文档编号：JZZTW_GY_006
热工仪表校验装置项目
技术总结
(V1.0)
北京中航机电研究所
二零零八年六月
热工仪表校验装置项目技术总结
版本说明
标 题：热工仪表校验装置项目技术总结
类 别：技术总结
主 题 词：技术总结
编 号：JZZTW_GY_006
密 级：一般
建立日期：20xx年6月23日
主撰稿人：武保胜
存放位置：
编辑软件：Microsoft Word 2003 中文版
文 件 名：热工仪表校验装置项目技术总结.doc
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目 录
第一章 项目概述 ................................................................................................................... 4
第二章 执行标准 ................................................................................................................... 5 一 标准 ................................................................................................................................... 5 二 攀钢集团自编计量校准规范 ........................................................................................... 5 三 国家检定规程(以国家最新的有效版本为准) ................................................................ 5
第三章 性能指标 ................................................................................................................... 6 一 输出指标 ........................................................................................................................... 6 二 输入测量指标 ................................................................................................................... 7 三 其他指标 ........................................................................................................................... 9
第四章 硬件设计方案和关键技术 ..................................................................................... 10 一 硬件的设计方案 ............................................................................................................. 10 二 关键技术举例 ..................................................................................................................11
第五章 软件设计方案和关键技术 ..................................................................................... 12 一 项目所依据的技术原理 ................................................................................................. 12 二 完成的主要技术与性能指标 ......................................................................................... 13 三 技术特点 ......................................................................................................................... 14 四 行业领先技术举例 ......................................................................................................... 15
