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摘要：压力变送器是许多工业设备中用以控制工业过程和压力变化的重要元件。随着大规模的集成化电路的发展，压力变送器的设计也朝着智能化的方向发展。基于此，本研究在传统压力变送器的基础上，研制了一种压力变送器自动化检定技术。
关键词：压力变送器；压力控制器；自动化检定
压力变送器是一种将压力变量转换成可传送的统一输出信号（4～20）mA的压力仪表，以其结构简单、稳定性能高、测量精度高及使用寿命长等优点广泛应用于各种工业自控环境。与此同时，随着自动化技术的发展和微电子技术的进步，以及现场总线技术的日益成熟，自动检测技术在生产过程中的应用越来越广泛。下面就一种压力变送器自动化检定技术的研究与实现进行论述。
1. 压力变送器检定结构介绍
《JJG882-2004压力变送器检定规程》中定义：压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标化输出信号的仪表，而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系（通常为线性函数）。主要用于工业过程压力参数的测量和控制，差压变送器常用于流量的测量。压力变送器自动化检定系统应用FlukePPC4动态控制精密压力源，利用六位半数字多用表KEITHLEY34401采集变送器实时输出的mA值，通过iPlot控件绘出实时压力、mA、%曲线，并参照变送器线性输出特性，绘制出线性度示图及满量程误差趋势图，下图1为系统的结构示意图。
2.PPC4压力控制器
PPC4是一款单机压力控制器，适用于设置和控制气体压力至一个密闭的容器，常见于压力测量仪器的校准和测试。其内部配有高精度石英标准压力传感器，使其能够以非常低的测量不确定度来测量压力[1]。PPC4可以由用户使用前面板的显示屏、键盘和功能键进行本地操作控制，或者通过一台计算机利用RS232接口或IEEE-488.2接口采用ASCII字符命令进行远程控制。例如，远程设置压力命令：“PSn（，V）”
发送“PS1000”即远程操作PPC4输出标准1000.000kPa压力值。
3.34401数字多用表
KEITHLEY34401是一款高性能六位半数字多用表。可以进行手动测试或自动测试，自动测试情况下，需将仪表与PC通过RS232或GPIB488调试线连接，并将仪表设置为Remote远程工作模式。34401本身支持SCPI语言，SCPI是一种用于仪表自动化测试的标准命令格式。如：
VaComm1->WriteText（"*IDN？＼n"）；命令可以讀取仪表的硬件版本、软件版本、产品序列号等信息；Va-Comm1->WriteText（"*RST＼n"）；命令可以远程重启34401设备；
VaComm1->WriteText（"SYSTem：REMote＼n"）；命令让34401处于远程工作模式[2]。
4.自动化检定程
压力变送器自动化检定系统的核心技术在于系统的上位机软件部分，在表格控件中动态添加“采集”按键功能，点击采集即可以将当前压力点变送器的实时输出mA值采集到按键所在的表格中，界面直观且易于操作。
if（AdvStringGrid1->HasButton（ACol，ARow）==false）
{
AdvStringGrid1->AddButton（ACol，ARow，60，18，"采集"，haCenter，Advgrid：：vaCenter）；
}
图2为检定压力点输出mA的上位机采集部分界面图，图3为压力变送器检定报告图。
曲线控件可以逐个标注出横坐标为压力值，纵坐标为电流值的检定点，依次在图上标注出来，理论上压力量程百分比与电流输出百分比是等值的，即图中红线为45度夹角的直线[3]。出于传感器自身误差、温漂及mA输出精度影响，检定点会在红线周围分布，由此可以直观的看出变送器的线性化输出特性，对于单独的传感器可以利用最小二乘法拟合出线性方程绘制，如图4中红色直线。
doubleP，mA；//绘制压力点
//iXYPlot1->Table[0]->AddRow（）；//第一点
P=0.5+random（30）/1000.0；
mA=7.2+random（50）/100.0；
iXYPlot1->Channel[1]->AddXY（P，mA）；
iXYPlot1->Table[0]->Data[0][0]=1；
iXYPlot1->Table[0]->Data[1][0]=P；
iXYPlot1->Table[0]->Data[2][0]=mA；
//2点//iXYPlot1->Table[0]->AddRow（）；
P=1.0+random（30）/1000.0；
mA=10.4+random（50）/100.0；
iXYPlot1->Channel[1]->AddXY（P，mA）；
iXYPlot1->Table[0]->Data[0][1]=2；
iXYPlot1->Table[0]->Data[1][1]=P；
