机械工程自动化仪表装置的应用研究

【摘 要】 随着现代科技进步，自动化得到了越来越广泛的应用，自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。为了保证生产过程安全、可靠的运行，要随时对生产过程中使用的仪表进行维护和校准。传统的将生产过程中使用的仪表拿回实验室进行校准的方法已不能满足生产的要求，取而代之的是在现场直接对仪表进行校准。

【关键词】 机械工程自动化仪表装置自动化机械工程仪表装置检测仪表自动化仪表

影响设备精度的一大重要因素就是工作温度，因此，系统的冷却和散热就显得尤为的重要，良好的冷却效果不仅能够保证机箱和其中模块的稳定工作，更能提升相应板卡和电源的平均故障时间间隔（MTBF）参数。一些专业的测量总线标准，如PXI总线，在冷却和散热方面进行了严格的规范，包括对机箱中散热气流方向的定义、以槽为单位进行散热等确保系统在正常的工作温度下完成测量任务。

校准的一般步骤是：预热仪器（包括被校仪器以及标准源）；设置仪器的状态，进行测量记录数据；数据结果判定并给出结论；自动形成校准证书和原始记录。

自动化校准系统的具体实现过程首先，标准源和数字多用表按照要求开机预热，连接硬件设备（GPIB卡、488电缆等），硬件连接完成后，启动计算机，搜寻整个测试系统的物理地址分配情况，根据搜索到的各个仪器地址，在校准软件运行时，设置正确的地址配置。（1）初始化设置模块。双击相应的自动化校准程序图标，系统启动，进入测试系统主界面，主界面的风格以简捷实用为主，左侧是各功能按钮。首先进入的是初始化设置模块。初始化模块要设置被测试设备的校准项目，设置被校仪器和标准源的GPIB地址，选择是否是首次测试，此功能的目的是为了保存测量的数据，防止意外发生使测量数据丢失，需要重新进行测试。选择中英文语言，选择校准、检定，选择被测试设备的名称。初始化设置就完成了。（2）数据采集动态显示模块。该模块的主要功能包括：初始化仪器、设置仪器的状态、测量数值、数据位数控制、动态显示数据、数据结果判定、数据保存等。自动化数据采集过程是完全模拟人工测量过程进行测量的。仪器的初始化配置以及量程、显示位数、精度、采样数率、采样时间、测量值、功能选择等模块从NI网站上下载，程序员也可以根据仪器编程说明书提供的SCPI语言命令编写相应的模块。本模块中的数据显示位数、数据量程、上下限等都是根据测试计量对仪器的要求而自动生成的，数据结果判定也是自动完成的。程序把那些不合格的数据用红色的字体显示，使计量员在测量结束后容易发现这些数据不合格。数据采集动态显示模块的前面板。（3）证书和原始记录生成模块。自动生成证书和原始记录，给计量员的工作带来极大的便利，而且消除了人为操作易产生的出错，解放了劳动力。计量员只需在证书生成模块的前面板输入相关的仪器信息和校准信息，校准项目，选择相应的证书摸板，程序即可自动生成相应的校准证书和原始记录。证书模块的前面板。

1. 自动化检测仪表在压力表校准方面的应用

随着科学技术的发展，自动化检测技术也得到了很大的发展，特大型冶金制造企业各工序都是连续性衔接作业，往往造成许多现场压力仪表虽到检定周期，却由于不能停产也就不能从作业。压力仪表的工作原理是弹簧管在压力或真空作用下产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大后再传递给指示装置，可在刻有法定计量单位的分度盘上读出指针所指示的被测压力值或真空量值。

1.1 在线校准预期。（1）目的：实施在线校准适应生产流程计量需求，降低外送检费用；（2）校准仪表范围：本企业现场在用压力仪表；（3）校准范围：0～100Mpa；（4）校准对比准确度：1.5%～1.6% ；（5）预期目标：实现在线压力仪表的受控、有效；（6）校准方案种类：a. 理想型校准比对；b. 实用型校准比对。