第六章 校准平台 ................................................................................................................. 17
第七章 总结 ......................................................................................................................... 25
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第一章 项目概述
本技术项目是来源于四川攀枝花钢铁股份有限公司的技术合作，根据攀钢的技术要求对本所原有技术进行改造，已达到的技术要求和特点如下：
1. 配合研制出更适合公司现状及未来发展趋势的热工计量标准装置，以解决目前种类繁多
数量庞大的过程类基础仪表的量值溯源问题。
2. 对现有的部分校验装置进行优化及功能开发，提高工作效率，对现采用计算机控制的标
准装置的软件进行整合改进，实现数据共享，提高实验室的工作效率、降低运行成本。
3. 进一步完善与夯实校准实验室的基础工作，充分发挥计量设备的功能，适应公司的发展，
满足客户的需求，提高工作效率，保证公司质量体系、测量管理体系、实验室体系的有效运行。
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第二章 执行标准
依据协议，执行如下技术标准：
一 标准
GB/T19022-2003 《测量管理体系 测量过程和测量设备的要求》
ISO/IEC 17025：2005《检测校准实验室能力认可准则》
GB/T 13639-1992 《工业过程测量和控制系统用模拟输入数字式指标仪》
JJF 1069-2000 《法定计量检定机构考核规范》
JJF1033-2001 《计量标准考核规范》
JJF1001-1998 《通用计量术语及定义》
二 攀钢集团自编计量校准规范
QJ/ZL8.020-2006 《电测量指示仪表自编计量校准规范》 QJ/ZL8.022-2006 《过程信号测量仪表自编计量校准规范》
QJ/ZL8.023-2006 《闪光、音响报警器自编计量校准规范》
三 国家检定规程(以国家最新的有效版本为准) JJG 74-2005 工业过程测量记录仪检定规程
JJG 186-1997 动圈式温度指示仪表检定规程
JJG 617-1996 数字式温度指示调节仪表检定规程
JJG 285-1993 带时间比例、比例积分微分作用的动圈式温度指示仪表检定规程 JJG572-1988 带电动PID调节电子平衡纪录仪检定规程
JJG 951-2000 模拟式温度指示调节仪表检定规程
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第三章 性能指标
一 输出指标
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二 输入测量指标
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三 其他指标
1．可模拟八种热电偶、四种热电阻信号进行输出或测量，常用的分辨率不低于0.1℃。
2．可以检定Pt1000，可以仿真输出和测量输入Pt1000。
3．可扩充计算机软件的测控、计管功能，实现温度变送器、热电阻用动圈式仪表、热电偶
用动圈、仪表指针、数字式温度二次表、温度调节仪、工业过程测量记录仪、无纸记录仪、数字逻辑、逻辑开关量等二次仪表的全自动检定、自动输出、自动数据采集、处理、存储、自动生成校验结果文件及并依据要求打印打印检定证书、检定报告；原始记录及证书格式符合要求，可对现场表、实验室仪表、标准表等登记表进行自动校验与智能化计量管理。
4．可以检定信号隔离器、安全栅等。
5．每个单元的输出和测量可同时独立进行，并可联机自动设定输出和校验功能；保留手动
校验的功能，可脱机独立使用校验台的各智能单元，手动完成校验工作。检定过程包括全自动检定、半自动检定（包括输入自动和测量自动）、手动检定，每种又包括正校法和反校法检定。
6．可同时自动检定至少3台以上的同类型过程仪表。可以在检定前对被检表进行超差调试
工作
7．开放软件设计平台，可以增加自己编制的计量校准程序。原始记录的导入和导出功能，
根据导入导出的内容不同分为CELL和EXCEL两种格式。
8． 实现数据库共享，可向其它数据库提供数据。其他系统可随时通过网络查看所检仪表的
状况和进行各种统计、报表输出等工作。
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第四章 硬件设计方案和关键技术
本项目根据双方的技术要求，我们采用由公司目前最先进的技术结合本所原有技术，使本产品的多项技术指标达到国内最先进的水平
一 硬件的设计方案
1. ZH2513E自动化仪表综合校验台包括多种标准信号源，智能仪表校测系统，计算机软硬
件及其通讯总线，共同组成自动化仪表校验系统。
2. 具备热工仪表各种过程信号的校准与测量功能
3. 校验台由电压单元、电流单元、热电偶单元、热电阻单元、频率单元、多路开关单元、
直流电源单元、交流供电电源单元、PC机、计算机校测软件、操作台组成。通过多路开关单元可以同时校验三台同类型被检表，大大提高工作效率。
4. 各单元既可以与计算机联机校验，也可以脱离计算机独立使用，手动完成校验工作。
