一种点检仪和DCS系统的点检方法与流程

文档序号:15443417发布日期:2018-09-14 23:04阅读:401来源:国知局

本发明涉及检测领域,特别涉及一种点检仪和dcs系统的点检方法。



背景技术:

广泛应用于工业生产中的dcs系统是一种综合控制系统,为了保证dcs系统能够安全、稳定和长周期运行,需要定期对其进行全面的检查和维修,尤其是dcs系统中使用到的主控制器的io模块。

现有的检验或校准io模块的点检仪包含多种信号源,与io模块中的各模块一一对应。例如,与rtd模块对应的信号源则为电阻输出信号源,其中,rtd模块即为热电阻模块。在实际应用中,由于目前市场上用于检验或校准的电阻输出信号源较少且精度低,所以,在现有技术中,通常为点检仪设置不同阻值的电阻来替换电阻输出信号源。但是,如此一来,在提高精度的同时,由于在检验或校准的过程中需要频繁更换不同阻值的电阻,也使点检仪的应用过程更加复杂,带来了自动化程度低的问题。

因此,如何在保证点检仪精度的基础上,克服检验或校准的过程中频繁更换电阻的缺点是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种点检仪和dcs系统的点检方法,在保证点检仪精度的基础上,能够克服检验或校准的过程中频繁更换电阻的缺点。

为了解决上述技术问题,本发明提供的一种点检仪,应用于dcs系统,其特征在于,包括:

第一电阻和第二电阻;

与所述第一电阻并联,用于采集所述第一电阻两端电压的电压采集信号源;

与所述第二电阻连接,用于通过所述第二电阻为rtd模块提供第一目标电压信号的电流输出信号源;

其中,所述rtd模块是dcs控制器的热电阻模块。

优选地,当检验或校准所述rtd模块时,所述第二电阻与所述rtd模块的连接关系具体为:

所述第二电阻的第一端通过第一导线与所述rtd模块的输入正端连接,所述第二电阻的第二端通过第二导线与所述rtd模块的输入负端连接;所述第二导线与所述电流输出信号源的连接端通过第三导线与所述rtd模块的公共端连接;

其中,所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线的线阻均相等。

优选地,还包括:

与所述第一电阻串联,用于控制rtd模块内部恒流源的输出电流是否流经所述第一电阻的第一开关;分别串接于所述电流输出信号源与所述第二电阻之间的第二开关和第三开关,和串接于所述电压采集信号源与所述第一电阻之间的第四开关;

当所述第二开关闭合时,所述电流输出信号源通过所述第二电阻为所述rtd模块提供第一正电压信号;当所述第三开关闭合时,所述电流输出信号源通过所述第二电阻为所述rtd模块提供0v电压信号;

其中,所述第一目标电压信号包括所述第一正电压信号和所述0v电压信号。

优选地,还包括:

第三电阻;

与所述第三电阻并联的第五开关;

则对应的,所述电流输出信号源还与所述第三电阻连接,用于通过所述第三电阻为tc模块提供第二目标电压信号;

其中,所述tc模块是所述dcs控制器的热电偶模块。

优选地,还包括:

分别串接于所述电流输出信号源与所述第三电阻之间的第六开关和第七开关;

当所述第六开关闭合时,所述电流输出信号源通过所述第三电阻为所述tc模块提供第二正电压信号;当所述第七开关闭合时,所述电流输出信号源通过所述第三电阻为所述tc模块提供负电压信号;

其中,所述第二目标电压信号包括所述第二正电压信号和所述负电压信号。

优选地,所述点检仪中的数字量信号源包括数字输出信号源、数字采集信号源和频率输出信号源;

当分别检验di模块和soe模块时,所述数字输出信号源的高电平检测端分别与所述di模块的正极和所述soe模块的正极连接,所述数字输出信号源的低电平检测端分别与所述di模块的负极和所述soe模块的负极连接;当检验do模块时,所述数字采集信号源的高电平检测端与所述do模块的正极连接,所述数字采集信号源的低电平检测端与所述do模块的负极连接;当检验或校准pi模块时,所述频率输出信号源的高电平检测端和所述pi模块的正极连接,所述频率输出信号源的低电平检测端和所述pi模块的负极连接;

