本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體的講是基于過程現(xiàn)場總線總線的鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在如冶金、石油、化工、機(jī)械、航空航天等各種工業(yè)行業(yè)中，對溫度的測量都有著十分重要的意義。目前根據(jù)測量方式的不同大概可以將溫度測量分為兩類，一類是接觸式測量，另一類是非接觸式測量。對于接觸式測量，熱電偶是使用較多的溫度測量元件。熱電偶是一種常見的基于溫差電效應(yīng)原理的溫度計(jì)量元件，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，特別是一些高溫測量環(huán)境中如冶金、航空航天事業(yè)等。但是對于熱電偶本身而言，根據(jù)國家的計(jì)量規(guī)程，在其出廠或者是使用一段時(shí)間后，需要定期對其進(jìn)行相應(yīng)的檢定。目前，所有的熱電偶的檢定工作都需要按照中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行的，按照不同的規(guī)范，對定熱電偶的工作溫度分別在300℃～2200℃、20℃～2800℃以及0～1500℃等，但是在針對0～1500℃的規(guī)范中僅僅對鎢錸熱電偶工作范圍在0～1500℃時(shí)的檢定工作進(jìn)行了說明，而對于高于1500℃的標(biāo)定卻沒有相關(guān)的規(guī)范來說明，曾在1988年由國家計(jì)量部門委托遼寧省計(jì)量測試技術(shù)研究所起草過《JJG576-1988工作用鎢錸熱電偶檢定規(guī)程》，該規(guī)程對鎢錸熱電偶在0～2300℃的檢定方式進(jìn)行了相應(yīng)的說明，但在2007年被規(guī)范《JJF 1176-2007》所代替，從那時(shí)起對于1500～2300℃的檢定規(guī)范便是一片空白；但是鎢錸熱電偶卻經(jīng)常在這個(gè)范圍內(nèi)使用，那么怎么對使用在這個(gè)范圍內(nèi)的鎢錸熱電偶進(jìn)行標(biāo)定便是需要解決的，其采用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范其檢定也是需要研究的。

國內(nèi)一些研究所和企業(yè)對于鎢錸熱電偶檢定系統(tǒng)的研究都是基于鎢錸熱電偶的工作環(huán)境低于1500℃的，對于1500℃～2300℃這個(gè)溫度范圍內(nèi)的研究和報(bào)道基本沒有，特別是在結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化控制等技術(shù)的具有高速度、高效率、高自動(dòng)化程度、抗氧化功能等特性的鎢錸熱電偶自動(dòng)檢定裝置。

PROFIBUS是Process Field BUS中對應(yīng)的大寫字母的組合縮寫，稱為過程現(xiàn)場總線。PROFIBUS總線是面向工廠自動(dòng)化和過程自動(dòng)的一種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。其已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中，如制造業(yè)自動(dòng)化(汽車制造、倉儲系統(tǒng)等)、過程自動(dòng)化(石油化工、造紙及紡織業(yè)等)、電力電子、交通管理以及與我們生活相關(guān)的樓宇自動(dòng)化等行業(yè)中。利用PROFIBUS總線標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞傳感器、執(zhí)行器、PLC等設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳遞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以建立熱電偶在1500℃～2300℃的工作環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集方式，填補(bǔ)相關(guān)的行業(yè)空白。

本發(fā)明鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括：通過過程現(xiàn)場總線(PROFIBUS)連接的主站和從站，其中主站包括通過所述過程現(xiàn)場總線與從站交互的一類主站和可對所述過程現(xiàn)場總線設(shè)置、并與一類主站通信的二類主站，所述從站包括分別與所述過程現(xiàn)場總線連接的標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度采集裝置和被檢熱電偶電勢采集裝置。一類主站實(shí)現(xiàn)與對從站的控制、數(shù)據(jù)交換、參數(shù)設(shè)定、診斷等功能，二類主站可以與一類主站通訊，并且可以對過程現(xiàn)場總線進(jìn)行相應(yīng)的配置，參數(shù)初始化等。由熱電偶的溫度測量原理可知，在測量熱電偶溫度時(shí)所測量的電勢是熱電偶的測量端和參考端兩點(diǎn)間的電勢之差。該電勢通過所述的被檢熱電偶電勢采集裝置采集，其結(jié)構(gòu)可以采用現(xiàn)有的裝置實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用空槍法對熱電偶進(jìn)行檢定，因此采用標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度采集裝置進(jìn)行熱電偶的數(shù)據(jù)采集。標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度采集裝置的測溫范圍為250℃到3000℃，能夠滿足所需的2300℃范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集。

具體的，所述的一類主站為PC機(jī)或PLC設(shè)備。一類主站的作用既是中央控制器，一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)一類主站，控制多個(gè)從站。

具體的，所述的二類主站包括通過網(wǎng)絡(luò)通訊卡與所述過程現(xiàn)場總線連接的控制單元。二類主站具有設(shè)定從站地址、組態(tài)、系統(tǒng)監(jiān)視等功能，可包含如編程器、組態(tài)設(shè)備和/或PC機(jī)等設(shè)備。

可選的，所述控制單元還連接有打印裝置，以對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印存檔。

在此基礎(chǔ)上，所述從站中還包括與過程現(xiàn)場總線連接的檢定爐爐溫控制裝置，檢定爐恒溫后溫度變化率應(yīng)當(dāng)<＝2℃/min，檢定爐爐溫控制裝置用于控制檢定爐的爐溫，使檢定溫度與檢定爐的設(shè)定溫度偏差為±5℃。

