機械工程自動化儀表裝置的應用研究

【摘 要】 隨著現代科技進步，自動化得到了越來越廣泛的應用，自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標志。為了保證生產過程安全、可靠的運行，要隨時對生產過程中使用的儀表進行維護和校準。傳統的將生產過程中使用的儀表拿回實驗室進行校準的方法已不能滿足生產的要求，取而代之的是在現場直接對儀表進行校準。

【關鍵詞】 機械工程自動化儀表裝置自動化機械工程儀表裝置檢測儀表自動化儀表

影響設備精度的一大重要因素就是工作溫度，因此，系統的冷卻和散熱就顯得尤為的重要，良好的冷卻效果不僅能夠保證機箱和其中模塊的穩定工作，更能提升相應板卡和電源的平均故障時間間隔（MTBF）參數。一些專業的測量總線標準，如PXI總線，在冷卻和散熱方面進行了嚴格的規范，包括對機箱中散熱氣流方向的定義、以槽為單位進行散熱等確保系統在正常的工作溫度下完成測量任務。

校準的一般步驟是：預熱儀器（包括被校儀器以及標準源）；設置儀器的狀態，進行測量記錄數據；數據結果判定并給出結論；自動形成校準證書和原始記錄。

自動化校準系統的具體實現過程首先，標準源和數字多用表按照要求開機預熱，連接硬件設備（GPIB卡、488電纜等），硬件連接完成后，啟動計算機，搜尋整個測試系統的物理地址分配情況，根據搜索到的各個儀器地址，在校準軟件運行時，設置正確的地址配置。（1）初始化設置模塊。雙擊相應的自動化校準程序圖標，系統啟動，進入測試系統主界面，主界面的風格以簡捷實用為主，左側是各功能按鈕。首先進入的是初始化設置模塊。初始化模塊要設置被測試設備的校準項目，設置被校儀器和標準源的GPIB地址，選擇是否是首次測試，此功能的目的是為了保存測量的數據，防止意外發生使測量數據丟失，需要重新進行測試。選擇中英文語言，選擇校準、檢定，選擇被測試設備的名稱。初始化設置就完成了。（2）數據采集動態顯示模塊。該模塊的主要功能包括：初始化儀器、設置儀器的狀態、測量數值、數據位數控制、動態顯示數據、數據結果判定、數據保存等。自動化數據采集過程是完全模擬人工測量過程進行測量的。儀器的初始化配置以及量程、顯示位數、精度、采樣數率、采樣時間、測量值、功能選擇等模塊從NI網站上下載，程序員也可以根據儀器編程說明書提供的SCPI語言命令編寫相應的模塊。本模塊中的數據顯示位數、數據量程、上下限等都是根據測試計量對儀器的要求而自動生成的，數據結果判定也是自動完成的。程序把那些不合格的數據用紅色的字體顯示，使計量員在測量結束后容易發現這些數據不合格。數據采集動態顯示模塊的前面板。（3）證書和原始記錄生成模塊。自動生成證書和原始記錄，給計量員的工作帶來極大的便利，而且消除了人為操作易產生的出錯，解放了勞動力。計量員只需在證書生成模塊的前面板輸入相關的儀器信息和校準信息，校準項目，選擇相應的證書摸板，程序即可自動生成相應的校準證書和原始記錄。證書模塊的前面板。

1. 自動化檢測儀表在壓力表校準方面的應用

隨著科學技術的發展，自動化檢測技術也得到了很大的發展，特大型冶金制造企業各工序都是連續性銜接作業，往往造成許多現場壓力儀表雖到檢定周期，卻由于不能停產也就不能從作業。壓力儀表的工作原理是彈簧管在壓力或真空作用下產生彈性變形引起管端位移，其位移通過機械傳動機構進行放大后再傳遞給指示裝置，可在刻有法定計量單位的分度盤上讀出指針所指示的被測壓力值或真空量值。

1.1 在線校準預期。（1）目的：實施在線校準適應生產流程計量需求，降低外送檢費用；（2）校準儀表范圍：本企業現場在用壓力儀表；（3）校準范圍：0～100Mpa；（4）校準對比準確度：1.5%～1.6% ；（5）預期目標：實現在線壓力儀表的受控、有效；（6）校準方案種類：a. 理想型校準比對；b. 實用型校準比對。