其中,所述di模块是所述dcs控制器的数字量输入模块;所述soe模块是所述dcs控制器的顺序事件模块,所述do模块是所述dcs控制器的数字输出模块,所述pi模块是所述dcs控制器的脉冲输入模块。

优选地,还包括与所述电压采集信号源并联的第四电阻。

优选地,所述电流输出信号源具体包括第一电流输出信号源和第二电流输出信号源;

当分别检验或校准电流型ai模块时,所述第一电流输出信号源的正极与所述第二电流输出信号源的正极连接,所述第一电流输出信号源的负极与所述第二电流输出信号源的负极连接;

其中,所述电流型ai模块是所述dcs控制器的模拟量输入模块。

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种dcs系统的点检方法,基于上述任一种点检仪,包括:

利用电压采集信号源获取第一电阻两端电压;

依据所述第一电阻两端电压计算rtd模块内部恒流源的输出电流;

通过电流输出信号源向第二电阻输出与所述输出电流具有线性关系的目标电流以为所述rtd模块提供第一目标电压信号。

优选地,若所述点检仪还包括第三电阻和第五开关,则当检验或校准tc模块时,具体包括:

在所述第五开关断开之后,利用所述电流输出信号源向所述第三电阻输出正向电流或反向电流为所述tc模块提供第二目标电压信号;

在所述第五开关闭合之后,直接为所述tc模块提供所述第二目标电压信号。

应用本发明提供的点检仪,当rtd模块内部恒流源的输出电流流经第一电阻时,第一电阻两端会产生对应的压差,经电压采集信号源采集后可以计算出输出电流,然后利用电流输出信号源向第二电阻输出与输出电流具有线性关系的电流即可以为rtd模块提供第一目标电压信号,rtd模块在采集到第一目标电压信号后,即认为采集到了对应的阻值信号,从而可以通过调节电流输出信号源向第二电阻输出的电流大小就可以实现对rtd模块检验或校准,可见,应用本点检仪,既无需使用电阻输出信号源,保证了点检仪的精度,也克服了现有技术中需要在检验或校准过程中频繁更换电阻的缺点,点检仪使用过程简单。此外,本发明还提供了一种dcs系统的点检方法,具有如上效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种点检仪的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种点检仪中数字量信号源的接线示意图;

图3为本发明实施例提供的一种dcs系统的点检方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护范围。

本发明的目的是提供一种点检仪和dcs系统的点检方法,在保证点检仪精度的基础上,能够克服检验或校准的过程中频繁更换电阻的缺点。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种点检仪的结构示意图。本发明提供的点检仪应用于dcs系统,如图1所示,该点检仪1包括:

第一电阻10和第二电阻11;

与第一电阻10并联,用于采集第一电阻10两端电压的电压采集信号源12;

与第二电阻11连接,用于通过第二电阻11为rtd模块提供第一目标电压信号的电流输出信号源13;

其中,rtd模块是dcs控制器的热电阻模块,第一目标电压是指能够模拟检验或校准rtd模块时所需的电阻的电压信号。

需要说明的是,在实际应用中,为了满足点检仪1的精度要求,第一电阻10和第二电阻11均应选用精密电阻,例如,第一电阻10和第二电阻11的精度均高于或等于万分之一。

其中,精密电阻与普通电阻的区别主要为阻值误差大小,阻值大小,温度系数的大小。分类描述如下:

对1ω以上阻值的电阻,与标识阻值相比±0.5%以内阻值误差的电阻可称为精密电阻,更高精密的可以做到0.01%精度,也就是电子工程师所说的万分之一精度,此类电阻一般为薄膜电阻,使用此材质的电阻一般才能满足生产工艺要求。这类阻值1ω以上电阻的普通系列精密度在±5%以上,电子产品上最常见的就是5%精度的电阻,不属于精密电阻范围。

