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      液位變送器

      發布日期:2021-07-13  
      精確的液面傳感器測量簡介。
      論述了一種高精度液位變送器測試系統的系統組成和軟件設計,重點介紹了基于多線程的多串口通信協議的開發及程序流程,實現了液位變送器、傳感器參數的采集,提高了生產效率,同時也為液位變送器的軟件補償與標定提供了可靠的保證,從而提高了液位變送器的精度和可靠性。
      隨著單片機在工業測控領域的廣泛應用和成本效益的下降,出現了以微處理器為核心的高精度智能液位傳感器,這對液位變送器的生產、檢測提出了更高的要求。為了提高測量精度,采用軟、硬件相結合的方法,需要對變送器和傳感器的參數進行大量檢測,形成軟件補償表,判斷變送器、傳感器的精度是否滿足要求。本文就是針對這一需求,構建了以IPC為主的變送器測試系統。
      一、構架。
      該傳輸器測試系統總體結構如下圖:德魯克公司DPI520系列標準液位發生器3臺、吉時利公司數字萬用表2700系列1、歐姆龍公司可編程控制器(PLC)C2OO日1臺、智能溫箱1臺、繼電器和變送器幾部分。由于這些智能儀表都帶有一個RS232通信口,而一般的工業控制計算機只有2個信口,所以我們采用MOXA公司C168日系列中的一拖八的多串口來增加串口。
      2、系統工作原理及功能。
      整個測試系統的工作原理是:利用IPC的人機交互界面,對待檢測的變送器或感應器組、液位尺寸的設定和溫度,用PLC檢測所選變送器或傳感器的順序,并將其保存在數據庫中,然后進行相應的計算。
      在使用液位傳感器之前,通常要對其進行溫漂補償和非線性校正,傳統的方法是檢測多個溫度點上對應的液位輸出值根據經驗值來選取補償電阻,這樣就使得經過補償的精度很低。為實現全溫度范圍內的高精度補償,對各個溫度下的傳感器進行了大量的測量,計算了補償電阻的大小,提高了其精度和可靠性。本測試系統的功能之一是一次多點檢測64個傳感器,并計算相應的補強。
      償阻值可以計算出傳感器的非線性、重復性和遲滯性,通過計算得到精度判斷其是否滿足要求。
      隨著智能變送器的出現,變送變送器溫漂補償和非線性校正的方法已經從簡單的模擬調節轉向了軟件控制。它的基本原理是在變送器生產過程中,通過計算變送器在不同溫度、標準液位下的輸出,形成補償參數,并將補償參數預存到變送器的程序存儲器中,在實際應用中,程序根據現場溫度和液位自動調用補償參數來完成補償過程。其功能之二是能對64個變送器進行測試,然后再進行相關處理。
      由此得到補償所用的參數。
      使用本系統,不僅可以提高傳感器的生產效率,而且可以對傳感器和變送器進行補償,使其測量精度大大提高。
      3、系統軟件設計。
      由于系統需要多個人機交互界面來設置和監控大量的參數,我們選擇Windows2000操作系統選擇了MicrosoftVisuaIC++6.0,以充分發揮其強大的網絡功能和穩定性。其軟件設計主要包括人機界面的設置、多串口通訊、數據庫處理等。HMI的設置主要是利用VC十+的控件來編程,數據庫部分主要是存儲數據并計算相應的參數,比較簡單,這里就不介紹了,下面重點介紹一些串口通訊的程序設計。
      3.1包裝串口。
      VisuaIC++的微軟基礎類(MFC)并不提供通用的串口通信代碼,而采用32位的WindowsAPI函數實現串口操作也比較麻煩。由于系統中的大量數據傳輸都是串行口,所以要經常進行串口操作。本論文采用面向對象的設計方法,對常用串口操作在VC6.O下常用的串口操作進行了封裝,對相關的屬性和方法進行了封裝,增加了對串口操作的透明度,提高串口傳輸數據的可靠性,屏蔽底層的細節,便于編程實現串口操作,讀、寫、監視一個串口運行狀態,并將在串口的運行狀態傳遞給主機。
      為了操作串口,我們在SerialPOrt.cpp源文件中定義了一系列功能:例如,InitP0r(初始化串口和設置串口屬性);StartMonitoring()、RestartMonitoring()、RestartMonitoring()函數;ReeeiveChar()和WriteToPort()函數。
      3.2執行通訊協議。
      該系統所用的智能流量計是不同的廠家制造的,其協議也有所不同,因此軟件設計有一定的難度。采用面向對象的方法,把各種智能儀器的通用特性(如:端口號、儀表編號、下位機地址、功能描述等)組合起來,將歸納出的公共屬性組合起來,形成智能儀表基類CC0mmen類,還定義了一組標準訪問和數據存取接口,以虛函數的形式給出,并與其對應的儀表類。對于各類智能儀表我們采用相應廠家提供的通訊協議。
      3.3實現多程串口通訊。
      使用工控機和4臺以上的智能儀表實現長時間的動態、穩定運行,是整個液位傳感器檢測系統的樞紐,對系統的可靠性、魯棒性要求很高,所以整個數據采集驅動程序對串口讀寫的協調非常重要,我們采用了多線程技術。在重新啟動串口數據采集驅動程序之前,應根據實際儀表接線情況對儀表進行配置,設置每個串口連接的儀表類型和數量,以及基本的串口通訊參數,并進行存儲。驅動線程任務與負責人機進行交互。
      進程間通訊采用Windows消息機制,對各個串口操作進行接口操作與協調。

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