1.2 材料準備。（1）專用管道打孔器；（2）符合現場壓力儀表準確度及量程的數塊相應受控有效標準表；（3）校準比對記錄。

1.3 在線校準比對方案。包括兩個方面：一是實用型對壓力儀表的校準比對。（1）在同一管道上：在距擬被校準的現場壓力儀表的適當范圍內，用專用管道打孔器引出導壓管路，在導壓管路中間安置一截止閥（截止閥處于關閉狀態），截止閥后的接口處安裝壓力變送器與擬被校準儀表同規格的受控有效標準壓力表；（2）緩慢開啟截止閥至全開，待管道內流體介質充分進入標準表內數分鐘后，分別讀取兩塊表的指示值；（3）填寫校準比對記錄。二是理想型對壓力儀表的校準比對，比如說可以自制一臺流動簡易“壓力校驗臺”，這方面主要包括：（1）在流體介質管道上，關閉在用的現場壓力儀表的“截止閥1”；（2）在截止閥后適當延長導壓管路；（3）在延長導壓管路上安裝一只三通；（4）三通的直管口的接口處安裝在用的指示為零的壓力儀表；（5）三通的丁字管口的接口處新安裝“截止閥2”；（6）在“截止閥2”后接壓力“專用校驗管”至簡易流動“壓力校驗臺”上預置的“專用校驗管接口”；（7）“壓力校驗臺”上還預置有受控、有效的相應型號規格的標準壓力表；（8）檢查無遺漏后，逐一緩慢開啟截止閥1、截止閥2至全開；數分鐘后，分別讀取兩塊表的指示值；（9）填寫校準比對記錄。

1.4 經驗。認真做好巡回檢查工作儀表工一般都有自己所轄儀表的巡檢范圍，根據所轄儀表分布情況，選定最佳巡檢路線，每天至少巡檢兩次。巡回檢查時，要關閉氣源，并松開過濾器減壓閥接頭。拆卸環室孔板時，注意孔板方向，一是檢查以前是否有裝反，二是為了再安裝時正確。由于直管段的要求，工藝管道支架可能少，要防止工藝管道一端下沉，給安裝孔板環室帶來困難。拆卸的儀表其位號要放在明顯處，安裝時對號入座，防止同類儀表由于量程不同安裝混淆，造成儀表故障；帶有聯鎖的儀表，切換置手動然后再拆卸；儀表一次開車成功或開車順利，說明儀表檢修質量高，開車準備工作做得好。反之，儀表工就會在工藝開車過程中手忙腳亂，有的難以應付，甚至直接影響工藝生產。

2. 自動化測試系統的設計挑戰

自動化檢測儀表是自控系統中關鍵的子系統之一。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：（1）傳感器，利用各種信號檢測被測模擬量；（2）變送器，將傳感器所測量的模擬信號轉變為4～20 mA的電流信號，并送到可編程序控制器（PLC）中；（3）顯示器，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。這三個部分有機地結合在一起，缺少其中的任何一部分，則不能稱為完整的儀表。自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在工業生產中得到了廣泛的應用，而且自動化檢測儀表內部具有與微機的接口，更是自動化控制系統中重要的部分，被稱為自動化控制系統的眼睛。如今的測試工程師們面臨著一系列新的壓力。他們所面臨的產品設計比前幾代更為復雜；為了保持競爭力并滿足客戶要求，開發周期要求越來越短 ；產品測試成本越來越高，而預算越來越少。

2.1 不斷提高的設計復雜性。如今，測試測量的最明顯趨勢是器件復雜性不斷增加。例如，消費電子、通信和半導體工業持續要求將數字圖象/視頻、高保真音頻、無線通信和因特網互聯性集成到一個單獨產品中。甚至在汽車中都集成了復雜的汽車娛樂和信息系統、安全和早期預警系統，以及車身和發動機上的控制電子裝備。測試系統的設計不僅需要足夠靈活地支持對不同產品模型進行廣泛的測試，還需要能夠進行升級以提供新測試功能所需的更多測試點。

2.2 更短的產品開發周期。由于希望不斷提高新產品和技術，擁有市場第一個占有率的競爭天性，設計和測試工程團隊只能不斷的縮短產品開發周期。

總之，只有設計出新的測試策略來減少測試時間，并提高從設計到生產的測試效率，才能更好的為企業服務，自動化儀表才能發揮更大的效能。

參考文獻：

[1] 譚文壬：《工業自動化儀表及其應用》，《中國機械工程》，1983年03期.

[2]李昆：《淺析自動化儀表控制系統的發展應用》，《城市建設理論研究》， 2012年第7期.

作者簡介：張弘弼（1970-），男，漢族，吉林通榆人，現任吉林黃梔花藥業有限公司車間主任，研究方向為輕工工程、化工儀表及機械設備檢修。

（作者單位：吉林黃梔花藥業有限公司）