输出接口连接11，所述所述FF总线及供电输出接口12与所述通讯器仪表专用微控制器15互相连接；所述可充电电池13与所述FF总线及供电输出接口12连接，所述显示和操作单元16与所述通讯器仪表专用微控制器15连接。

其中，在本实施例中，在所述显示和操作单元16上进行所述FF总线温度变送器20的连接操作，所述可充电电池13为所述校准装置供电。

进一步地，在所述FF总线温度变送器20中，所述变送器仪表专用微控制器22连接于所述变送器模数转换电路21，所述变送器模数转换电路21与所述信号调理输入接口连接23，所述变送器仪表专用微控制器22与所述FF总线及供电输入接口24相互连接。

此外，所述通讯器仪表专用微控制器15和所述变送器仪表专用微控制器22内嵌32位处理器，数据存储器，集成了HART、FF、Profibus等工业通信控制器、通用外设等功能模块，适用于仪器仪表的产品微内核。

进一步地，所述信号输出接口连接到显示装置、控制系统和数据采集系统，实时监测和记录温度变化，所述通讯器模数转换电路14和变送器模数转换电路21将检测环境和物体温度转化的电信号进行放大、过滤和线性化处理，将其转化位标准的电压、电流和数字信号输出。

本实施例提供的一种基于FF总线温度变送器的校准方法，包括如下步骤：

S1：将所述手持式FF通讯器10载入所述FF总线温度变送器20的DD文件，在所述手持式FF通讯器10的所述显示和操作单元16上进行连接操作，在所述FF总线温度变送器20连接成功后，电机校准，执行温度自动校准过程；

S2：所述变送器仪表专用微控制器22收到所述自动校准指令后，依次执行每个校验信号值的数据处理得到实时温度值，同时所述通讯器仪表专用微控制器15读取实时温度信号，将当前所述温度值和所述温度信号存储在RAM中；

S3：当所有的校验信号值的数据处理执行完成后，所述通讯器仪表专用微控制器15将所述每组数据发送至所述变送器仪表专用微控制器22，所述变送器仪表专用微控制器22收到所述数据后反馈校准结束并保存所述数据；

S4：所述通讯器仪表专用微控制器15收到所述反馈后，开始进入校验环节，所述通讯器仪表专用微控制器15依次从校验预设信号中依次取出每个校验信号，经过步骤S2中的所述数据处理得到实时温度值，同时，通过步骤S2中的实时温度信号读取方式读取所述实时温度信号；

S5：将当前取出的所述校验信号对应的理论温度值与采集的所述实时温度值和所述实时温度信号比较计算，符合误差条件则继续执行下一个校验信号的校验，当所有的所述校验预设信号符合误差要求则报告校准成功。

具体的，在本实施例中，步骤S2和步骤S4所述的校验信号值的数据处理过程如下：第1个信号值经过数模转换，传输至信号输出接口11，进入温度变送器的信号调理输入接口23，经过变送器模数转换电路21，被变送器仪表专用微控制器22获取，变速器仪表专用微控制器22经过信号温度转换，得到实时温度值，然后根据预设组的数量N，依次重复执行温度值读取过程。

此外，步骤S2和步骤S4所述的实时温度信号读取方式过程如下：通讯器仪表专用微控制器15，通过FF总线及供电输出接口12，FF总线及供电输入接口24，向变速器仪表专用微控制器22读取实时温度信号，将第1个信号值和温度值存储在RAM中，作为第1组数据，然后根据预设组的数量N，依次重复执行温度信号输出过程。

其中，在步骤S5中，将第1个校验信号对应的理论温度值与采集的实时温度值和实时温度信号比较计算，符合误差条件的，继续执行第2校验信号，不符合误差条件的则报告误差超标，提示校准失败。当执行完所有的校验，均符合误差要求，则报告校准成功。

上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (11)

1.一种基于FF总线温度变送器的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将手持式FF通讯器载入FF总线温度变送器的DD文件，点击校准，执行温度自动校准过程；

