摘要：與其它儀表相比，壓力儀表在調試和檢定工作中體現出“四zui”特點，即設備數量zui多、標準儀器需求zui全、工時消耗zui長、人員素質要求zui高，而工程建設工期卻在逐漸縮短，使其成為制約儀表調試工作的“瓶頸”，本文介紹了一種以高性能壓力控制器作為基礎，通過軟件程序實現高精密壓力調校多校準點控制，結合目前普遍應用在智能儀表的HART通信協議，開發出的智能壓力儀表全自動校驗系統的結構、性能以及應用情況。
　　
　　與其它儀表相比，壓力儀表在調試和檢定工作中體現出“四zui”特點，即設備數量zui多、標準儀器需求zui全、工時消耗zui長、人員素質要求zui高，而工程建設工期卻在逐漸縮短，使其成為制約儀表調試工作的“瓶頸”，因此提高壓力儀表調試和檢定效率、降低設備和人員等資源需求具有重要的意義從技術角度而言，4C（計算機、通信、自動化和CRT）技術已經在儀表和控制系統中得到充分的應用，無論是工業檢測儀表還是標定用精密設備，隨著技術的發展和應用都在不同程度上實現了智能化和網絡化，這為儀表的全自動校準和標定奠定了基礎。
　　
　　本文介紹了一種以高性能壓力控制器作為基礎，通過軟件程序實現高精密壓力調校多校準點控制，結合目前普遍應用在智能儀表的HART通信協議，開發出的智能壓力儀表全自動校驗系統的結構、性能以及應用情況。
　　
　　全自動校準和檢定系統是針對壓力儀表校準和檢定工作開發的，包括了硬件和軟件兩部分，圍繞功能需求和實現這個核心，系統做了相應的配置。
　　
　　硬件配置
　　
　　為了適應全自動過程控制的需求，關鍵硬件設備必須具備網絡通信接口和相應的功能，系統關鍵設備包括了壓力控制器、數據采集器和工控機。　　
　　壓力控制器作為系統核心的硬件，壓力控制器需要滿足兩個方面的要求，即控制精度和壓力范圍。
　　
　　在壓力儀表校準過程中，輸入的壓力是作為標準信號源提供的，校準和檢定點是確定的量程理論分割值，因此控制壓力必須達到規定的精度才能滿足需求。同時，為了實現過程自動化的目的，控制器必須具有按照預置值完成自動控壓功能，即所謂的控制精度。目前工業級壓力檢測儀表zui高精度為0.075%，標準輸入源的壓力控制精度zui低要求是0.05%。
　　
　　精密壓力儀表隨著可用量程的擴大造成允許誤差增加，限制了其可用下限，選用時要兼顧精度和應用范圍二者的關系，即在必須符合控制精度要求的同時，滿足應用壓力范圍要求。
　　
　　本系統采用GE公司的PACE6000壓力控制器作為核心設備，它是GE公司生產的新一代模塊化、高精度的壓力控制器和指示儀，具有可編程測試程序選項，提供了在儀器本身內部自動創建、存儲并執行多種控制程序的功能，以及針對自動化測試系統和試驗臺的應用平臺，單臺設備配置兩個壓力控制模塊，精度達到0.005%，在滿足工程應用0.05%的基礎上應用范圍可拓展十倍，因此選用低、中壓兩種模塊配置一個壓力控制器可以實現從微壓到中壓的范圍要求。
　　
　　數據采集器用于變送類壓力儀表的輸出電流或電壓檢測，在校準智能壓力儀表時，其輸出電流需進行測量，在多臺儀表校準時，要求完成多點電流數據采集，采用五位半或六位半的多通道數據采集器可以滿足要求。
　　
　　工控機工控機是人機操作界面設備，兼具組態功能，由于儀表校準和檢定屬于緩慢過程，對于工控機的掃描和采用速度要求較低，因此同精密電流表一樣，可供選擇的產品也很多，也可以采用個人PC替代。
　　
　　工控機具有網絡接口、安裝防病毒及防火墻軟件，可設置遠程查詢及本地數據修改權限。
　　
　　軟件組成
　　
　　人機界面系統的圖形操作界面信息豐富、直觀，可同時顯示4個通道的壓力、電流值及曲線，校驗（檢定）數據合格或不合格以不同顏色指示，可快速確定超差點及超差范圍，操作通過二級菜單即可完成。還具有完備的校驗（檢定）數據記錄存儲及分級管理功能。
　　