1ω以下阻值的电阻,一般能达到±1%精密度之内,就算做精密电阻范畴了,因为阻值基数很小,就算是1%的误差,实际的阻值误差已经很小了。更高精密的可以做到±0.5%以内,但工艺要求,技术要求较高。

第一电阻10用于与电压采集信号源12配合,以通过电压采集信号源12采集到的第一电阻10的两端电压计算出流经第一电阻10的电流。如此,当令第一电阻10串接在rtd模块的激励端和公共端,rtd模块内部恒流源的输出电流流经第一电阻10时,电压采集信号源12采集到的电压与rtd模块内部恒流源的输出电流对应,通过计算,可以得到rtd模块内部恒流源的输出电流大小。

第二电阻11用于与电流输出信号源13配合,将电流输出信号源13向自身输出的电流转化为对应的电压信号。如此,在计算得到rtd模块内部恒流源的输出电流大小之后,可以通过控制电流输出信号源13向第二电阻11输出与rtd模块内部恒流源的输出电流具有线性关系的电流,以利用第二电阻11两端的电压为rtd模块提供第一目标电压。

具体地,rtd模块内部恒流源的输出电流通过rtd模块的激励端流过第一电阻10,第一电阻10两端产生对应的电压,然后利用电压采集信号源12采集第一电阻10两端电压,并在得到电压采集信号源12的采集电压之后,计算rtd模块内部恒流源的输出电流大小。然后根据检验或校准需要,调节电流输出信号源13输出与rtd模块内部恒流源的输出电流具有线性关系的电流以使第二电阻11两端产生大小不同的第一目标电压,模拟使用不同阻值的电阻检验或校准rtd模块的过程。当然,对于产生与电阻值为0ω的电阻等效的电压信号的情况,则可以利用电流输出信号源13输出与rtd模块内部恒流源的输出电流大小相等方向相反的电流,在第二电阻11两端产生0v的电压信号。

综上所述,应用本发明提供的点检仪,当rtd模块内部恒流源的输出电流流经第一电阻时,第一电阻两端会产生对应的压差,经电压采集信号源采集后可以计算出输出电流,然后利用电流输出信号源向第二电阻输出与输出电流具有线性关系的电流即可以为rtd模块提供第一目标电压信号,rtd模块在采集到第一目标电压信号后,即认为采集到了对应的阻值信号,从而可以通过调节电流输出信号源向第二电阻输出的电流大小就可以实现对rtd模块检验或校准,可见,应用本点检仪,既无需使用电阻输出信号源,保证了点检仪的精度,也克服了现有技术中需要在检验或校准过程中频繁更换电阻的缺点,点检仪使用过程简单,

为了提高点检仪的精密度,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,当检验或校准rtd模块时,第二电阻11与rtd模块的连接关系具体为:

第二电阻11的第一端通过第一导线与rtd模块的输入正端连接,第二电阻11的第二端分别通过第二导线与rtd模块的输入负端连接;第二导线与电流输出信号源13的连接端通过第三导线与rtd模块的公共端连接;

其中,第一导线为连接于第二电阻11的第一端和rtd模块的输入正端之间的导线,第二导线为连接于第二电阻11的第二端和rtd模块的输入负端连接的导线,第三导线为连接于第二导线与电流输出信号源13的连接端和rtd模块的公共端的导线;且第一导线、第二导线和第三导线的线阻均相等。

在本优选实施方式中,令第一导线、第二导线和第三导线的线阻均相等,可以避免线阻干扰,保证rtd模块采集到的电压信号与第二电阻11两端的电压相等,而不是为了保证第二电阻11两端的电压和线阻两端电压之和,从而可以提高点检仪的精密度。

为了提升点检仪中信号源的复用性,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,本发明实施例提供的点检仪1还包括:

与第一电阻10串联,用于控制rtd模块内部恒流源的输出电流是否流经第一电阻10的第一开关;分别串接于电流输出信号源13与第二电阻11之间的第二开关和第三开关,和串接于电压采集信号源12与第一电阻10之间的第四开关;

当第二开关闭合时,电流输出信号源13通过第二电阻11为rtd模块提供第一正电压信号;当第三开关闭合时,电流输出信号源13通过第二电阻11为rtd模块提供0v电压信号;

其中,第一目标电压信号包括第一正电压信号和0v电压信号。

第一开关可以串接在第一电阻10与rtd模块的激励端之间,如此,当第一开关闭合时,rtd模块内部恒流源和第一电阻10形成回路,rtd模块内部恒流源的输出电流则可以通过激励端流过第一电阻10,而当第一开关断开时,rtd模块内部恒流源和第一电阻10则无法形成回路,rtd模块内部恒流源的输出电流也无法通过激励端流过第一电阻10。当然,可以理解的是,第二开关还可以串接在第一电阻10和rtd模块的公共端之间,本发明不做限定。

第二开关和第三开关的设置,目的是在无需重新接线的情况下,反转流经第二电阻11的电流方向。如可以是将第二开关和第三开关设置为两个,一个第二开关设置在电流输出信号源13的正极与第二电阻11的第一端之间,另一个第二开关则设置在电流输出信号源13的负极和第二电阻11的第二端之间,用于实现向第二电阻11输入正向电流;一个第三开关设置在电流输出信号源13的正极和第二电阻11的第二端之间,另一个第三开关则设置在电流输出信号源13的负极和第二电阻11的第一端之间,用于实现向第二电阻11输入反向电流。

第四开关的闭合与断开,控制着电压采集信号源12是否用于采集第一电阻10两端的电压。

当第二开关和第三开关均断开时,电流输出信号源13可以用于dcs控制器的其它io模块的检验或校准,如电流型ai模块(电流型模拟输入模块),可以实现电流输出信号源13的复用;当第四开关断开时,电压采集信号源12与第一电阻10的连接断开,无法继续用于采集第一电阻10两端的电压,可以用于dcs控制器的其他io模块的检验或校准,实现电压采集信号源12的复用。

dcs系统中的io模块主要包括ao模块(模拟输出模块)、电流型ai模块、电压型ai模块(电压型模拟输入模块)、tc模块(热电偶模块)、rtd模块、di模块(数字输入模块)、soe模块(顺序事件模块)、pi模块(脉冲输入模块)和do模块(数字输出模块)。不同的信号源往往来源于不同的厂家,如果点检仪中包含的信号源较多,则会造成集成化度低,体积大的问题,使得点检仪便携性较差。

因此,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,本发明实施例提供的点检仪1还包括:

第三电阻;

与第三电阻并联的第五开关;

则对应的,电流输出信号源13还与第三电阻连接,用于通过第三电阻为tc模块提供第二目标电压信号;

其中,tc模块是dcs控制器的热电偶模块。

需要说明的是,在实际应用中,为了保证点检仪的精密度,第三电阻也应选用精密电阻,例如,第三电阻的精度高于或等于万分之一;第二目标电压信号是指用于检验或校准tc模块的电压信号。

第三电阻与电流输出信号源13配合代替现有技术中的mv电压输出信号源,用于检验或校准tc模块。tc模块按照采集信号的不同,虽然对应的传感器类型和较多,但采集的电压值均较小(mv信号)且需要负电压,因此,在本实施例中使用第三电阻和电流输出信号源13相配合,使电流输出信号源13输出的电流经过第三电阻后产生电压,作为检验或校准tc模块的电压。具体地,第五开关与第三电阻并联,当第五开关闭合时,第三电阻被短路,tc模块可以采集到0mv电压信号;当第五开关断开时,可以通过电流输出信号源13向第三电阻输出正向电流或反向电流以为tc模块提供正电压信号或负电压信号作为第二目标电压信号。

