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液位变送器

发布日期:2021-07-13  
精确的液面传感器测量简介。
论述了一种高精度液位变送器测试系统的系统组成和软件设计,重点介绍了基于多线程的多串口通信协议的开发及程序流程,实现了液位变送器、传感器参数的采集,提高了生产效率,同时也为液位变送器的软件补偿与标定提供了可靠的保证,从而提高了液位变送器的精度和可靠性。
随着单片机在工业测控领域的广泛应用和成本效益的下降,出现了以微处理器为核心的高精度智能液位传感器,这对液位变送器的生产、检测提出了更高的要求。为了提高测量精度,采用软、硬件相结合的方法,需要对变送器和传感器的参数进行大量检测,形成软件补偿表,判断变送器、传感器的精度是否满足要求。本文就是针对这一需求,构建了以IPC为主的变送器测试系统。
一、构架。
该传输器测试系统总体结构如下图:德鲁克公司DPI520系列标准液位发生器3台、吉时利公司数字万用表2700系列1、欧姆龙公司可编程控制器(PLC)C2OO日1台、智能温箱1台、继电器和变送器几部分。由于这些智能仪表都带有一个RS232通信口,而一般的工业控制计算机只有2个信口,所以我们采用MOXA公司C168日系列中的一拖八的多串口来增加串口。
2、系统工作原理及功能。
整个测试系统的工作原理是:利用IPC的人机交互界面,对待检测的变送器或感应器组、液位尺寸的设定和温度,用PLC检测所选变送器或传感器的顺序,并将其保存在数据库中,然后进行相应的计算。
在使用液位传感器之前,通常要对其进行温漂补偿和非线性校正,传统的方法是检测多个温度点上对应的液位输出值根据经验值来选取补偿电阻,这样就使得经过补偿的精度很低。为实现全温度范围内的高精度补偿,对各个温度下的传感器进行了大量的测量,计算了补偿电阻的大小,提高了其精度和可靠性。本测试系统的功能之一是一次多点检测64个传感器,并计算相应的补强。
偿阻值可以计算出传感器的非线性、重复性和迟滞性,通过计算得到精度判断其是否满足要求。
随着智能变送器的出现,变送变送器温漂补偿和非线性校正的方法已经从简单的模拟调节转向了软件控制。它的基本原理是在变送器生产过程中,通过计算变送器在不同温度、标准液位下的输出,形成补偿参数,并将补偿参数预存到变送器的程序存储器中,在实际应用中,程序根据现场温度和液位自动调用补偿参数来完成补偿过程。其功能之二是能对64个变送器进行测试,然后再进行相关处理。
由此得到补偿所用的参数。
使用本系统,不仅可以提高传感器的生产效率,而且可以对传感器和变送器进行补偿,使其测量精度大大提高。
3、系统软件设计。
由于系统需要多个人机交互界面来设置和监控大量的参数,我们选择Windows2000操作系统选择了MicrosoftVisuaIC++6.0,以充分发挥其强大的网络功能和稳定性。其软件设计主要包括人机界面的设置、多串口通讯、数据库处理等。HMI的设置主要是利用VC十+的控件来编程,数据库部分主要是存储数据并计算相应的参数,比较简单,这里就不介绍了,下面重点介绍一些串口通讯的程序设计。
3.1包装串口。
VisuaIC++的微软基础类(MFC)并不提供通用的串口通信代码,而采用32位的WindowsAPI函数实现串口操作也比较麻烦。由于系统中的大量数据传输都是串行口,所以要经常进行串口操作。本论文采用面向对象的设计方法,对常用串口操作在VC6.O下常用的串口操作进行了封装,对相关的属性和方法进行了封装,增加了对串口操作的透明度,提高串口传输数据的可靠性,屏蔽底层的细节,便于编程实现串口操作,读、写、监视一个串口运行状态,并将在串口的运行状态传递给主机。
为了操作串口,我们在SerialPOrt.cpp源文件中定义了一系列功能:例如,InitP0r(初始化串口和设置串口属性);StartMonitoring()、RestartMonitoring()、RestartMonitoring()函数;ReeeiveChar()和WriteToPort()函数。
3.2执行通讯协议。
该系统所用的智能流量计是不同的厂家制造的,其协议也有所不同,因此软件设计有一定的难度。采用面向对象的方法,把各种智能仪器的通用特性(如:端口号、仪表编号、下位机地址、功能描述等)组合起来,将归纳出的公共属性组合起来,形成智能仪表基类CC0mmen类,还定义了一组标准访问和数据存取接口,以虚函数的形式给出,并与其对应的仪表类。对于各类智能仪表我们采用相应厂家提供的通讯协议。
3.3实现多程串口通讯。
使用工控机和4台以上的智能仪表实现长时间的动态、稳定运行,是整个液位传感器检测系统的枢纽,对系统的可靠性、鲁棒性要求很高,所以整个数据采集驱动程序对串口读写的协调非常重要,我们采用了多线程技术。在重新启动串口数据采集驱动程序之前,应根据实际仪表接线情况对仪表进行配置,设置每个串口连接的仪表类型和数量,以及基本的串口通讯参数,并进行存储。驱动线程任务与负责人机进行交互。
进程间通讯采用Windows消息机制,对各个串口操作进行接口操作与协调。

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