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工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統的軟件設計與開(kāi)發(fā)論文
為滿(mǎn)足工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定需求，通過(guò)對工業(yè)熱電阻檢定系統和檢定方法的分析，設計和開(kāi)發(fā)一套工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統軟件。以.NET Framework 4.0為開(kāi)發(fā)平臺，采用c/s結構以及C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言完成系統軟件的設計與實(shí)現。經(jīng)測試，該軟件能實(shí)現自動(dòng)控溫、自動(dòng)判斷恒溫條件、自動(dòng)采集和記錄測量數據、自動(dòng)計算、自動(dòng)生成原始記錄和證書(shū)，并且能完成標準器、檢定人員、原始記錄以及證書(shū)的有效管理。
引言
工業(yè)熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度計量器具。由于其測量準確、性能穩定、使用可靠、互換性好，在工業(yè)過(guò)程測量和控制中的應用極其廣泛，提高工業(yè)熱電阻檢定結果的準確度和檢定工作的效率對工業(yè)發(fā)展極其重要。為此，國內外都進(jìn)行了一定的研究，國外主要采用自動(dòng)檢定系統對工業(yè)熱電阻進(jìn)行檢定;國內大部分企事業(yè)單位還采用人工方式進(jìn)行工業(yè)熱電阻檢定。隨著(zhù)電子技術(shù)和計算機軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展，部分企業(yè)或研究院所研制出了能滿(mǎn)足檢定要求的自動(dòng)檢定系統，但價(jià)格昂貴，而且不對外開(kāi)放，實(shí)驗室人員無(wú)法根據自己的需求進(jìn)行改進(jìn)。因此，為提高自動(dòng)檢定系統的性?xún)r(jià)比，滿(mǎn)足實(shí)驗室檢定需求，完善系統軟件的數據管理功能，本文設計和開(kāi)發(fā)了工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統軟件。
1 系統組成結構及基本功能
1.1 系統組成結構
工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統由數據采集裝置、自動(dòng)控溫裝置、恒溫設備、計算機、通用打印機和自主研發(fā)的專(zhuān)用軟件組成，結構如圖1所示。
系統工作時(shí)，將標準鉑電阻溫度計和被檢工業(yè)熱電阻溫度計一起插入恒溫槽中，各傳感器的引線(xiàn)按要求通過(guò)多通道傳感器轉接盒連接到多數據采集裝置上，連接控溫儀與恒溫槽，數據采集裝置和控溫儀通過(guò)RS-232接口與計算機連接。系統軟件通過(guò)RS-232通信端口向控溫儀發(fā)送控溫指令，向數據采集裝置發(fā)送指令采集標準鉑電阻溫度計的值，并判斷叵溫槽槽溫是否滿(mǎn)足檢定條件，如果不滿(mǎn)足則繼續當前溫度的控溫，如果滿(mǎn)足則按照檢定規程的要求向數據采集裝置發(fā)送指令;數據采集裝置按順序讀取標準鉑電阻溫度計和被檢溫度計的值，并通過(guò)串口將測量值傳給計算機，同時(shí)由系統軟件進(jìn)行測量數據的保存和處理。然后控制下一個(gè)溫度點(diǎn)，重復上述工作，直到完成所有設置的檢定溫度點(diǎn)后，通過(guò)軟件生成檢定證書(shū)，從而實(shí)現工業(yè)熱電阻溫度傳感器的自動(dòng)檢定。
1.2 系統基本功能
1)可對不同分度號和不同線(xiàn)制的工業(yè)熱電阻進(jìn)行檢定。
2)系統的控溫設備和數據采集可采用手動(dòng)或自動(dòng)方式。
