自動(dòng)化儀表校驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

陳功斌

（大慶煉化公司機(jī)電儀廠儀表一車間，黑龍江，大慶，163711）

自動(dòng)化儀表校驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

陳功斌

（大慶煉化公司機(jī)電儀廠儀表一車間，黑龍江，大慶，163711）

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)。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)。

儀表校驗(yàn)

一、自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)

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。

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

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。

1、在線校準(zhǔn)預(yù)期

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

（3）校準(zhǔn)范圍:0～100MPa

（4）校準(zhǔn)對(duì)比準(zhǔn)確度:1.5%～1.6%

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

（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、材料準(zhǔn)備

（1）專用管道打孔器

（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。

（3）校準(zhǔn)比對(duì)記錄。

3、在線校準(zhǔn)比對(duì)方案

A. 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。

B. 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。

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)砝щy。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)。

三、建議

1、發(fā)展趨勢(shì)

（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)來看,機(jī)械結(jié)構(gòu)都十分簡(jiǎn)潔,管道內(nèi)既無轉(zhuǎn)動(dòng)件,又無節(jié)流件。

（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）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。

2、國(guó)產(chǎn)化刻不容緩:

據(jù)了解,我國(guó)近年來進(jìn)口儀器儀表約130億美元,出口約30億美元(多為低附加值的電工儀表、家用水表、氣表),國(guó)內(nèi)大型工程選用國(guó)外儀表占2/3,而其價(jià)格為國(guó)產(chǎn)5～10倍,我國(guó)大型流量?jī)x表企業(yè)主要依靠國(guó)外技術(shù),缺乏擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí),創(chuàng)新乏力;自動(dòng)化儀表國(guó)產(chǎn)化刻不容緩!

3、品種多,選用要實(shí)事求是:

流量?jī)x表品種、類型較多,正確選用并非易事,建議:

（1）不要輕信廠商宣傳,廠商為利所圖,往往對(duì)儀表的技術(shù)指標(biāo)夸大其詞,選用時(shí)要理性分析這些參數(shù)的依據(jù),有無檢驗(yàn)證明。

（2）按需選取,勿追求高指標(biāo),如不是用于商務(wù)計(jì)量,貿(mào)易核算,準(zhǔn)確度要求可以降低,如工控系統(tǒng)的某些場(chǎng)合,檢測(cè)、監(jiān)控儀表的重復(fù)性、可靠性好就可以了。

（3）全面考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo),儀表的經(jīng)濟(jì)性并非限于一次購(gòu)買費(fèi)用,還要考慮安裝維修(停產(chǎn)損失),是否節(jié)能(長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi))等因素。

四、自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

如今的測(cè)試工程師們面臨著一系列新的壓力。他們所面臨的產(chǎn)品設(shè)計(jì)比前幾代更為復(fù)雜;為了保持競(jìng)爭(zhēng)力并滿足客戶要求,開發(fā)周期要求越來越短 ;產(chǎn)品測(cè)試成本越來越高,而預(yù)算越來越少。

1、不斷提高的設(shè)計(jì)復(fù)雜性

如今,測(cè)試測(cè)量的最明顯趨勢(shì)是器件復(fù)雜性不斷增加。例如,消費(fèi)電子、通信和半導(dǎo)體工業(yè)持續(xù)要求將數(shù)字圖象/視頻、高保真音頻、無線通信和因特網(wǎng)互聯(lián)性集成到一個(gè)單獨(dú)產(chǎn)品中。甚至在汽車中都集成了復(fù)雜的汽車娛樂和信息系統(tǒng)、安全和早期預(yù)警系統(tǒng),以及車身和發(fā)動(dòng)機(jī)上的控制電子裝備。測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要足夠靈活地支持對(duì)不同產(chǎn)品模型進(jìn)行廣泛的測(cè)試,還需要能夠進(jìn)行升級(jí)以提供新測(cè)試功能所需的更多測(cè)試點(diǎn)。

2、更短的產(chǎn)品開發(fā)周期

由于希望不斷提高新產(chǎn)品和技術(shù),擁有市場(chǎng)第一個(gè)占有率的競(jìng)爭(zhēng)天性,設(shè)計(jì)和測(cè)試工程團(tuán)隊(duì)只能不斷的縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

總之,只有設(shè)計(jì)出新的測(cè)試策略來減少測(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。

TU251

1674-3954（2011）03-0352-01