CN201035403Y - 用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置 - Google Patents

Abstract

用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，具有笔记本电脑、与之以PCMCIA数据总线相联的手提机箱，机箱中设有多通道信号采集调理模块、各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口、传感器模拟信号发生器、自动化系统现场信号接出口，其中，各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口连接多通道信号采集调理模块，自动化系统现场信号接出口连接传感器模拟信号发生器。本实用新型能在现场，对系统中多种传感器进行校验，又可模拟传感器对系统回路或控制过程进行校验，并在校验中进行高精度的恢复和调校，使对自动化系统的检测、校验、维护简易，实施方便，效率提高，使系统的检定的恢复成本下降。

Description

用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置

技术领域

本实用新型用于对自动控制系统中的各种传感器及其所在回路的检测、校准、调试。

背景技术

在石油、化工行业，为提高生产的自动化程度，提高企业的生产管理水平，建设了大量的自动化控制系统。为保证系统的正常运行，保持系统的控制精度，要定期地对系统中的各传感器和回路进行校验，分析偏差产生的原因并予以纠正；在系统出现反常时，也要通过校验查出其故障，并确定是发生在哪个传感器，还是在哪个回路。校验，是通过一些特定的装置，如各种标定台来进行的。在该行业的生产中，自动化控制系统所涉及的物理参数，90％以上是压力、温度、流量、电量、负荷、位移，校验装置包括这各种的标定台，每一种标定台，适用于一种类型的传感器。这些校验装置种类多，体积庞大，而且价格昂贵，不可能拖到现场，所以，传统的传感器的校验只能在实验室进行。在这样的校验方式下，要完成一套自动化系统传感器的校验，从将各传感器从系统中取下送到实验室，经校验后，再送到现场装到系统中，要花很长的时间。系统回路的校验，是在重新装入传感器之后假定传感器准确无误的情况下将实测数据与理论数据作对比进行的。问题在于，当将校验好的传感器再装入回路后，常会因各传感器与回路之间的匹配问题，使系统的误差难以消除，造成校验后的系统常常不能具有理想的精度；由于不能在现场对传感器进行排查，并由此确定回路中的故障，使系统中的问题不能及时，完整地得到解决，以致一套系统运行一年后(过了保修期)，就因数据不准或损坏而停用的现象时常发生。

随着行业生产规模的扩大和自动化控制要求的提高，系统中的传感器越来越多，量程由小到大越来越宽，如油田稍大一点的“注水联合站”就有200～300余只的传感器，甚至还有上千只的，显然，目前的这种校验方式已不能适应。针对这种状况，近年来，有一些国外的公司开发和生产出单项或双项参数(如压力、温度)的现场校验仪，但仍有大量的如流量、电量、负荷、位移等常用参数的传感器的现场校验问题不能得到解决，因而，系统校验时，传感器与回路的匹配问题致使系统的误差难以消除的情况也未能得到改善。

发明内容

本实用新型之目的，是提供用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，能在现场，对系统中各种传感器进行校验，又可摸拟传感器信号对系统回路或控制过程进行校验，并在校验中进行高精度的恢复和调校，使对自动化系统的检测、校验、维护简易，实施方便，效率提高，使系统的检定和恢复成本下降。

实现上述目的便携式综合参数校验装置，具有含误差分析软件的笔记本电脑，PCMCIA数据总线，手提机箱，多通道信号采集调理模块，与该模块各通道信号相对应的各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口，传感器模拟信号发生器，自动化系统现场信号接出口，所述多通道信号采集调理模块、传感器模拟信号发生器、各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口、自动化系统现场信号接出口，设置于手提机箱，其中，各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口连接多通道信号采集调理模块，自动化系统现场信号接出口连接传感器模拟信号发生器，所述笔记本电脑与手提机箱以PCMCIA数据总线相插接，构成电脑与多通道信号采集调理模块和与传感器模拟信号发生器之间的通道。

具有上述构造的本实用新型，可对自动化系统的各种传感器和回路以及控制过程进行现场校验。

传感器的校验，采取将标准传感器和信号源作为辅助件，取其信号参与校验工作。标准传感器，为高于被检传感器3倍精度的传感器，可作为附件配置在本实用新型中。信号源，根据被检传感器的种类选取，有些可作为附件配置在本实用新型装置中，有些则是在现场取得，如压力标定，信号源为便携式静压装置，负荷标定，信号源则选为现场抽油机悬点载荷。操作时，将被检传感器和同类标准传感器同时连接到该种类的信号源上，再将二者信号线分别接入本实用新型机箱上相应的传感器接入口。被检传感器信号和标准传感器信号同步进入多通道信号采集调理模块，经隔离放大，进入相应信号通道(如是压力传感器其信号进入压力信号通道，类推)，得到调理并被转换成数字信号，经PCMCIA总线进入笔记本电脑，电脑对被检传感器信号与标准传感器信号进行比较、数据处理和误差分析，当出现被检传感器误差大于自动化系统所要求的精度时，电脑判断是否更换还是可拟合校准，当判断可拟合校准时，自动计算并给出拟合系数，进行误差校准，即完成了这个传感器的现场校验。