進(jìn)一步的，在所述檢定爐爐溫控制裝置中設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)溫度控制出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。報(bào)警系統(tǒng)可采用現(xiàn)有常規(guī)的結(jié)構(gòu)方式，如聲音報(bào)警或聲光報(bào)警等。

本發(fā)明的鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠良好的適用于高溫鎢錸熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)，具有高速度、高效率、高自動(dòng)化程度等特性，并能在800℃～2300℃范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定，填補(bǔ)了目前行業(yè)內(nèi)對1500℃～2300℃溫度范圍內(nèi)的空白。

以下結(jié)合實(shí)施例的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示本發(fā)明的鎢錸熱電偶檢定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過過程現(xiàn)場總線連接有主站和從站。其中主站包括一類主站和二類主站，所述的一類主站為PLC設(shè)備，通過過程現(xiàn)場總線與從站交互。一類主站的作用既是中央控制器，一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)一類主站，控制多個(gè)從站。二類主站包括通過網(wǎng)絡(luò)通訊卡與所述過程現(xiàn)場總線連接的控制單元，以及與控制單元連接的打印裝置。二類主站具有設(shè)定從站地址、組態(tài)、系統(tǒng)監(jiān)視等功能，可包含如編程器、組態(tài)設(shè)備和/或PC機(jī)等設(shè)備。二類主站可對所述過程現(xiàn)場總線設(shè)置、并與一類主站通信。

所述從站包括有分別與所述過程現(xiàn)場總線連接的標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度采集裝置和被檢熱電偶電勢采集裝置，以及與過程現(xiàn)場總線連接的檢定爐爐溫控制裝置，在檢定爐爐溫控制裝置中設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)溫度控制出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。報(bào)警系統(tǒng)可采用現(xiàn)有常規(guī)的結(jié)構(gòu)方式，如聲音報(bào)警或聲光報(bào)警等。

在設(shè)備選擇時(shí)，一類主站選用西門子S7-300系列PLC設(shè)備。其CPU型號為319-3DP型，具備MPI(信息傳遞應(yīng)用程序接口)、RS485等接口，可以構(gòu)建基于過程現(xiàn)場總線(PROFIBUS)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最大傳輸速度為12M/s。

二類主站的控制單元采用研華嵌入式箱式ARK-5260工控機(jī)，ARK-5260工控機(jī)結(jié)構(gòu)非常緊湊，采用無風(fēng)扇運(yùn)行的密封結(jié)構(gòu)，支持1.66GHz的英特爾CPU，具有5個(gè)USB2.0端口，支持4個(gè)具有自動(dòng)流量控制的RS-232/422/485接口，內(nèi)置1個(gè)PCI－e和2個(gè)PCI擴(kuò)展插槽，PC擴(kuò)展板采用橡膠抗震。通過在應(yīng)工業(yè)機(jī)上安裝相應(yīng)的軟件，如WINCC、FIX、力控等組態(tài)軟件，以及編程接口軟件STEP7等來實(shí)現(xiàn)過程現(xiàn)場總線總線的硬件組態(tài)與控制等。

網(wǎng)絡(luò)通訊卡選用西門子公司的CP5613型網(wǎng)卡，CP5613型網(wǎng)具有基于PCI總線的過程現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)接口卡，其主要用于將工控機(jī)連接到過程現(xiàn)場總線。通過將CP5613型網(wǎng)卡安裝到ARK-5260工控機(jī)的PCI擴(kuò)展插槽中，可以實(shí)現(xiàn)將工控機(jī)接入過程現(xiàn)場總線中作為主站使用。

從站中的標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度采集裝置選用美國Raytek(雷泰)公司生產(chǎn)的雷泰馬拉松FA系列紅外測溫儀，該紅外測溫儀具備RS485串口通訊接口，可連接到過程現(xiàn)場總線。

在被檢熱電偶電勢采集裝置中通過吉時(shí)利的2010型七位半數(shù)字多用表實(shí)現(xiàn)熱電偶熱電勢的測量。但因數(shù)字多用表只有RS232和GBIP通訊接口，不能直接與過程現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊。因此須通過相應(yīng)的通訊接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字多用表與過程現(xiàn)場總線的對接。即使用單片機(jī)+協(xié)議控制芯片來實(shí)現(xiàn)對數(shù)字萬用表的測量結(jié)果的讀取并傳送到過程現(xiàn)場總線。其中單片機(jī)選用AT89S52型號，在單芯片上具有8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52單片機(jī)能夠?yàn)槎喾N嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

檢定爐爐溫控制裝置控制檢定爐恒溫后溫度變化率<＝2℃/min，并且使檢定溫度與檢定爐的設(shè)定溫度偏差為±5℃。

本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了RS232接口到過程現(xiàn)場總線，以及RS485接口到過程現(xiàn)場總線相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使得不具備過程現(xiàn)場總線接口的設(shè)備能夠方便接入過程現(xiàn)場總線，對熱電偶在800℃～2300℃范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定，填補(bǔ)了目前行業(yè)內(nèi)對1500℃～2300℃溫度范圍內(nèi)的空白。