自動(dòng)化儀表應(yīng)用與發(fā)展問題探討

楊旺

（盤錦市科技局高新辦，遼寧 盤錦 124000）

自動(dòng)化儀表應(yīng)用與發(fā)展問題探討

楊旺

（盤錦市科技局高新辦，遼寧 盤錦 124000）

隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步,自動(dòng)化得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,傳統(tǒng)的將生產(chǎn)過程中使用的儀表拿回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)的方法已不能滿足生產(chǎn)的要求,取而代之的是在現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。 文章闡述了自動(dòng)化檢測(cè)儀表及自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程，分析了自動(dòng)化檢測(cè)儀表在壓力表校準(zhǔn)方面的應(yīng)用，最后對(duì)自動(dòng)化儀表發(fā)展趨勢(shì)做以探討。

自動(dòng)化儀表；校準(zhǔn)；應(yīng)用；發(fā)展

自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。為了保證生產(chǎn)過程安全、可靠的運(yùn)行，要隨時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程中使用的儀表進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)。

自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由三個(gè)部分組成:①傳感器，利用各種信號(hào)檢測(cè)被測(cè)模擬量;②變送器，將傳感器所測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA的電流信號(hào)，并送到可編程序控制器(PLC)中;③顯示器，將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來(lái)，提供結(jié)果。這三個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，缺少其中的任何一部分，則不能稱為完整的儀表。自動(dòng)化檢測(cè)儀表以其測(cè)量精確、顯示清晰、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且自動(dòng)化檢測(cè)儀表內(nèi)部具有與微機(jī)的接口，更是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中重要的部分，被稱為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的眼睛。

1 自動(dòng)化儀表校準(zhǔn)的步驟

自動(dòng)化儀表校準(zhǔn)的一般步驟是:預(yù)熱儀器(包括被校儀器以及標(biāo)準(zhǔn)源);設(shè)置儀器的狀態(tài)，進(jìn)行測(cè)量記錄數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)結(jié)果判定并給出結(jié)論;自動(dòng)形成校準(zhǔn)證書和原始記錄。

自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過程：首先，標(biāo)準(zhǔn)源和數(shù)字多用表按照要求開機(jī)預(yù)熱，連接硬件設(shè)備(GPIB卡、488電纜等)，硬件連接完成后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，搜尋整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的物理地址分配情況，根據(jù)搜索到的各個(gè)儀器地址，在校準(zhǔn)軟件運(yùn)行時(shí)，設(shè)置正確的地址配置。①初始化設(shè)置模塊。雙擊相應(yīng)的自動(dòng)化校準(zhǔn)程序圖標(biāo)，系統(tǒng)啟動(dòng)，進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)主界面，主界面的風(fēng)格以簡(jiǎn)捷實(shí)用為主，左側(cè)是各功能按鈕。首先進(jìn)入的是初始化設(shè)置模塊。初始化模塊要設(shè)置被測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)項(xiàng)目，設(shè)置被校儀器和標(biāo)準(zhǔn)源的GPIB地址，選擇是否是首次測(cè)試，此功能的目的是為了保存測(cè)量的數(shù)據(jù)，防止意外發(fā)生使測(cè)量數(shù)據(jù)丟失，需要重新進(jìn)行測(cè)試。選擇中英文語(yǔ)言，選擇校準(zhǔn)、檢定，選擇被測(cè)試設(shè)備的名稱。初始化設(shè)置就完成了。②數(shù)據(jù)采集動(dòng)態(tài)顯示模塊。該模塊的主要功能包括:初始化儀器、設(shè)置儀器的狀態(tài)、測(cè)量數(shù)值、數(shù)據(jù)位數(shù)控制、動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)果判定、數(shù)據(jù)保存等。自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集過程是完全模擬人工測(cè)量過程進(jìn)行測(cè)量的。儀器的初始化配置以及量程、顯示位數(shù)、精度、采樣數(shù)率、采樣時(shí)間、測(cè)量值、功能選擇等模塊從NI網(wǎng)站上下載，程序員也可以根據(jù)儀器編程說明書提供的SCPI語(yǔ)言命令編寫相應(yīng)的模塊。本模塊中的數(shù)據(jù)顯示位數(shù)、數(shù)據(jù)量程、上下限等都是根據(jù)測(cè)試計(jì)量對(duì)儀器的要求而自動(dòng)生成的，數(shù)據(jù)結(jié)果判定也是自動(dòng)完成的。程序把那些不合格的數(shù)據(jù)用紅色的字體顯示，使計(jì)量員在測(cè)量結(jié)束后容易發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)不合格。數(shù)據(jù)采集動(dòng)態(tài)顯示模塊的前面板。③證書和原始記錄生成模塊。自動(dòng)生成證書和原始記錄，給計(jì)量員的工作帶來(lái)極大的便利，而且消除了人為操作易產(chǎn)生的出錯(cuò)，解放了勞動(dòng)力。計(jì)量員只需在證書生成模塊的前面板輸入相關(guān)的儀器信息和校準(zhǔn)信息，校準(zhǔn)項(xiàng)目，選擇相應(yīng)的證書摸板，程序即可自動(dòng)生成相應(yīng)的校準(zhǔn)證書和原始記錄。證書模塊的前面板。