若对回路或者控制过程进行校验，要将各个传感器的信号线脱离现场系统，再将系统的输出端子插入本实用新型机箱上的自动化系统现场信号接出口，本实用新型即模拟现场传感器为系统输送信号，使系统得到调校。具体内容是：笔记本电脑将人工给定的传感器的各数据，通过PCMCIA总线输入传感器模拟信号发生器，并控制其转换成模拟的各种传感器标准信号，如电压、电流、脉冲或者数字(对于数字传感器)信号，这些信号被输送到现场的系统，校验人员根据工艺要求，对电脑设定各种信号发生方式(如按梯度增减式，正弦曲线式等)，对本实用新型和现场系统所显示的数据进行比较分析，当出现系统计算机的数值误差超过设定范围时，可判定是回路问题(如线路坏，回路取样电阻烧或者系统计算机故障等)，当出现数值准确且相应的控制动作正确时，则可肯定自动化系统回路工作正常。

本实用新型的优点是：

1、应用计算机技术和设置多通道信号采集调理模块，并采取将被检信号和标准信号的采集调理集于一体的模块化设计，使包括压力、温度、流量、电量、位移、负荷等类型传感器的多种校验装置，仅一个笔记本电脑和一个手提机箱用连线所构成，用一个装置解决了石油、化工行为多种传感器的校验，避免了各单一功能的校验装置某些器件重叠设置所造成的浪费和所需的昂贵造价，由于为便携式，传感器的检测、校验、维护都能方便地在生产现场完成，而且快捷、高效，降低了自动化控制系统的恢复成本。

2、由于采取将便携式信号源和现场信号源、标准传感器作为辅助件，取其信号参予校验装置的工作，使本实用新型能在现场方便地对各种传感器进行排查，发现和解决问题及时、完整。

3、由于设置了传感器模拟信号发生器，可同时产生多路传感器的模拟信号，并将这些信号输入现场的自动化系统，因而可实现对系统各个回路和控制过程的调校；由于系统得到的是模拟传感器的各种标准信号，还解决了因传感器与系统各自的误差二者难以匹配，使调校麻烦，难度大，精度受到限制的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为图1中多通道信号采集调理模块的结构框图；

图3为图1中传感器模拟信号发生器的结构框图。

具体实施方式

本实用新型的构造如图1所示，其中多通道信号采集调理模块和传感器模拟信号发生器设置在手提机箱内，各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口，以及自动化系统现场信号接出口，分别设置在手提机箱的箱体上，笔记本电脑和手提机箱的箱体上，分别设有PCMCIA数据总线插接口；所述笔记本电脑，安装基于虚拟仪器软件开发平台的被检信号和标准信号数据处理、误差分析、拟合修复等功能的软件，通过PCMCIA数据总线与手提机箱中的多通道信号采集调理模块和传感器模拟信号发生器分别连通；所述多通道信号采集调理模块，参见图2，具有各种传感器的信号通道，如压力信号通道、温度信号通道、流量信号通道、位移信号通道、电量信号通道、负荷信号通道等，用以校验各种传感器，每一信号通道都是一个独立的调理模块，由信号采集电路和放大电路组成，所有的信号调理模块，之前(按信号流向)连接多路信号隔离模块，以滤掉杂乱无用的信号，之后连接与PCMCIA数据总线相连的A/D信号转换模块，将来自各个信号通道的现场传感器信号转换成计算机可处理的数字信号，各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口按传感器的种类，成对地与多路信号隔离模块的通向相应信号通道的接线端子相连接，至此，即可完成对各种传感器的校验；所述传感器模拟信号发生器，参见图3，具有与PCMCIA数据总线相连的D/A信号转换模块和构成传感器各种信号的各个单一信号发生器，如毫伏信号发生器、脉冲信号发生器、电压信号发生器、电流信号发生器、RS232/485数字信号发生器等，这些单一信号发生器，之前(按信号流向)连接D/A信号转换模块，之后连接机箱上的自动化系统现场信号接出口。传感器模拟信号发生器，将来自于计算机的指令通过模数转换电路把数字信号转换成模拟信号，再通过多个单一信号发生器分别产生多种仿真传感器信号，通过现场信号接出口送入自动化系统的控制回路，以检查回路或者控制过程是否正常。

Claims (5)

1.用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，其特征在于，具有笔记本电脑、PCMCIA数据总线、手提机箱，手提机箱中设有多通道信号采集调理模块、与该模块各通道信号相对应的各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口、传感器模拟信号发生器、自动化系统现场信号接出口，其中，各种被检传感器接入口和各种标准传感器接入口连接多通道信号采集调理模块，自动化系统现场信号接出口连接传感器模拟信号发生器，所述笔记本电脑与手提机箱以PCMCIA数据总线相插接，构成电脑与多通道信号采集调理模块和与传感器模拟信号发生器之间的通道。

2.根据权利要求1所述的用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，其特征在于，所述多通道信号采集调理模块，具有各种传感器的信号通道，每一信号通道为一个独立的调理模块，由信号采集电路和放大电路组成，所有的信号调理模块，之前连接多路信号隔离模块，之后连接与PCMCIA数据总线相连的A/D信号转换模块。

3.根据权利要求1所述的用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，其特征在于，所述传感器模拟信号发生器，具有与PCMCIA数据总线相连的D/A信号转换模块和构成传感器各种信号的各个单一信号发生器，这些单一信号发生器之前连接D/A信号转换模块。

4.根据权利要求2所述的用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，其特征在于，设置在多通道信号采集调理模块中的各种传感器的信号通道包括：压力信号通道、温度信号通道、流量信号通道、位移信号通道、电量信号通道、负荷信号通道。

5.根据权利要求3所述的用于石油、化工自动化系统的便携式综合参数校验装置，其特征在于，构成传感器各种信号的各个单一信号发生器包括：毫伏信号发生器、脉冲信号发生器、电压信号发生器、电流信号发生器、RS232/485数字信号发生器。

Images