5. 新型带背光LCD大屏幕显示器（分辨率为240×320），显示内容丰富、实用、清晰。
6. 高准确度仿真输出和测量mV、V、mA、Ω、频率、八种热电偶（S、R、B、K、N、E、J、
T型偶）和五种热电阻（Pt1000、Pt100、Pt10、Cu50、Cu100）及开关通断。电流输出设有两种方式：标准mA信号、模拟变送器mA输出信号。
7. 热电偶和热电阻的仿真输出和测量均有温度、对应的热电势或电阻值显示。
8. 热电偶的仿真输出和测量有自动和手动两种参考端温度补偿方式。
9. Ω及热电阻测量设有三种工作方式：四线测量、三线测量、二线测量。
10. 仿真输出和测量相互独立，可同时进行工作而不互相干扰。仿真输出值可以用数字键直
接键入，也可以用输出微调键改变输出值。
11. 电压、电流、热电偶、热电阻、频率单元都有开关量测试功能。斜坡输出或输出微调功
能与开关量测试功能配合使用可以检定仪位式表控制的设定点误差或切换差。
12. 频率单元可以测量输入周期脉冲信号的时间比例ρ（周期脉冲的持续时间与持续、间歇
时间之和的比值），检定时间比例控制仪表的零周期及时间比例ρ。
13. 所有仿真输出均有阶梯输出，阶梯步长可由用户自由设置，并配有输出百分比。
14. 全软件数字校准。
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二 关键技术举例
1. 仿真输出和测量输入Pt1000，实现电阻全量程输出，同时输出性能指标领先于同类产品。
2. 为了使测量的精度和稳定度更好，我们采用的24位高精度的模数转换器件，并且采取了
手动设置平滑滤波的功能，可以得到较高的稳定度。
3. 拥有模拟变送器的仿真输出功能，可以检定信号隔离器。
4. 在原有的基础上修改斜坡输出的功能，使之可以快速检定极限开关或报警器。
5. 在频率测量方面，改变了低频测量的方法，使之在低频的时候可以保证测量的精度。
6. 为了达到所要求的同时检定三块被检表的要求，我们设计了两组模拟开关转换器。
7. 台体上设计了一组电源单元，可以同时输出多路工作电源，方便用户检定多块仪表。
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第五章 软件设计方案和关键技术
一 项目所依据的技术原理
本项目以数据库为核心，依照国家相关检定规程和校准规范，以及国家各级技术监督和计量管理制度要求，将前端手动，半自动及全自动检验检定流程与后期计量技术管理、行政管理和法制管理相结合，成为具有自动化校验检定与智能化计量管理的计量测控与管理信息系统。主要研发内容和解决方案：为实现项目的上述功能，要综合利用计算机软件技术，以数据库为核心，根据国家相关检定规程或规范，及国际通用的量测仪器管理标准包ISO9001：2000和ISO10012:2003标准要求而编制的计量设备管理与计量检定（校准）的行业通用软件。该系统采用由信息层、控制层、现场层组成的三层网络构架，信息层采用C/S架构，实现在任一台计算机都可以实现与系统的信息交互功能；使用SOL Server后台数据库，确保了系统具有信息量大、安全可靠性高、扩充性好的特点，主要包括：
1.1 项目面向不同的应用对象设计，采用模块化组合，无缝连接，实现硬件设备自动识别与状态诊断，校验检定流程自动化。
1.2 根据国家规程JJG系列编制检定方法。
1.3 即可配合中航系列仪表联机自动校验和采集数据,又可手动输入数据。
1.4 多种数据交互功能：数据库可与多种文件格式导入导出数据，保证信息有效利用。
1.5 用户查询功能；包括用户对分度表和换算单位的查询和被校表档案的查询。
1.6 在基础模块的基础上，根据不同行业和客户要求实现功能扩展，满足不同用户。
1.7 根据ISO9001及ISO10012:2003要求，建立被校表的档案和相关管理信息。
1.8 项目数据流程图如图1所示。
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图1 数据流程图
二 完成的主要技术与性能指标
主要技术
1) Microsoft.Net及SOL server开发环境，C/S架构。
2) 面向对象设计，模块化组建结构，无缝连接。
3) Cell组建实现报表输出及打印功能，报表动态自动生成及定制。
4) 硬件设备自动识别与状态诊断，校准检定流程自动化控制。
5) 开放的ActiveX组件，与支持ActiveX组件技术的软件连接和交换数据。
6) 传统数据库技术和实时数据库技术的物理隔离和无缝集成技术
实时数据库负责检定记录数据及其处理的定时限制，维护大量共享数据及它们的完整性和一致性。传统数据库维护复杂结构与关系稳定不变和可预报的数据，将两者的概念、技术、方法与机制无缝集成技术以同时支持定时和一致性。
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具体技术指标描述如下：
1) 仪表校验：具有工业仪表和热工类仪表(如压力表、变送器、动圈表、压力开关、显
示表及记录仪等)的校验和计量管理功能。
2) 设备管理：〖仪表登录〗、〖仪表台帐〗、〖校验计划〗、〖校验报警〗、〖仪表查询\统计〗、
〖仪表处理〗等。
3)
4)
5) 根据国家JJG系列编制，符合国家检定要求。 工具：包括〖分度号换算〗、〖通讯测试〗等。 在模块基础上，根据不同行业和客户要求扩展功能，在满足通用客户基础上满足客
户的特殊要求。
6) 检定记录数据库管理。
7) 运行于Windows2000／xp等操作系统，即可配合中航系列仪表联机自动校验又可手