iXYPlot1->Table[0]->Data[2][1]=mA；
……
图5为检定系统实时多通道采集曲线图，根据各个通道的量程分别设置坐标上下限值，如压力（0～2.5）Mpa、电流（4.0～20.0）mA、百分比（0～100.0）%，三个通道的横坐标都是系统的当前时间。
iAnalogDisplay1->Value=P；
iAnalogDisplay2->Value=mA； iAnalogDisplay3->Value=percent；
iPlot2->Channel[0]->AddYNow（P）；
iPlot2->Channel[1]->AddYNow（mA）；
iPlot2->Channel[2]->AddYNow（percent）；
当表格中的多个压力点采集完成后，依据《JJG882-2004压力变送器检定规程》对单点的系统误差、上下行程回差及整个检定过程多点的系统误差及回差进行计算，上下行程误差以绘图的方式显示在图6所示的误差分析曲线图中[4]。
图6 压力变送器误差分析曲线图
doublex；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（0，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（25，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（50，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（75，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；iPlot1->Channel[0]->AddXY（100，x）；
5.結论
综上所述，压力变送器广泛应用于工业过程中压力、流量、液位等工艺参数的测量。为满足现代工业应用要求，提高测量精度，本设计针对压力变送器检测，选用合适的传感器、单片机，以系统集成的方式方法完成了压力变送器的自动检定系统，对生产实践具有指导意义，使压力变送器的设计能够更好地服务于我国各类工业的发展。
参考文献：
[1] 金黎华.智能压力变送器的设计与实现[D].大连理工大学，2013.
[2]袁锡明，戴建华. 基于单片机控制的智能压力变送器设计与实现[J]. 化工自动化及仪表，2012，39（5）：608-611.
[3]杨坤漓.智能化压力变送器的设计[J].同行，2016（10）.
[4]苗瀚文.有关压力变送器的设计与实现的思考[J].中国科技博览，2014（47）：396-396.
关键词：压力变送器；压力控制器；自动化检定
压力变送器是一种将压力变量转换成可传送的统一输出信号（4～20）mA的压力仪表，以其结构简单、稳定性能高、测量精度高及使用寿命长等优点广泛应用于各种工业自控环境。与此同时，随着自动化技术的发展和微电子技术的进步，以及现场总线技术的日益成熟，自动检测技术在生产过程中的应用越来越广泛。下面就一种压力变送器自动化检定技术的研究与实现进行论述。
1. 压力变送器检定结构介绍
《JJG882-2004压力变送器检定规程》中定义：压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标化输出信号的仪表，而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系（通常为线性函数）。主要用于工业过程压力参数的测量和控制，差压变送器常用于流量的测量。压力变送器自动化检定系统应用FlukePPC4动态控制精密压力源，利用六位半数字多用表KEITHLEY34401采集变送器实时输出的mA值，通过iPlot控件绘出实时压力、mA、%曲线，并参照变送器线性输出特性，绘制出线性度示图及满量程误差趋势图，下图1为系统的结构示意图。
2.PPC4压力控制器
PPC4是一款单机压力控制器，适用于设置和控制气体压力至一个密闭的容器，常见于压力测量仪器的校准和测试。其内部配有高精度石英标准压力传感器，使其能够以非常低的测量不确定度来测量压力[1]。PPC4可以由用户使用前面板的显示屏、键盘和功能键进行本地操作控制，或者通过一台计算机利用RS232接口或IEEE-488.2接口采用ASCII字符命令进行远程控制。例如，远程设置压力命令：“PSn（，V）”
发送“PS1000”即远程操作PPC4输出标准1000.000kPa压力值。
3.34401数字多用表
KEITHLEY34401是一款高性能六位半数字多用表。可以进行手动测试或自动测试，自动测试情况下，需将仪表与PC通过RS232或GPIB488调试线连接，并将仪表设置为Remote远程工作模式。34401本身支持SCPI语言，SCPI是一种用于仪表自动化测试的标准命令格式。如：
VaComm1->WriteText（"*IDN？＼n"）；命令可以讀取仪表的硬件版本、软件版本、产品序列号等信息；Va-Comm1->WriteText（"*RST＼n"）；命令可以远程重启34401设备；
