基于GPIB的智能壓力表自動標(biāo)定設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)
本文介紹基于GPIB的智能壓力表自動標(biāo)定設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)。傳統(tǒng)的智能壓力儀表人工標(biāo)定方法存在一 系列的問題，不適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。先進的自動化標(biāo)定設(shè)備是智能壓力儀表行業(yè)的楊心技術(shù)。基于GPIB的智能壓 力儀表自動標(biāo)定設(shè)備借鑒國內(nèi)外自動測試系統(tǒng)的先進技術(shù)，針對智能壓力儀表的生產(chǎn)標(biāo)定流程，提出基于GPIB總線 儀器平臺的智能壓力儀表自動標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計方法。對提高智能壓力儀表的產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平都有 著非常重要意義。本設(shè)計解決了裝備SU造應(yīng)用的實際問題，是一項成功的自動化設(shè)備應(yīng)用案例。
智能壓力儀表作為工業(yè)應(yīng)用中最為常用的傳感器之一， 廣泛應(yīng)用于水利電力、鐵路交通、智能建筑、管道等行業(yè)。 科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，工業(yè)技術(shù)要求及自動化水平的不斷 提高對智能壓力儀表的計量精度等要求越來越高。由于智 能壓力儀表存在現(xiàn)場校驗困難等現(xiàn)象，因此在智能壓力儀 表出廠前必須采用智能壓力儀表自動標(biāo)定設(shè)備進行標(biāo)定， 這樣不僅能夠大大提高智能儀表的性能、質(zhì)量，更是提高 智能壓力儀表生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此智能壓力儀表自動標(biāo) 定裝置是壓力儀表生產(chǎn)過程中最重要的設(shè)備。
GPIB是計算機和可編程儀器之間的一種總線通訊協(xié) 議，即IEEE2448標(biāo)準(zhǔn)，因其使用簡單、傳輸速率高而被廣 泛應(yīng)用，并且隨著IEEE2448標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，GPIB總線 傳輸速率不斷提高，帶GPIB接口的儀器成本不斷下降。 傳統(tǒng)的智能壓力儀表采用人工手動標(biāo)定的方法，在標(biāo)定過 程中需人工給定信號，采集數(shù)據(jù)，輸人數(shù)據(jù)。人工標(biāo)定方 法存在明顯的弊端：第一，在標(biāo)定過程中絕大部分工作需 要人工手動完成，包括儀器連接、操作，及后續(xù)的數(shù)據(jù)分析， 數(shù)據(jù)輸人，耗費大量的時間，不適用于儀表批量生產(chǎn)過程； 第二，傳統(tǒng)的標(biāo)定方法自動化程度低，在標(biāo)定過程中對標(biāo) 定人員的專業(yè)化要求較強，標(biāo)定人員需熟練掌握標(biāo)定流程。 即便如此，在操作過程中標(biāo)定人員難免會出錯，引人人為 誤差；第三，在標(biāo)定過程中，標(biāo)定人員要操作信號源、測 試儀器和計算機，工作極其繁瑣和枯燥，且勞動強度大， 另一方面頻繁操作和誤操作極易損壞貴重儀器，造成損失，增加生產(chǎn)成本。因此，本文提出基于GPIB的智能壓力儀 表自動標(biāo)定設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計，其設(shè)計思想是通過GPIB總線 接口和相應(yīng)的控制電路，實現(xiàn)工控機對各種測試儀器和設(shè) 備的實時控制，完成智能壓力儀表的整個標(biāo)定過程。在此 過程中，充分發(fā)揮工控機自動分析和處理數(shù)據(jù)的能力，記 錄整個標(biāo)定過程并以電子文檔的形式保存，生成報表打印 出來。
1.系統(tǒng)的設(shè)計思想和框圖
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置的設(shè)計思想是在傳統(tǒng)試驗 儀器的GPIB總線接口基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)。基于GPIB總 線設(shè)計有以下優(yōu)點：1)GPIB總線接口可使用高級語言編程， 編程方便，大大減少軟件設(shè)計工作量；2)通過上位機對帶 有GPIB接口的儀器實現(xiàn)操作和控制，減少人為干預(yù)，提高 了測量精度，提高了儀器設(shè)備的性能指標(biāo)；3)便于將多臺 帶有GPIB接口的儀器組合起來，形成較大的測控系統(tǒng)，高 效、靈活地完成組合測控任務(wù)，而且組建和拆散靈活，使 用方便；4)便于擴展系統(tǒng)功能，可在上位機的控制下對測 控數(shù)據(jù)更加靈活、方便的傳輸、處理、綜合、利用和顯示， 使原來儀器采用硬件邏輯很難解決或無法解決的問題迎刃 而解。
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置設(shè)計充分考慮可靠性和可 維護性，采用機柜式組合結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。