动输入数据
8) 多种数据交互功能：数据库可与多种文件格式导入导出数据，保证原信息有效利用。
三 技术特点
1．校准组态王构建了一个完整的检定系统解决方案
根据用户需求进行个性化的配置，组态王通过解析语言对用户的配置进行解析并
形成用户的专用应用系统。
2．校准组态王在硬件平台方面实现了对任何硬件的支持，易于访问和控制。在软件平台
方面，可以自由定制适合于用户个性化需求的检定模型，包括检定参数、检定流程和综合报表，易于修改。
1）硬件平台
? 自主配置I/O驱动程序，用于和I/O设备通讯，互相交换数据。
? 支持灵活的硬件通讯指令格式，包括ASCII码和二进制指令、字符串的单发
和串发、字符串的拼接等
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? 支持多台套设备同时控制，分时检定。
? 用户可以自主配置硬件，并用加密文本保存配置信息。
2）软件平台
? 支持46个国家标准检定规程以及5个用户自编计量校准规范。
? 支持用户根据自身需求制定的各种不同的校准规程。
? 可以自由定制适合于本单位需求的检定模型：
可以灵活的增减检定校准参数
可以灵活的设置检定校准流程
可以灵活的设计各种格式的报表，并具有报表导入导出功能
? 支持用户对动态生成的检定界面、检定流程和报表进行任意的修改和编辑，
即满足了用户对于个性化的要求，同时又保留比较完善的二次开发工具。 ? 实现标准格式的人机对话模式
3）数据库平台
与检定模型有关的数据完整、稳定和持久，支持高效的检定业务和数据计算。 支持数据量庞大的检定记录，实现实时共享和对历史数据的轻松存储和检索。
可以对外提供数据接口，可以和关系数据库集成；
可以提供开发接口，用户可以在实时数据库上做二次开发。
3．从软件开发和维护的角度来说，校准组态王可以做到最少的维护或区域辅助。
系统的维护和升级并不影响到用户的配置信息。因此在升级前后，用户的专用系统都可以保持持续稳定的工作。
四 行业领先技术举例
1． 三级平台技术
1) 设计平台
从众多计量检定规程和校准规范中抽象出检定校准业务的基础数学模
型，通过建模和面向对象设计方法建立起基于检定模型的底层设计平台。
为基础业务逻辑和数据结构的开发设计提供了完整的非代码开发平台。
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2) 逻辑平台
将基础的检定业务进行封装后建立起逻辑平台，在该平台上可以很快
地将基础检定业务从设计平台移植到应用平台，同时并不影响应用平台上
的其他业务流程。
3) 应用平台
这是一个只面向用户检定业务流程的平台，使用该平台去配置业务逻辑、
增改数据以及进行检定操作，即可完成个性化检定工作。
2．I/O通讯驱动技术
I/O通讯驱动实现与各种检测、控制设备的通讯，负责从过程I/O设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入I/O设备。DB与I/O通讯驱动构成服务器/客户计算模式。
3．报表解析器技术
在报表的配置中实现了对各种单元格、检定参数、测量数据、常量进行复杂计算和设计的功能，包括加、减、乘、除、条件判断、分度表转换等自定义函数以及表单格式自由定制等，符合通用优先级设定规则，支持嵌套功能。
4．填表式组态模型配置技术
采取填写表格的方式对检定业务模块进行配置，建立一系列用户配置数据文件，组态系统通过对配置信息的解析自动生成特定模式的专用自动检定流程。
5．在线组态技术
即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态,使修改后的组态直接生效。
6．传统数据库技术和实时数据库技术的物理隔离和无缝集成技术
1) 传统数据库技术
采用传统的数据库系统处理与检定模型有关的数据，维护永久、稳定的数
据，维护数据的完整性、一致性。
2) 实时数据库技术
对检定记录采用实时数据技术进行采集、监控和处理。
3) 传统数据库和实时数据库物理隔离技术
采用独立的存储空间方式实现
4) 传统数据库和实时数据库的无缝集成技术
实时数据库负责检定记录数据及其处理的定时限制，维护大量共享数据及
它们的完整性和一致性。传统数据库维护复杂结构与关系稳定不变和可预报的数据，将两者的概念、技术、方法与机制无缝集成技术以同时支持定时和一致性。
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第六章 校准平台
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第七章 总结
综上所述：
1．本热工仪表装置项目达到并部分超过了预定的技术指标。
2．本项目主要是用当代先进的新技术手段，改善计量工作，提升计量工作体系的工作水平。在计量工作中，它可实现各级
计量部门在计量检定工作自动化，依据国家计量检定规程，即可以单独使用硬件手动采集数据，也可以利用电脑自动采集数据、计算和出具检定结果，减少了工作中的人为误差，并提高了工作效率；同时，它依据ISO9001：2000和ISO10012:2003标准要求，可建立被检表的档案，提供被检表从首次检定、过程检定、最终检定、报废等全部信息。从而，提高了计量工作水平。
3．同时，本项目完成后，以本项目为基础先后为重庆齿轮箱厂和重庆虎溪电机厂进行配置并供货，用户反应均很好。
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