關(guān)于儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建研究

錢雅　呂倩

前言

本研究就針對儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建做進(jìn)一步的闡述，具體從自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容、儀器儀表自動化設(shè)計(jì)的原則和構(gòu)成、系統(tǒng)構(gòu)建的內(nèi)容、構(gòu)建時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)和具體的構(gòu)建措施幾個方面來進(jìn)行描寫。

一、儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容

自動化校驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代化計(jì)量測試技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、信息管理技術(shù)，對電壓、電流、電阻、壓力、真空等儀器儀表具有檢定及校驗(yàn)功能。

二、儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和構(gòu)成

1.儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則：①提高測量質(zhì)量和測量精度。儀表儀器在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重質(zhì)量和精度，測量質(zhì)量和精度的高低直接影響著測量的結(jié)果以及對結(jié)果的判斷，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。②設(shè)備的使用情況。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要使設(shè)備能夠正常有效的使用，即通過反復(fù)調(diào)試使得設(shè)備能適應(yīng)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行。③降低成本。在設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)考慮到投資成本和利潤，畢竟企業(yè)的最終目的還是為了提高利潤。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)如果資金投入量太大，不利用企業(yè)及時(shí)收回本金，以及企業(yè)內(nèi)部的資金運(yùn)轉(zhuǎn)，反而得不償失。因此，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在保證前兩個原則的基礎(chǔ)上盡量降低成本。

2.儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成。（1）設(shè)置程序。儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)通常需要一些相關(guān)的外在軟件來提高系統(tǒng)的應(yīng)用，這些軟件構(gòu)成自動化檢驗(yàn)系統(tǒng)的核心部分，要格外重視并加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的質(zhì)量。同時(shí)在進(jìn)行軟件設(shè)置時(shí)，還必須經(jīng)過嚴(yán)格的反復(fù)調(diào)試，確保計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間無縫銜接操作，提高使用效率。（2）相關(guān)設(shè)備。設(shè)備在儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)中起到重要的作用，目的是接受外來的數(shù)據(jù)，并彌補(bǔ)硬件模式不能很好適應(yīng)軟件系統(tǒng)運(yùn)行的缺陷。增加相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用，可以有效的降低投資成本、提高系統(tǒng)測量的質(zhì)量、精準(zhǔn)度和使用效率，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的自動化檢驗(yàn)程序。（3）軟件的應(yīng)用。儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)成中最關(guān)鍵的部分就是軟件的應(yīng)用，能夠有效的提高數(shù)據(jù)處理的自動化質(zhì)量，因此對軟件必須科學(xué)合理的應(yīng)用。（4）系統(tǒng)檢定。儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還必須考慮應(yīng)用時(shí)的檢定，根據(jù)使用者的需要，檢定數(shù)據(jù)要可實(shí)時(shí)顯示，便于觀察。可采用24小時(shí)指標(biāo)、90天指標(biāo)等模式。

三、儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建的內(nèi)容

1.儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)硬件的組成部分。系統(tǒng)硬件部分包括計(jì)算機(jī)，通用接口總線配備等輔助設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)儀器、網(wǎng)絡(luò)適配器等被檢測儀器。計(jì)算機(jī)是一般配置的計(jì)算機(jī)；可程控儀器設(shè)備，目的是通過接口接受外來的數(shù)據(jù)，從而改變儀器內(nèi)部的工作狀態(tài)，解決原來硬件不能解決的問題，提高微處理器的應(yīng)用能力，較容易的實(shí)現(xiàn)自動校準(zhǔn)，同時(shí)提高了測量準(zhǔn)確度。應(yīng)用通用接口總線配備等輔助設(shè)備，可以使系統(tǒng)得到有效控制，從而高效地完成測量結(jié)果的輸出，完成對整個系統(tǒng)自動化控制管理過程。采用總線連接，儀器并聯(lián)在總線上的連接方式，總線由標(biāo)準(zhǔn)24線電纜構(gòu)成，數(shù)據(jù)傳輸最大距離小于等于20米。

2.儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)軟件的組成部分。通過軟件可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和輸出，同時(shí)系統(tǒng)軟件的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備應(yīng)用的控制，促使檢測的過程有效的實(shí)現(xiàn)自動化。

3.可視化的BASIC語言。一方面，可以通過使用動態(tài)鏈接庫來提高計(jì)算機(jī)的輸入輸出端口以及浮點(diǎn)運(yùn)算能力。另一方面，串口通信可以通過程序編程接口函數(shù)的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)，降低了程序設(shè)計(jì)的難度，簡化了程序設(shè)計(jì)方案，對于大型的復(fù)雜程序也可以將其分割成多個簡短的小程序。并且只需具備一些相應(yīng)功能的控件和適用的程序，有效的提升了編程的速度。