2 自動(dòng)化檢測(cè)儀表在壓力表校準(zhǔn)方面的應(yīng)用

特大型冶金制造企業(yè)各工序都是連續(xù)性銜接作業(yè)，往往造成許多現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表雖到檢定周期，卻由于不能停產(chǎn)也就不能從作業(yè)。壓力儀表的工作原理是彈簧管在壓力或真空作用下產(chǎn)生彈性變形引起管端位移，其位移通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行放大后再傳遞給指示裝置，可在刻有法定計(jì)量單位的分度盤上讀出指針?biāo)甘镜谋粶y(cè)壓力值或真空量值。

2.1 在線校準(zhǔn)預(yù)期

2.1.1 目的:實(shí)施在線校準(zhǔn)適應(yīng)生產(chǎn)流程計(jì)量需求，降低外送檢費(fèi)用。

2.1.2 校準(zhǔn)儀表范圍:企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在用壓力儀表。

2.1.3 校準(zhǔn)范圍:0~100MPa

2.1.4 校準(zhǔn)對(duì)比準(zhǔn)確度:1.5%~1.6%

2.1.5 預(yù)期目標(biāo):實(shí)現(xiàn)在線壓力儀表的受控、有效。

2.1.6 校準(zhǔn)方案種類:a.理想型校準(zhǔn)比對(duì);b.實(shí)用型校準(zhǔn)比對(duì)。

2.2 材料準(zhǔn)備

2.2.1 專用管道打孔器

2.2.2 符合現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表準(zhǔn)確度及量程的數(shù)塊相應(yīng)受控有效標(biāo)準(zhǔn)表。

2.2.3 校準(zhǔn)比對(duì)記錄。

2.3 在線校準(zhǔn)比對(duì)方案

2.3.1實(shí) 用型對(duì)壓力儀表的校準(zhǔn)比對(duì)

(1)在同一管道上:在距擬被校準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表的適當(dāng)范圍內(nèi)，用專用管道打孔器引出導(dǎo)壓管路，在導(dǎo)壓管路中間安置一截止閥(截止閥處于關(guān)閉狀態(tài))，截止閥后的接口處安裝壓力變送器與擬被校準(zhǔn)儀表同規(guī)格的受控有效標(biāo)準(zhǔn)壓力表。

(2)緩慢開啟截止閥至全開，待管道內(nèi)流體介質(zhì)充分進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)表內(nèi)數(shù)分鐘后，分別讀取兩塊表的指示值。

(3)填寫校準(zhǔn)比對(duì)記錄

2.3.2 理想型對(duì)壓力儀表的校準(zhǔn)比對(duì)

