数字化、智能化、网络化技术在工业计量中的应用

前言

在计算机技术和软件迅速发展的今天，测试技术也跟着发生根本的变化，特别是校测技术要能适应这种发展的难度更大。工业生产过程中，为确保安全、可靠和经济运行，必须依靠安装在管线上的大量温度、压力、流量等传感器、变送器等现场仪表来监测和控制工艺过程参数，现场仪表的准确度可靠与否，需要及时或定期进行现场或实验室校验；在我国现场仪表可说是五花八门，有相当部分是90年代以前各个时期沿用下来的仪表，也有改革开放以来大量引进的外国设备，从技术上看校测对象是从指针式仪表、数字式仪表到智能化仪表三大发展阶段的产品，从仪表产地看，有国产的和世界各国的产品，规格型号各不相同，这些情况大大加重了校测仪表开发难度。在这种背景下，北京中航机电研究所最近开发的ZH2513P自动化仪表综合校验台，在压力仪表校验过程中，实现了压力计量过程的自动化、智能化和网络化。国内很多用户自从购置ZH2513P自动化仪表综合校验台以来，极大提高在线仪表的维修能力和仪表校验精度，同时为自动化仪表技术培训提供了良好的实验设备和实验环境，对本企业人员的仪表技术水平和整体素质的提高起到重要作用。

1 校验台组成、技术指标及工作原理

ZH2513P是自动化仪表综合校验台系列产品之压力仪表校验台的一种组合，主要有以下几大部分组成：

（1）压及压力调节系统
（2）智能数字标准压力校测仪
（3）过程标准电信号的模拟输出与测量
（4）计算机、打印机及其通讯系统
（5）校验台组成及供电控制系统
（6）系统测控软件

本校验台的压力输出范围从-0.1MPa～60 （或100）MPa，几乎覆盖了工业生产过程的全部压力范围。从安全规程要求考虑，从-0.1～1.6MPa压力介质为空气，1.0MPa 以上用油作介质。造压方式:-0.1～0MPa用高性能低噪声真空泵，0～1.6MPa用经过改进的全密封式、低噪音、无污染空气压缩机，1.0～60（100）Mpa造压采用交流电机、双柱塞泵和偏心凸轮组成崭新的油压系统。整个造压过程中，压力升降平稳、压力稳定性为0.05%FS/3秒，系统温度系数小、噪声小、无污染。

标准压力校测仪的准确度为0.05%FS；
标准电信号及测量系统的准确度为0.03%RD+0.02%FS；

本校验台基本工作原理如图1所示：

注：ZH210压力现场校测仪 ZH558过程信号现场校测仪
图1 校验台基本工作原理 [p] 将图1中各种智能化模块单元，按功能要求任意组合，充分利用各智能单元及丰富的PC机软硬件资源，组成全新功能的计管系统，既保持各单元独立功能，又可实现全新的自动测量，校测与管理功能，可以程控设定各功能单元信号输出，又可自动测量、采集、处理数据，数据表达，传送存储以及文档管理，自动生成检定证书、报告以及文档查询等上层管理功能，这些都可通过该系统完成。还能与现场校测仪通讯，向现场校测仪表下载校测任务，又可接收现场校测仪表校测的结果。一台ZH2513P自动化压力校验台，相当于一个工业压力仪表自动校验及管理的现代化压力计量实验室。

2 压力校测与计量

在近十几年的时间里，校测仪表随着电子集成电路从早期的形式集成发展到功能集成，从技术集成又发展到智能集成的今天，发现和应用新的器件程度就决定了开发出新一代校测仪表的先进性和智能化程度。ZH2513P体现了最新元器件应用水平。

所谓数字化、智能化和网络化校验台，就是以单片机为核心，配以相应的测试电路、通讯接口和相应的监控软件，通过总线把多个智能化功能单元连成局域网，再由上位机测控软件实现各功能单元根据需要任意组合，形成需要的新的测试系统，对各种不同仪表进行校测和计量。如压力变送器的校测，通过校验台上提供的DC24V仪表电源给变送器供电，利用程控电流源、电动压力源和标准压力计就可组成变送器全自动校验系统。又如弹簧管式指针压力计的校验，只需连接好电路，其余校测过程，通过鼠标点击操作就能实现数据采集并打印测试结果和证书。实现了校验过程自动化、无纸化，显著提高了校验效率，确保校验结果准确性和校验结果的可靠性、科学规范性。

ZH2513P自动化仪表综合校验台具有支持现场校测的功能。如果配以北京中航机电研究所生产的ZH210压力校测仪，并通过更换压力模块，就可实现压力现场全量程校测范围。通过它从上位机下载被校表的相关参数，到现场进行校测，然后将校测结果上载给ZH2513P校验台主控PC机。ZH210具有与压力校测配套的电压、电流测量，能提供DC24V仪表电源，为压力模块提供电源和显示，能自动识别模块压力量程范围等。通过系统软件自校准，自诊断、软件非线性修正和温度补偿，自动保持着现场校测仪表的准确性和可靠性。

3 结束语

ZH2513P自动化仪表综合校验台的诞生和应用是数字化、智能化和网络化技术在工业生产中的应用的体现。也充分体现信息时代技术特征的高科技产品，由中国人自己研究开发并制造出符合中国国情的先进实用产品，并达到国际先进水平。“在工业生产中，仪器仪表是倍增器”，仪表对经济有巨大拉动作用，使各行业发展更具基础性技术和有着十分重要的经济价值。

ZH2513P保证校验数据的科学性、真实可靠性、由于校验数据是在仪表中传递和处理不需要人工输入或抄写，避免人为错误，如误操作，伪数据等，也就避免因校验失误而造成的安全事故，从而避免安全事故而带来的经济损失。

由于ZH2513P自动化程度高，可提高工作效率3～10倍以上，可为企业节省大量的人力资源，产生直接经济效益。

由于ZH2513P实现了校验自动化与智能化管理的有机结合，通过对全企业仪表有计划的实验室检定或对在线仪表进行周期性、抽样性现场检测，然后将全部仪表信息传给ZH2513P计管中心数据库，“中心”既可对全企业仪表的实际运行状态进行质量分析，得出状态检修数据，对超差或有问题的仪表进行检修或更换，这样就改变了以往凭对仪表运行质量估计或猜测，盲目停产进行所有仪表的大修或小修，不管好坏全部拆下来，运回仪表车间大修一遍，这样浪费人力和时间，甚至于损坏了本来就很好的仪器。停产大修一次造成的经济损失是十分可观的。ZH2513P的使用，大大提高了管理水平，通过这种管理创造看得见的经济效益。