4.Windows系統(tǒng)的應(yīng)用。Windows7已經(jīng)漸漸取代了WindowsXP，要選擇先進(jìn)的.Windows系統(tǒng)，程序編制的實(shí)現(xiàn)需要遠(yuǎn)程控制的儀器設(shè)備、被檢測儀器的程序設(shè)計(jì)指令以及GPIB接口命令語言的運(yùn)用，從而達(dá)到全部檢定校準(zhǔn)。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，通過漢字提示的方式來實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話、打印機(jī)輸出接口、動態(tài)數(shù)據(jù)交換、測試數(shù)據(jù)的查詢、打印等

四、儀表儀器自動化校驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)和具體的構(gòu)建措施

1.儀表儀器自動化校驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。（1）系統(tǒng)校準(zhǔn)。系統(tǒng)校準(zhǔn)的主要過程是，使用標(biāo)準(zhǔn)儀器輸出標(biāo)準(zhǔn)的信號，再通過遠(yuǎn)程控制傳輸?shù)奖粰z儀器上，進(jìn)而對被檢儀器的數(shù)值進(jìn)行全面調(diào)整。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)水平的不斷提高，目前技術(shù)人員手動進(jìn)行數(shù)值的調(diào)整已被取代，被檢儀器都具有自動校準(zhǔn)功能，只需要根據(jù)程序設(shè)計(jì)的步驟來校驗(yàn)調(diào)整，很大的減輕了勞動力，提高了工作效率。同時(shí)，計(jì)算機(jī)儲存芯片儲存器EPROM即使在斷電的情況下也能對一些標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行保留，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字校準(zhǔn)。（2）系統(tǒng)檢定。儀表儀器自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建，使得在計(jì)算機(jī)的控制和多種軟件的應(yīng)用下，標(biāo)準(zhǔn)儀器和被檢儀器的全自動檢定可以實(shí)現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的手工檢定。同時(shí)系統(tǒng)檢定界面簡單方便，用戶可以根據(jù)自己的需要隨機(jī)選擇檢測點(diǎn)，檢定數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示，對各檢定點(diǎn)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及顯示判定結(jié)果。被檢測儀器顯示的技術(shù)指標(biāo)一般有，一日指標(biāo)、一季度指標(biāo)、一年指標(biāo)。用戶在選擇時(shí)，可以對不同時(shí)區(qū)相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.針對應(yīng)注意事項(xiàng)提出的具體構(gòu)建措施。儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)，能夠使整個校驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)自動化，但系統(tǒng)的操控還是需要由專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)際操作和配合實(shí)施，要對人員進(jìn)行合理科學(xué)的分配，使得整個系統(tǒng)的操控上，人員各司其職，有條不紊，實(shí)現(xiàn)工作效率的最大化。（1）設(shè)置專業(yè)自動化校驗(yàn)部門。設(shè)置專業(yè)自動化校驗(yàn)部門，能夠使儀器儀表自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用得到最大限度的使用，使后臺操作系統(tǒng)穩(wěn)定，創(chuàng)新了傳統(tǒng)的人工校準(zhǔn)方式，同時(shí)提高了工作效率，使資源能夠得到合理高效的配制。因此，在企業(yè)規(guī)模較大時(shí)，可設(shè)置專業(yè)自動化校驗(yàn)部門進(jìn)行管理。（2）提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。由于校驗(yàn)過程中各個程序的復(fù)雜性、多變性以及科技的日新月異，校驗(yàn)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性會受到危險(xiǎn)，因此需要在發(fā)展中不斷改善，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。（3）在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。隨著科技的進(jìn)展，各個行業(yè)的創(chuàng)新如雨后春筍層出不窮，使得行業(yè)競爭壓力不斷加劇。只有快速的更新產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的質(zhì)量才能穩(wěn)固產(chǎn)品市場，在市場優(yōu)勝劣汰的競爭機(jī)制下生存下來。

總結(jié)：儀表儀器自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建過程較為復(fù)雜，內(nèi)部涉及硬件、軟件等設(shè)備的應(yīng)用，聯(lián)合了多門學(xué)科。在設(shè)計(jì)過程中，要考慮多方面的因素，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼J(rèn)真態(tài)度來進(jìn)行，并時(shí)時(shí)檢測設(shè)備軟件功能以防系統(tǒng)校準(zhǔn)結(jié)果不準(zhǔn)確。同時(shí)，儀表儀器自動化校驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建是在傳統(tǒng)的人工手動校驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有效的改善了傳統(tǒng)勞動量大、繁瑣的弊端，為企業(yè)提高了工作效率，促進(jìn)了我國儀表儀器自動化校驗(yàn)的進(jìn)程，有著重要的價(jià)值和意義。

（作者單位：空軍南京航空四站裝備修理廠）

作者簡介

錢雅，空軍南京航空四站裝備修理廠，出生年月，19870331，浙江嘉興人，學(xué)歷，本科。職稱，助理工程師。研究方向，儀器儀表。

呂倩，空軍南京航空四站裝備修理廠，出生年月，19871020。籍貫，浙江東陽。學(xué)歷，本科。職稱，助理工程師。研究方向，電氣設(shè)計(jì)（弱電）