压力仪表全自动检定和校准系统的开发应用

与其它仪表相比，压力仪表在调试和检定工作中体现出“四最”特点，即设备数量最多、标准仪器需求最全、工时消耗最长、人员素质要求最高，而工程建设工期却在逐渐缩短，使其成为制约仪表调试工作的“瓶颈”，因此提高压力仪表调试和检定效率、降低设备和人员等资源需求具有重要的意义从技术角度而言， 4C（计算机、通信、自动化和CRT）技术已经在仪表和控制系统中得到充分的应用，无论是工业检测仪表还是标定用精密设备，随着技术的发展和应用都在不同程度上实现了智能化和网络化，这为仪表的全自动校准和标定奠定了基础。

本文介绍了我公司选用高性能压力控制器作为基础，通过软件程序实现高精密压力调校多校准点控制，结合目前普遍应用在智能仪表的 HART通信协议，开发出的智能压力仪表全自动校验系统的结构、性能以及应用情况。

全自动校准和检定系统是针对压力仪表校准和检定工作开发的，包括了硬件和软件两部分，围绕功能需求和实现这个核心，系统做了相应的配置。

硬件配置

为了适应全自动过程控制的需求，关键硬件设备必须具备网络通信接口和相应的功能，系统关键设备包括了压力控制器、数据采集器和工控机。

压力控制器 作为系统核心的硬件，压力控制器需要满足两个方面的要求，即控制精度和压力范围。

在压力仪表校准过程中，输入的压力是作为标准信号源提供的，校准和检定点是确定的量程理论分割值，因此控制压力必须达到规定的精度才能满足需求。同时，为了实现过程自动化的目的，控制器必须具有按照预置值完成自动控压功能，即所谓的控制精度。目前工业级压力检测仪表最高精度为 0.075%，标准输入源的压力控制精度最低要求是 0.05%。

精密压力仪表随着可用量程的扩大造成允许误差增加，限制了其可用下限，选用时要兼顾精度和应用范围二者的关系，即在必须符合控制精度要求的同时，满足应用压力范围要求。

本系统采用 GE公司的 PACE6000压力控制器作为核心设备，它是 GE公司生产的新一代模块化、高精度的压力控制器和指示仪，具有可编程测试程序选项，提供了在仪器本身内部自动创建、存储并执行多种控制程序的功能，以及针对自动化测试系统和试验台的应用平台，单台设备配置两个压力控制模块，精度达到 0.005%，在满足工程应用 0.05%的基础上应用范围可拓展十倍，因此选用低、中压两种模块配置一个压力控制器可以实现从微压到中压的范围要求。

数据采集器 用于变送类压力仪表的输出电流或电压检测，在校准智能压力仪表时，其输出电流需进行测量，在多台仪表校准时，要求完成多点电流数据采集，采用五位半或六位半的多通道数据采集器可以满足要求。

工控机 工控机是人机操作界面设备，兼具组态功能，由于仪表校准和检定属于缓慢过程，对于工控机的扫描和采用速度要求较低，因此同精密电流表一样，可供选择的产品也很多，也可以采用个人PC替代。

工控机具有网络接口、安装防病毒及防火墙软件，可设置远程查询及本地数据修改权限。

软件组成

人机界面 系统的图形操作界面信息丰富、直观，可同时显示 4个通道的压力、电流值及曲线，校验（检定）数据合格或不合格以不同颜色指示，可快速确定超差点及超差范围，高级操作通过二级菜单即可完成。还具有完备的校验（检定）数据记录存储及分级管理功能。

压力仪表通信 目前工业智能仪表绝大多数支持 HART通信协议， HART可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议，操作人员或其他设备向压力仪表发送指令 (如设定值、量程、报警值等 )，同时也能实时地得到压力仪表的信息，如测量值、环境参数、设备运行情况及设备校准、自诊断情况、报警信息、故障数据等。

被校准或检定仪表与工控机之间通过协议转换器实现通信，智能仪表的校准可通过HART协议自动完成，可实现量程迁移，零点、满量程或多点校准。

数据库软件 系统数据库采用 ACCESS。系统数据存储、查阅等操作都基于加密 ACCESS数据库。系统数据库包含仪表厂家数据库、仪表信息数据库、检定记录数据库以及校准和检定数据数据库。厂家数据库保存有各个厂家的代码以及产品代码等信息。仪表信息数据库保存有仪表厂家、型号、位号、量程等信息，每次校准或检定时，如果此仪表已进行过检定，则调取仪表信息，否则自动保存此仪表信息。对于同一块仪表可以进行多次检定，系统自动保存每次检定结果到检定结果数据库中，查阅时系统自动列出各次检定记录。

系统功能

系统采用了先进的控制设备，充分发挥其性能优势，同时针对压力仪表检定和智能式压力仪表的校准工作进行开发，通过通信软件将构成压力仪表检定和调试所包含的设备有机结合起来，使用计算机技术完成全过程自动操作，具有实用性强、自动化程度高的特点，改变了常规压力仪表的检定校验模式，实现了一键式过程全自动控制要求。

检定功能系统对需要检定的压力仪器仪表如压力变送器、压力开关等进行自动检定。根据国家规范，在检定前在操作界面中设置相应的产品厂家、检定量程、检定点以及产品必要的信息，系统自动完成正反行程检定，对于每个检定点系统自动加压、稳压、数据记录、误差分析。全部检定点完成后系统自动生成检定报告，可通过打印机打印。用户可根据需要调用历史数据并做条件查询。

校准功能系统可实现对压力仪表进行自动校准和标定。

●智能压力仪表校准

对带 HART通讯协议的智能变送器采取两个步骤进行，分为零点和量程调整、重新设定量程。校准时将待校准压力仪表与系统做电气和压力通道连接，系统根据内置协议与仪表自动通信，此时通过系统操作界面可以读取并修改变送器组态信息，如工位号、仪表描述、日期等数据，以便对变送器进行校准溯源。设置完相关参数后，系统自动对变送器进行校准，首先通过设置的校准点对变送器 4～20mA信号进行校准，可自定义校验点。校准完毕后系统通过 HART通信将校准相关信息写入到变送器中。同时生成报告，对校准数据进行存档管理。

●普通压力仪表标定

普通压力变送器将压力变量转换为可传送的标准 4~20mA输出信号，输出信号与压力变量之间为连续线性函数关系。对于此类压力变送器校准首先需要设置校准点，系统自动完成对每个校准点进行校验，记录各点的电流输出值，系统完成正反行程校验后，自动计算基本误差与回差。如果基本误差与回差超过允许误差范围，则需要操作人员对变送器进行零点以及满量程调整，直到误差小于允许误差范围。

应用效果

通过采用控制系统的 4C技术，产品具备了人机界面友好、操作和编程简单、自动化程度高、网络化构架、经济效益突出等特点，符合现代管理需要，在2011年7月完成开发并经过了考核验收，投入了实际使用，达到了预期指标，主要体现在：

●适应仪器仪表技术的快速发展，改变了传统的工业压力仪表检定和校准模式，填补了相关产品的开发空白。

●取得了很好的经济效益。经过实际测算，在配置多通道单程校验的前提下，单台仪表校验所需时间缩短到原来的六分之一，调试人员需求减少到原来的四分之一。

●系统通过通信方式自动采集仪表信息和过程数据，并存储在指定数据库中，可通过网络供相关部门查阅，减少了人工记录存在的错误隐患，满足无纸办公的需求，符合现代化管理的需要。

本产品目前正在申请中国石化集团行业专有技术和国内专利技术，将来一定能获得广泛应用。