3)系統軟件能夠自動(dòng)掃描控溫裝置和數據采集裝置對應的RS-232端口號，設置數據采集裝置的采樣參數;同時(shí)能對標準器和檢定人員進(jìn)行管理;具備顯示恒溫設備控溫曲線(xiàn)、設定溫度、實(shí)際溫度、實(shí)時(shí)測量的電勢值或電阻值、波動(dòng)度、開(kāi)始時(shí)間、結束時(shí)間以及當前狀態(tài)等信息的功能，并能實(shí)時(shí)顯示循環(huán)采樣數據。
4)具有斷電保護功能，軟件在非正常退出的情況下，可以自動(dòng)保存當前狀態(tài)和檢定數據，重啟系統后能夠繼續當前檢定任務(wù)。
5)能夠自動(dòng)完成工業(yè)熱電阻檢定，自動(dòng)控溫、自動(dòng)判斷恒溫條件、自動(dòng)采集和記錄測量數據、自動(dòng)計算、自動(dòng)生成原始記錄和證書(shū)。
6)能夠查詢(xún)歷史記錄和證書(shū)。
2 系統硬件介紹
系統硬件主要包括數據采集裝置、自動(dòng)控溫裝置兩部分。數據采集裝置包括數據采集器和低熱電勢轉換開(kāi)關(guān)。數據采集器用來(lái)接收計算機發(fā)送的指令，然后按指令進(jìn)行測量設置，并將測量得到的數據傳送給計算機由軟件進(jìn)行相關(guān)處理。選用2700數據采集器和7700開(kāi)關(guān)模塊組成系統數據采集裝置。
自動(dòng)控溫裝置用于接收計算機的控溫指令，實(shí)現系統恒溫槽和檢定爐的溫度控制和超溫保護。系統溫度控制裝置由宇電五位數字表、固態(tài)繼電器、交流接觸器等組成。
3 系統軟件設計
系統軟件部分采用C/S模式開(kāi)發(fā)，采用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Visual Studi02010作為開(kāi)發(fā)工具，NETFrame work4.0作為開(kāi)發(fā)平臺，結合通信技術(shù)、數據庫技術(shù)開(kāi)發(fā)一套能實(shí)現溫度傳感器檢定系統自動(dòng)控溫、自動(dòng)檢定和自動(dòng)分析處理數據的軟件。
3.1 軟件功能結構
軟件主要包括系統管理、檢定任務(wù)和檢定結果3個(gè)功能模塊，其功能結構如圖2所示。系統管理部分主要完成標準器管理、通信設置、采樣設置和人員管理。檢定任務(wù)部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點(diǎn)設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務(wù)的執行。檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢(xún)、生成原始記錄和檢定、校準證書(shū)。
用戶(hù)打開(kāi)系統軟件，首先進(jìn)行通信參數、控溫參數和數據采集相關(guān)參數的設置，然后開(kāi)始檢定任務(wù)信息設置，包括錄入被檢溫度計信息、設置檢定項目及恒溫性能參數、設置檢定溫度點(diǎn)、選擇標準器，然后測試系統連接數據采集通道直到所有通道狀態(tài)正常，方可開(kāi)始執行檢定任務(wù)。檢定任務(wù)完成后控制恒溫設備的溫度，達到穩定和檢定條件后，保溫并巡回檢定各被檢溫度傳感器數據，檢定完成后自動(dòng)保存并處理測量數據。
3.2 軟件詳細設計
3.2.1 系統管理模塊
系統管理部分主要完成通信設置、標準器管理、采樣設置和人員管理。通信設置主要完成上位機與控溫儀、數字多用表通信連接參數設置，上位機通過(guò)串口線(xiàn)將控溫儀和2700數字多用表連接。系統能夠自動(dòng)掃描每個(gè)設備對應的串口號，掃描過(guò)程中界面為灰色提示用戶(hù)等待，計算機逐個(gè)掃描串口，完成后顯示于界面中。系統能自動(dòng)記錄用戶(hù)上次的配置信息，保存于xml配置文件，并在用戶(hù)下次開(kāi)啟本系統時(shí)默認顯示該配置信息。需要設置的通信參數有波特率、數據位、校驗位、停止位、握手協(xié)議，主要實(shí)現對標準器信息的創(chuàng )建、更新、刪除功能。用戶(hù)可新增標準器信息，所有錄入的標準器在列表中顯示，用戶(hù)可以選中列表中任一行，該行標準器信息自動(dòng)顯示在參數控件中，用戶(hù)可編輯該參數進(jìn)行標準器信息的修改，或選中某一行信息進(jìn)行刪除。系統根據標準器的有效期自動(dòng)判斷到期時(shí)間，并提前一個(gè)月提示檢定人員送檢。采樣設置模塊主要完成數據采集裝置采樣頻率、單點(diǎn)采樣次數、控溫階段采樣間隔和保溫階段采樣間隔設置。人員管理模塊主要完成檢定人員和核驗人員信息新增、修改、刪除以及資質(zhì)到期提示。