　　壓力儀表通信目前工業智能儀表絕大多數支持HART通信協議，HART可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議是一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議，操作人員或其他設備向壓力儀表發送指令（如設定值、量程、報警值等），同時也能實時地得到壓力儀表的信息，如測量值、環境參數、設備運行情況及設備校準、自診斷情況、報警信息、故障數據等。
　　
　　被校準或檢定儀表與工控機之間通過協議轉換器實現通信，智能儀表的校準可通過HART協議自動完成，可實現量程遷移，零點、滿量程或多點校準。
　　
　　數據庫軟件系統數據庫采用ACCESS。系統數據存儲、查閱等操作都基于加密ACCESS數據庫。系統數據庫包含儀表廠家數據庫、儀表信息數據庫、檢定記錄數據庫以及校準和檢定數據數據庫。廠家數據庫保存有各個廠家的代碼以及產品代碼等信息。儀表信息數據庫保存有儀表廠家、型號、位號、量程等信息，每次校準或檢定時，如果此儀表已進行過檢定，則調取儀表信息，否則自動保存此儀表信息。對于同一塊儀表可以進行多次檢定，系統自動保存每次檢定結果到檢定結果數據庫中，查閱時系統自動列出各次檢定記錄。　　
　　系統功能
　　
　　系統采用了*的控制設備，充分發揮其性能優勢，同時針對壓力儀表檢定和智能式壓力儀表的校準工作進行開發，通過通信軟件將構成壓力儀表檢定和調試所包含的設備有機結合起來，使用計算機技術完成全過程自動操作，具有實用性強、自動化程度高的特點，改變了常規壓力儀表的檢定校驗模式，實現了一鍵式過程全自動控制要求。
　　
　　檢定功能系統對需要檢定的壓力儀器儀表如壓力變送器、壓力開關等進行自動檢定。根據國家規范，在檢定前在操作界面中設置相應的產品廠家、檢定量程、檢定點以及產品必要的信息，系統自動完成正反行程檢定，對于每個檢定點系統自動加壓、穩壓、數據記錄、誤差分析。全部檢定點完成后系統自動生成檢定報告，可通過打印機打印。用戶可根據需要調用歷史數據并做條件查詢。
　　
　　校準功能系統可實現對壓力儀表進行自動校準和標定。
　　
　　●智能壓力儀表校準
　　
　　對帶HART通訊協議的智能變送器采取兩個步驟進行，分為零點和量程調整、重新設定量程。校準時將待校準壓力儀表與系統做電氣和壓力通道連接，系統根據內置協議與儀表自動通信，此時通過系統操作界面可以讀取并修改變送器組態信息，如工位號、儀表描述、日期等數據，以便對變送器進行校準溯源。設置完相關參數后，系統自動對變送器進行校準，首先通過設置的校準點對變送器4～20mA信號進行校準，可自定義校驗點。校準完畢后系統通過HART通信將校準相關信息寫入到變送器中。同時生成報告，對校準數據進行存檔管理。
　　
　　●普通壓力儀表標定
　　
　　普通壓力變送器將壓力變量轉換為可傳送的標準4~20mA輸出信號，輸出信號與壓力變量之間為連續線性函數關系。對于此類壓力變送器校準首先需要設置校準點，系統自動完成對每個校準點進行校驗，記錄各點的電流輸出值，系統完成正反行程校驗后，自動計算基本誤差與回差。如果基本誤差與回差超過允許誤差范圍，則需要操作人員對變送器進行零點以及滿量程調整，直到誤差小于允許誤差范圍。
　　
　　應用效果
　　
　　通過采用控制系統的4C技術，產品具備了人機界面友好、操作和編程簡單、自動化程度高、網絡化構架、經濟效益突出等特點，符合現代管理需要，在2011年7月完成開發并經過了考核驗收，投入了實際使用，達到了預期指標，主要體現在：
　　
　　●適應儀器儀表技術的快速發展，改變了傳統的工業壓力儀表檢定和校準模式，*了相關產品的開發空白。
　　
　　●取得了很好的經濟效益。經過實際測算，在配置多通道單程校驗的前提下，單臺儀表校驗所需時間縮短到原來的六分之一，調試人員需求減少到原來的四分之一。
　　
　　●系統通過通信方式自動采集儀表信息和過程數據，并存儲在數據庫中，可通過網絡供相關部門查閱，減少了人工記錄存在的錯誤隱患，滿足無紙辦公的需求，符合現代化管理的需要。
　　
　　本產品目前正在申請中國石化集團行業專有技術和國內技術，將來一定能獲得廣泛應用。