2.系統(tǒng)的設(shè)計
本設(shè)計中的智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置主要由工控機、 測試儀器、通訊巡檢模塊、環(huán)境溫箱、溫箱控制器、管路閥門、 增壓泵等組成。
2.1工控機控制軟件和流程
工控機作為智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)的控制器， 首先需要在工控機的擴展槽上插一塊GPIB接口控制卡。本 設(shè)計采用AX5488標(biāo)準(zhǔn)GPIB接口卡，卡上配置了一組DIP 開關(guān)，三組JUMPER。通過它們對卡進行硬件設(shè)置：ROM 的段地址，GPIB的I/O地址，DMA的通道以及中斷的級別， 該卡提供軟件包，用戶可以使用各種高級語言來編寫應(yīng)用 程序，來調(diào)用此軟件包所提供的功能子程序。
GPIB總線在多儀器及聯(lián)網(wǎng)方面非常方便，只要設(shè)置不 同的地址，總線就能對每一個GPIB接口儀器分別進行聽說 操作。
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)集成安捷倫34970A數(shù) 據(jù)采集器作為智能儀表4~20 mA電流校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)儀器，并 監(jiān)控系統(tǒng)各測試點的溫度值。其遠程工作原理是調(diào)用安捷 倫公司提供的VISA32.DLL動態(tài)鏈接庫，打開地址端口，并 向儀器發(fā)送SCPI程控標(biāo)準(zhǔn)命令，對各通道有關(guān)參數(shù)進行設(shè) 置，然后啟動掃描，接收需要測量的信號。
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)集成4臺GE德魯克 高精度數(shù)字壓力控制器，用于產(chǎn)生1 kpa~20 Mpa的壓力基 準(zhǔn)。系統(tǒng)集成的環(huán)境溫箱和溫箱控制器，自帶GPIB總線功 會這，通過該總線實現(xiàn)與壓力基準(zhǔn)控制器之間的通訊和控制。
工控機用VC++6.0進行程序設(shè)計，在程序中添加GPIB 接口控制卡的軟件包文件Gpib.h、Gpib.lib、Gpib.dll，在程 序中調(diào)用文件中的函數(shù)。
按照以上介紹的設(shè)計方法編寫的程序，實現(xiàn)了總體要 求功能，并應(yīng)用在工程中，具有數(shù)據(jù)傳送快、實時性好、 操作方便快捷等特點。
2.2通訊和管路閥門控制模塊
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)的通訊模塊和管路 控制模塊是基于單片機分別進行設(shè)計的。其中與系統(tǒng)通過 GPIB總線通訊部分的框圖如圖3所示。
本設(shè)計中，GPIB接口芯片采用TNT4882，這款芯片內(nèi) 部集成了 turbo488(高速傳輸電路）以及NAT4882(IEEE488.2 兼容電路），能夠同時兼容ANSIIEEEStandard488.1和 ANSIIEEEStandard488.2規(guī)范，可以為GPIB系統(tǒng)提供一套完整的解決方案，是一款高速、聽/講功能兼?zhèn)涞腉PIB接 口專用芯片。
TNT4882內(nèi)部各個寄存器的狀態(tài)決定或標(biāo)志著芯片及 GPIB的工作狀態(tài)。在GPIB接口設(shè)計中，必須通過編程對 寄存器進行正確設(shè)置，才能實現(xiàn)對GPIB的各種操作。 以下是對芯片的初始化過程：
1.復(fù)位TNT4882器件中的Turbo488電路。
2.將 TNT4882 設(shè)置成 Turbo+7210 模式。
3.將TNT4882設(shè)置成單片機模式。
4.使 LocalPower-On 信號有效。
5.設(shè)置TNT4882的GPIB地址、設(shè)置初始串行輪詢 響應(yīng)、清楚或設(shè)置中斷、設(shè)置GPIB握手參數(shù)。
6.清除LocalPower-On，開始操作。
2.3管路設(shè)計
智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)的管路設(shè)計是通過控 制閥門切換來實現(xiàn)信號的輸人。整個系統(tǒng)可標(biāo)定智能儀表的數(shù)量可根據(jù)具體情況進行設(shè)計和設(shè)置。
3.結(jié)論
裝備制造業(yè)正向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的方向發(fā)展， 產(chǎn)業(yè)升級巳是必然。新器件、新技術(shù)、新工藝的發(fā)展對智 能儀器儀表的生產(chǎn)工藝也提出更高、更多的要求。本文設(shè) 計了一種智能壓力儀表自動標(biāo)定裝置系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能壓 力儀表在生產(chǎn)過程中的自動標(biāo)定，在裝備制造升級方面做 了有益的探索。目前該設(shè)計已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，運行 可靠，大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