3.2.2 檢定任務(wù)模塊
檢定任務(wù)部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點(diǎn)設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務(wù)的執行。用戶(hù)進(jìn)入檢定任務(wù)模塊后，首先錄入被檢溫度計信息，然后設置檢定項目和對應的恒溫性能參數，設定被檢溫度點(diǎn)、選擇使用的標準器，這些信息配置完成后，可以進(jìn)行通道測試。檢定任務(wù)開(kāi)始后，首先向控溫儀發(fā)送控溫指令，然后采集標準器的數據，實(shí)時(shí)顯示控溫曲線(xiàn)，同時(shí)判斷是否滿(mǎn)足檢定條件，當滿(mǎn)足條件時(shí)，則開(kāi)始按照規程測量標準器和被檢溫度計電阻值。在檢定過(guò)程中，系統實(shí)時(shí)顯示標準器和被檢溫度計測量值。檢定任務(wù)完成后，系統停止控溫和數據采集。其流程如圖3所示。
3.2.3 檢定結果模塊
檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢(xún)、生成原始記錄和檢定、校準證書(shū)。用戶(hù)可以輸入檢定時(shí)間段、檢定記錄編號、被檢溫度計出廠(chǎng)編號、送檢單位查詢(xún)歷史檢定記錄，記錄顯示于列表中。用戶(hù)可以選擇一個(gè)記錄編號生成該批檢定的原始記錄，選擇某一支溫度計編號生成該支溫度計的檢定和校準證書(shū)。證書(shū)生成是根據選擇的溫度計編號查詢(xún)相關(guān)數據庫，并按照檢定結果計算方法得出檢定結果，然后將相關(guān)數據填充到證書(shū)模板，導出檢定證書(shū)或校準證書(shū)。檢定結果計算及判斷流程如圖4所示。
4 系統測試結果
經(jīng)測試，本系統滿(mǎn)足JJG 229——2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規程》、JJF 1098——2003《熱電偶、熱電阻自動(dòng)測量系統校準規范》的要求，系統運行良好，能有效提高工作效率，降低人為誤差。系統實(shí)現的技術(shù)指標如表1所示。
系統執行檢定任務(wù)時(shí)，軟件可實(shí)時(shí)顯示控溫曲線(xiàn)、設定溫度、實(shí)際溫度、實(shí)際測量值、十分鐘波動(dòng)度以及任務(wù)開(kāi)始時(shí)間、結束時(shí)間、當前狀態(tài)等信息。通過(guò)輸入檢定起始時(shí)間和結束時(shí)間或者檢定記錄編號、溫度計編號、送檢單位信息可以查詢(xún)歷史檢定記錄，可選擇某一記錄編號生成對應的原始記錄和證書(shū)。
5 結束語(yǔ)
本文開(kāi)發(fā)的工業(yè)熱電阻自動(dòng)檢定系統軟件，界面易用、操作步驟簡(jiǎn)單，能實(shí)現自動(dòng)控溫、自動(dòng)判斷恒溫條件、自動(dòng)采集和記錄測量數據、自動(dòng)計算、自動(dòng)生成原始記錄和證書(shū)、可查詢(xún)原始記錄和證書(shū)等功能。此外，系統軟件提供的標準器、人員資質(zhì)到期提示功能以及形成的原始記錄和證書(shū)數據庫使實(shí)驗室的管理更加有效和規范。且該系統總體價(jià)格相對較低，在技術(shù)指標和性能上能滿(mǎn)足國家相關(guān)檢定規程要求，能實(shí)現工業(yè)熱電阻的自動(dòng)檢定。
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