自制一臺(tái)流動(dòng)簡(jiǎn)易“壓力校驗(yàn)臺(tái)”。

(1)在流體介質(zhì)管道上，關(guān)閉在用(即擬被校準(zhǔn))的現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表的“截止閥1”(該截止閥處于關(guān)閉狀態(tài))。

(2)在截止閥后適當(dāng)延長(zhǎng)導(dǎo)壓管路。

(3)在延長(zhǎng)導(dǎo)壓管路上安裝一只三通。

(4)三通的直管口的接口處安裝在用的指示為零的壓力儀表。

(5)三通的丁字管口的接口處新安裝“截止閥2”(該截止閥也處于關(guān)閉狀態(tài))。

(6)在“截止閥2”后接壓力“專用校驗(yàn)管”至簡(jiǎn)易流動(dòng)“壓力校驗(yàn)臺(tái)”上預(yù)置的“專用校驗(yàn)管接口”。

(7)“壓力校驗(yàn)臺(tái)”上還預(yù)置有受控、有效的相應(yīng)型號(hào)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)壓力表。

(8)檢查無(wú)遺漏后，逐一緩慢開啟截止閥1、截止閥2至全開;數(shù)分鐘后，分別讀取兩塊表的指示值。

(9)填寫校準(zhǔn)比對(duì)記錄。

2.4 經(jīng)驗(yàn)

認(rèn)真做好巡回檢查工作儀表工一般都有自己所轄儀表的巡檢范圍，根據(jù)所轄儀表分布情況，選定最佳巡檢路線，每天至少巡檢兩次。巡回檢查時(shí)，要關(guān)閉氣源，并松開過濾器減壓閥接頭。拆卸環(huán)室孔板時(shí)，注意孔板方向，一是檢查以前是否有裝反，二是為了再安裝時(shí)正確。由于直管段的要求，工藝管道支架可能少，要防止工藝管道一端下沉，給安裝孔板環(huán)室?guī)?lái)困難。拆卸的儀表其位號(hào)要放在明顯處，安裝時(shí)對(duì)號(hào)入座，防止同類儀表由于量程不同安裝混淆，造成儀表故障;帶有聯(lián)鎖的儀表，切換置手動(dòng)然后再拆卸;儀表一次開車成功或開車順利，說明儀表檢修質(zhì)量高，開車準(zhǔn)備工作做得好。反之，儀表工就會(huì)在工藝開車過程中手忙腳亂，有的難以應(yīng)付，甚至直接影響工藝生產(chǎn)。

3 自動(dòng)化儀表發(fā)展趨勢(shì)

3.1 結(jié)構(gòu)日趨簡(jiǎn)潔，從當(dāng)前發(fā)展最快的3種流量?jī)x表(電磁、超聲、科氏)來(lái)看，機(jī)械結(jié)構(gòu)都十分簡(jiǎn)潔，管道內(nèi)既無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)件，又無(wú)節(jié)流件。

3.2 功能力求完善，隨著微電子、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，流量?jī)x表的功能日益完善、多樣，不少機(jī)械部分難以解決的問題，依靠電子軟件則迎刃而解，如Krohne的智能電磁流量計(jì)，不少超聲流量計(jì)不僅可測(cè)流量，還可測(cè)流體密度、組分、熱能等等。

3.3 安裝日益簡(jiǎn)便，工業(yè)自動(dòng)化程度越高，用戶越歡迎采用安裝維護(hù)簡(jiǎn)便的產(chǎn)品，這也是插入式，外夾式儀表日益暢銷的原因。

總之，只有設(shè)計(jì)出新的測(cè)試策略來(lái)減少測(cè)試時(shí)間，并提高從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的測(cè)試效率，才能更好的為企業(yè)服務(wù)，自動(dòng)化儀表才能發(fā)揮更大的效能。

[1]張寶芬等編著，《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)》，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

[2]施仁、劉文江等編，《自動(dòng)化儀表及過程控制》，第三版，北京：電子工業(yè)出版社.2003