基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法

張國(guó)偉

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600）

壓力儀表是一種常見的儀表，主要用于測(cè)量壓力，再將壓力信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)輸出，對(duì)調(diào)整壓力環(huán)境有重要意義[1-3]，壓力儀表校正難度較高，負(fù)荷會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，為了解決自動(dòng)化調(diào)試問題，需要采用一種有效的PLC自動(dòng)化調(diào)試技術(shù)[4]。大多數(shù)自動(dòng)化調(diào)試技術(shù)都需要應(yīng)用相應(yīng)的自動(dòng)化調(diào)試平臺(tái)，常規(guī)的自動(dòng)化調(diào)試平臺(tái)主要由多種模塊組成[4-6]。相關(guān)研究人員針對(duì)壓力儀表自動(dòng)化調(diào)試特點(diǎn)采用了多種壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試技術(shù)，但大多數(shù)調(diào)試技術(shù)都需要使用MSComm控件連接API儀表通信接口[7-8]，易受異步通信復(fù)雜性影響，導(dǎo)致壓力儀表檢定誤差較高，不符合壓力儀表的運(yùn)行需求，因此，為了提高壓力儀表檢定精度，本文基于串口通信提出了一種全新的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法。

1 基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法設(shè)計(jì)

1.1 基于串口通信搭設(shè)壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)

采用串口通信可以有效接收壓力儀表的PLC調(diào)試數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)傳輸至接收端，因此，其可以降低異步通信復(fù)雜度，提高壓力儀表的檢定精度。本文基于串口通信設(shè)計(jì)了一個(gè)有效的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)[9]。在壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試的過程中，受校準(zhǔn)器調(diào)試難度的影響，整體調(diào)試誤差較高，因此，本文中將S7-1200作為核心調(diào)試控制器，利用串口通信技術(shù)完成調(diào)試編程與數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)試。

本文搭建的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)主要由氣源中心、壓力控制器等組成，可以為待調(diào)試的壓力儀表創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的調(diào)試環(huán)境，提供穩(wěn)壓壓強(qiáng)，該壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)組成如圖1所示。

圖1 PLC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)

由圖1可知，該P(yáng)LC自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)的氣源裝置主要為待測(cè)壓力儀表創(chuàng)設(shè)環(huán)境，壓力控制器負(fù)責(zé)調(diào)整恒定壓力值[10]，中央控制器可以定點(diǎn)控制壓力值，將其發(fā)送至壓力儀表。該自動(dòng)化調(diào)試臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)升降壓循環(huán)，完成壓力數(shù)據(jù)交換，根據(jù)壓力儀表的PLC自動(dòng)化調(diào)試需求，自動(dòng)化調(diào)試中央控制器選取WinCC組態(tài)軟件，可以手動(dòng)/自動(dòng)獲取調(diào)試點(diǎn)，確定調(diào)試等級(jí)，再通過觸摸屏調(diào)試界面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)試。

1.2 壓力儀表自動(dòng)調(diào)試裝置

為了實(shí)現(xiàn)壓力儀表自動(dòng)化控制，本文選擇了機(jī)械傳動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)了符合調(diào)試需求的壓力儀表自動(dòng)調(diào)試裝置。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)試裝置主要由傳動(dòng)裝置、原動(dòng)機(jī)等組成，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式變化處理傳動(dòng)裝置，提高了自動(dòng)化調(diào)試的可靠性，該自動(dòng)化調(diào)試裝置的主要組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 自動(dòng)化調(diào)試裝置主要組成結(jié)構(gòu)

由圖2可知，該自動(dòng)化調(diào)試裝置主要由電機(jī)、法蘭、垂直軸等組成，電機(jī)可以快速帶動(dòng)法蘭滑塊移動(dòng)進(jìn)行調(diào)試定位，在調(diào)試過程中電機(jī)需要與聯(lián)軸器相連。

為了提高最終的調(diào)試精度，本文選取了自動(dòng)調(diào)試垂直軸參數(shù)，首先計(jì)算數(shù)值軸向質(zhì)量：

2 實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證該基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法的應(yīng)用效果，下面配置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將其與文獻(xiàn)一、文獻(xiàn)二中介紹的兩種常規(guī)的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

結(jié)合壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試技術(shù)的實(shí)驗(yàn)需求，本次選取EYBHD全自動(dòng)壓力校驗(yàn)臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖3所示。

圖3 EYBHD實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

由圖3可知，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)量范圍為0～60 MPa（油壓）、0～40 MPa（水壓），整體分辨率較高，為1/10 000，可以有效識(shí)別自動(dòng)化調(diào)試圖像，測(cè)量精度為0.05%，為了提高實(shí)驗(yàn)的可靠性，EYBHD全自動(dòng)壓力校驗(yàn)臺(tái)使用220 V±10% 50 Hz電源，選用RS-232接口，在實(shí)驗(yàn)過程中，需要保證工作環(huán)境溫度在20±5℃范圍內(nèi)。

在實(shí)驗(yàn)開始前，需要預(yù)先設(shè)定EYBHD全自動(dòng)壓力校驗(yàn)臺(tái)的量程范圍，即調(diào)整實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的分度值，安裝有效的數(shù)字壓力模塊，完成CCD準(zhǔn)確對(duì)焦。此時(shí)實(shí)驗(yàn)壓力表盤能完整清晰地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕中，可以運(yùn)行壓力檢定軟件，輸入檢定信息。待檢定信息設(shè)置完畢后，可以根據(jù)三點(diǎn)集合原理調(diào)整實(shí)驗(yàn)壓力儀表處于零刻度線位置，開始進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。待識(shí)別完成后，單擊開始檢定按鈕，此時(shí)可以實(shí)時(shí)輸出檢定結(jié)果。待檢定完成后，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)信息會(huì)自動(dòng)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中，此時(shí)可以輸出本次實(shí)驗(yàn)的檢定結(jié)果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

完成上述的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備后，可以進(jìn)行PLC自動(dòng)化調(diào)試實(shí)驗(yàn)，即分別使用本文設(shè)計(jì)的基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法，文獻(xiàn)一介紹的多規(guī)格法蘭式隔膜壓力儀表自動(dòng)化調(diào)試方法，以及文獻(xiàn)二介紹的串口通信壓力儀表自動(dòng)調(diào)試方法進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，得到三種方法調(diào)試后的檢定結(jié)果，如表1所示。

由表1可知，在相同的檢定條件下，采用本文介紹的基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法調(diào)試后檢定升壓值與降壓值和標(biāo)準(zhǔn)器壓力值0.00、0.40、0.80、1.20、1.60一致，且不存在輕敲位移；采用文獻(xiàn)一介紹的多規(guī)格法蘭式隔膜壓力儀表自動(dòng)化調(diào)試方法的輕敲位移略低于采用文獻(xiàn)二介紹的串口通信壓力儀表自動(dòng)調(diào)試方法，但兩者的升壓值和降壓值與標(biāo)準(zhǔn)器壓力值相差較大。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文設(shè)計(jì)的基于串口通信的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法的調(diào)試效果較好，檢定誤差較小，具有準(zhǔn)確性，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

壓力儀表的自動(dòng)化調(diào)試難度較高，經(jīng)常出現(xiàn)較大的檢定誤差，不利于壓力儀表的有效運(yùn)行，因此，本文基于串口通信設(shè)計(jì)了一種全新的壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該壓力儀表PLC自動(dòng)化調(diào)試方法的調(diào)試效果較好，具有準(zhǔn)確性，有一定的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)提高壓力儀表的運(yùn)行安全性具有參考價(jià)值。