1.2 材料准备。（1）专用管道打孔器；（2）符合现场压力仪表准确度及量程的数块相应受控有效标准表；（3）校准比对记录。

1.3 在线校准比对方案。包括两个方面：一是实用型对压力仪表的校准比对。（1）在同一管道上：在距拟被校准的现场压力仪表的适当范围内，用专用管道打孔器引出导压管路，在导压管路中间安置一截止阀（截止阀处于关闭状态），截止阀后的接口处安装压力变送器与拟被校准仪表同规格的受控有效标准压力表；（2）缓慢开启截止阀至全开，待管道内流体介质充分进入标准表内数分钟后，分别读取两块表的指示值；（3）填写校准比对记录。二是理想型对压力仪表的校准比对，比如说可以自制一台流动简易“压力校验台”，这方面主要包括：（1）在流体介质管道上，关闭在用的现场压力仪表的“截止阀1”；（2）在截止阀后适当延长导压管路；（3）在延长导压管路上安装一只三通；（4）三通的直管口的接口处安装在用的指示为零的压力仪表；（5）三通的丁字管口的接口处新安装“截止阀2”；（6）在“截止阀2”后接压力“专用校验管”至简易流动“压力校验台”上预置的“专用校验管接口”；（7）“压力校验台”上还预置有受控、有效的相应型号规格的标准压力表；（8）检查无遗漏后，逐一缓慢开启截止阀1、截止阀2至全开；数分钟后，分别读取两块表的指示值；（9）填写校准比对记录。

1.4 经验。认真做好巡回检查工作仪表工一般都有自己所辖仪表的巡检范围，根据所辖仪表分布情况，选定最佳巡检路线，每天至少巡检两次。巡回检查时，要关闭气源，并松开过滤器减压阀接头。拆卸环室孔板时，注意孔板方向，一是检查以前是否有装反，二是为了再安装时正确。由于直管段的要求，工艺管道支架可能少，要防止工艺管道一端下沉，给安装孔板环室带来困难。拆卸的仪表其位号要放在明显处，安装时对号入座，防止同类仪表由于量程不同安装混淆，造成仪表故障；带有联锁的仪表，切换置手动然后再拆卸；仪表一次开车成功或开车顺利，说明仪表检修质量高，开车准备工作做得好。反之，仪表工就会在工艺开车过程中手忙脚乱，有的难以应付，甚至直接影响工艺生产。

2. 自动化测试系统的设计挑战

自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：（1）传感器，利用各种信号检测被测模拟量；（2）变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20 mA的电流信号，并送到可编程序控制器（PLC）中；（3）显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三个部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到了广泛的应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统中重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。如今的测试工程师们面临着一系列新的压力。他们所面临的产品设计比前几代更为复杂；为了保持竞争力并满足客户要求，开发周期要求越来越短 ；产品测试成本越来越高，而预算越来越少。

2.1 不断提高的设计复杂性。如今，测试测量的最明显趋势是器件复杂性不断增加。例如，消费电子、通信和半导体工业持续要求将数字图象/视频、高保真音频、无线通信和因特网互联性集成到一个单独产品中。甚至在汽车中都集成了复杂的汽车娱乐和信息系统、安全和早期预警系统，以及车身和发动机上的控制电子装备。测试系统的设计不仅需要足够灵活地支持对不同产品模型进行广泛的测试，还需要能够进行升级以提供新测试功能所需的更多测试点。

2.2 更短的产品开发周期。由于希望不断提高新产品和技术，拥有市场第一个占有率的竞争天性，设计和测试工程团队只能不断的缩短产品开发周期。

总之，只有设计出新的测试策略来减少测试时间，并提高从设计到生产的测试效率，才能更好的为企业服务，自动化仪表才能发挥更大的效能。

参考文献：

[1] 谭文壬：《工业自动化仪表及其应用》，《中国机械工程》，1983年03期.

[2]李昆：《浅析自动化仪表控制系统的发展应用》，《城市建设理论研究》， 2012年第7期.

作者简介：张弘弼（1970-），男，汉族，吉林通榆人，现任吉林黄栀花药业有限公司车间主任，研究方向为轻工工程、化工仪表及机械设备检修。

（作者单位：吉林黄栀花药业有限公司）