S2：根据预设组的数量依次执行每个校验信号值的数据处理得到实时温度值，同时读取实时温度信号，将每组所述温度值和所述温度信号依次存储在随机存取存储器RAM中；

S3：通讯器仪表专用微控制器将存储的所有所述温度值和温度信号发送至变送器仪表专用微控制器，收到所述温度值和温度信号数据后反馈校准结束并保存所述数据；

S4：所述通讯器仪表专用微控制器依次取出每个校验信号，重复步骤S2中的所述数据处理和信号读取操作，得到实时温度值和实时温度信号；

S5：依次比较计算所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和所述实时温度信号，当所有的所述校验预设信号符合误差要求则报告校准成功。

2.根据权利要求1所述的基于FF总线温度变送器的校准方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述手持式FF通讯器的所述显示和操作单元上操作连接所述FF总线温度变送器，连接成功后开始进行校准。

3.根据权利要求1所述的基于FF总线温度变送器的校准方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S4中，每个所述校验信号值的数据处理过程如下：

所述变送器仪表专用微控制器收到所述自动校准指令后，所述校验信号值经过数模转换，传输至所述信号输出接口，进入所述FF总线温度变送器的所述信号调理输入接口，再经过变送器模数转换电路被所述变送器仪表专用微控制器获取，所述变送器仪表专用微控制器经过信号温度转换，得到所述实时温度值。

4.根据权利要求6所述的基于FF总线温度变送器的校准方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S4中，所述实时温度信号读取操作过程如下：

所述通讯器仪表专用微控制器通过通讯器FF总线及供电输出接口输出，然后通过FF总线及供电输入接口输入并向所述变送器仪表专用微控制器读取。

5.根据权利要求1所述的基于FF总线温度变送器的校准方法，其特征在于，在步骤S5中，在当前所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和实时温度信号符合误差条件时，继续执行下一个校验信号的校验，在当前所述校验信号对应的理论温度值与所述实时温度值和实时温度信号不符合误差条件时，报告误差超标，提示校准失败。

6.一种用于执行如权利要求1-5中任意一项所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，包括手持式FF通讯器和FF总线温度变送器；

所述手持式FF通讯器用于对现场温度信号进行校准，包括信号输出接口、FF总线及供电输出接口；

所述FF总线温度变送器用于测量和传输温度信号，包括信号调理输入接口、FF总线及供电输入接口；

通过所述信号输出接口与所述信号调理输入接口连接，同时所述FF总线及供电输出接口与所述FF总线及供电输入接口连接，实现所述手持式FF通讯器与所述FF总线温度变送器的连接。

7.根据权利要求6所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，所述手持式FF通讯器包括通讯器模数转换电路、通讯器仪表专用微控制器，所述通讯器仪表专用微控制器与所述通讯器模数转换电路互相连接，同时，所述通讯器模数转换电路连接于所述信号输出接口，所述通讯器仪表专用微控制器连接于所述FF总线及供电输出接口。

8.根据权利要求7所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，所述FF总线及供电输出接口连接有可充电电池，所述通讯器仪表专用微控制器连接有显示和操作单元，在所述显示和操作单元上进行所述FF总线温度变送器的连接操作，所述可充电电池为所述校准装置供电。

9.根据权利要求6所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，所述FF总线温度变送器包括变送器模数转换电路、变送器仪表专用微控制器，所述变送器仪表专用微控制器与所述变送器模数转换电路互相连接，所述变送器模数转换电路连接于所述信号调理输入接口，所述变送器仪表专用微控制器连接于所述FF总线及供电输入接口。

10.根据权利要求6所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，所述通讯器仪表专用微控制器和所述变送器仪表专用微控制器内嵌32位处理器、数据存储器，集成工业通信控制器、通用外设功能模块，适用于仪器仪表的产品微内核。

11.根据权利要求6所述的基于FF总线温度变送器的校准装置，其特征在于，所述信号输出接口连接到显示装置、控制系统和数据采集系统，实时监测和记录温度变化，所述通讯器模数转换电路和变送器模数转换电路将检测环境和物体温度转化的电信号进行放大、过滤和线性化处理，将其转化位标准的电压、电流和数字信号输出。