VaComm1->WriteText（"SYSTem：REMote＼n"）；命令让34401处于远程工作模式[2]。
4.自动化检定程
压力变送器自动化检定系统的核心技术在于系统的上位机软件部分，在表格控件中动态添加“采集”按键功能，点击采集即可以将当前压力点变送器的实时输出mA值采集到按键所在的表格中，界面直观且易于操作。
if（AdvStringGrid1->HasButton（ACol，ARow）==false）
{
AdvStringGrid1->AddButton（ACol，ARow，60，18，"采集"，haCenter，Advgrid：：vaCenter）；
}
图2为检定压力点输出mA的上位机采集部分界面图，图3为压力变送器检定报告图。
曲线控件可以逐个标注出横坐标为压力值，纵坐标为电流值的检定点，依次在图上标注出来，理论上压力量程百分比与电流输出百分比是等值的，即图中红线为45度夹角的直线[3]。出于传感器自身误差、温漂及mA输出精度影响，检定点会在红线周围分布，由此可以直观的看出变送器的线性化输出特性，对于单独的传感器可以利用最小二乘法拟合出线性方程绘制，如图4中红色直线。
doubleP，mA；//绘制压力点
//iXYPlot1->Table[0]->AddRow（）；//第一点
P=0.5+random（30）/1000.0；
mA=7.2+random（50）/100.0；
iXYPlot1->Channel[1]->AddXY（P，mA）；
iXYPlot1->Table[0]->Data[0][0]=1；
iXYPlot1->Table[0]->Data[1][0]=P；
iXYPlot1->Table[0]->Data[2][0]=mA；
//2点//iXYPlot1->Table[0]->AddRow（）；
P=1.0+random（30）/1000.0；
mA=10.4+random（50）/100.0；
iXYPlot1->Channel[1]->AddXY（P，mA）；
iXYPlot1->Table[0]->Data[0][1]=2；
iXYPlot1->Table[0]->Data[1][1]=P；
iXYPlot1->Table[0]->Data[2][1]=mA；
……
图5为检定系统实时多通道采集曲线图，根据各个通道的量程分别设置坐标上下限值，如压力（0～2.5）Mpa、电流（4.0～20.0）mA、百分比（0～100.0）%，三个通道的横坐标都是系统的当前时间。
iAnalogDisplay1->Value=P；
iAnalogDisplay2->Value=mA； iAnalogDisplay3->Value=percent；
iPlot2->Channel[0]->AddYNow（P）；
iPlot2->Channel[1]->AddYNow（mA）；
iPlot2->Channel[2]->AddYNow（percent）；
当表格中的多个压力点采集完成后，依据《JJG882-2004压力变送器检定规程》对单点的系统误差、上下行程回差及整个检定过程多点的系统误差及回差进行计算，上下行程误差以绘图的方式显示在图6所示的误差分析曲线图中[4]。
图6 压力变送器误差分析曲线图
doublex；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（0，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；
iPlot1->Channel[0]->AddXY（25，x）；
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iPlot1->Channel[0]->AddXY（50，x）；
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iPlot1->Channel[0]->AddXY（75，x）；
x=-0.5+random（10）/10.0；iPlot1->Channel[0]->AddXY（100，x）；
5.結论
综上所述，压力变送器广泛应用于工业过程中压力、流量、液位等工艺参数的测量。为满足现代工业应用要求，提高测量精度，本设计针对压力变送器检测，选用合适的传感器、单片机，以系统集成的方式方法完成了压力变送器的自动检定系统，对生产实践具有指导意义，使压力变送器的设计能够更好地服务于我国各类工业的发展。
参考文献：
[1] 金黎华.智能压力变送器的设计与实现[D].大连理工大学，2013.
[2]袁锡明，戴建华. 基于单片机控制的智能压力变送器设计与实现[J]. 化工自动化及仪表，2012，39（5）：608-611.
[3]杨坤漓.智能化压力变送器的设计[J].同行，2016（10）.
[4]苗瀚文.有关压力变送器的设计与实现的思考[J].中国科技博览，2014（47）：396-396.