相比于现有技术中,需要采用mv电压输出信号源检验或校准tc模块,采用校准rtd模块的电流输出信号源13实现对tc模块的检验或校准能够减少信号源的种类,有利于减少点检仪体积,优化点检仪的便携性。

为了进一步提升点检仪中信号源的复用性,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,本发明实施例提供的点检仪1还包括:

分别串接于电流输出信号源与第三电阻之间的第六开关和第七开关;

当第六开关闭合时,电流输出信号源通过第三电阻为tc模块提供第二正电压信号;当第七开关闭合时,电流输出信号源通过第三电阻为tc模块提供负电压信号;

其中,第二目标电压信号包括第二正电压信号和负电压信号。

图2为本发明实施例提供的一种点检仪中数字量信号源的接线示意图。如图2所示,为了能够减少信号源的种类,减小点检仪体积,优化点检仪的便携性,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,点检仪中的数字量信号源包括数字输出信号源20、数字采集信号源21和频率输出信号源22;

当分别检验di模块和soe模块时,数字输出信号源20的高电平检测端分别与di模块的正极和soe模块的正极连接,数字输出信号源20的低电平检测端分别与di模块的负极和soe模块的负极连接;当检验do模块时,数字采集信号源21的高电平检测端与do模块的正极连接,数字采集信号源21的低电平检测端与do模块的负极连接;当检验或校准pi模块时,频率输出信号源22的高电平检测端和pi模块的正极连接,频率输出信号源22的低电平检测端和pi模块的负极连接;

其中,di模块是dcs控制器的数字量输入模块;soe模块是dcs控制器的顺序事件模块,do模块是dcs控制器的数字输出模块,pi模块是dcs控制器的脉冲输入模块。

需要说明的是,在图2中出示的接线示意图仅为一个通道的接线示意图。在实际应用中,对于需要多个通道才能完成检验或校准的情况,接线方法类似,只需要增加对应个数的通道即可。例如,pi模块由12个通道,则按照图2的接线方法继续增加11个通道即可。

本实施例提供的点检仪,在检验或校准不同的模块时,上位机可以控制对应的开关闭合,接通与待测模块23对应的数字量信号源。例如,当待测模块23具体为di模块或soe模块时,可以控制开关k1和k2闭合,令待测模块23与数字输出信号源20连接,而且,值得注意的是,当采用数字输出信号源20检验soe模块时,数字输出信号源20是间隔1ms输出高低电平信号的,当然,也可以直接利用soe发生器替换数字输出信号源20,本发明不做限定。当待检测模块23具体为do模块时,可以控制开关k3和开关k4闭合,令待测模块23与数字采集信号源21连接。当待检测模块23具体为pi模块时,可以控制开关k5和开关k6闭合,令待测模块23与频率输出信号源22连接。即本实施例通过为不同的数字量信号源配置对应的开关,能够为di模块、do模块、pi模块和soe模块统一配置数字量信号源,避免了单独为不同的待测模块23配置不同的信号源,减少了信号源的种类,能够进一步减小点检仪的体积,提升点检仪的便携性。

为了进一步减少点检仪中信号源的种类,提升点检仪的便携性,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,本发明实施例提供的点检仪1还包括与电压采集信号源12并联的第四电阻。

需要说明的是,在实际应中,为了保证点检仪1的精密度,第四电阻也应选用精密电阻,例如,第四电阻的精度也高于或等于万分之一。

第四电阻与电压采集信号源12并联,可以用于检测或校准ao模块。由于ao模块输出的是0-22.7ma的电流信号,是非常规的4-20ma电流信号,同时,业界内电流采集信号源的采集范围时0-20ma,并不能满足检测或校准需求。因此,本发明综合考虑到技术指标、成本等隐私,采用第四电阻将电流信号转换为电压信号,从而根据采集到的电压信号间接地检测或校准ao模块。具体地,在检验或校准ao模块的时候,第四电阻串接在ao模块的两个输出端之间,电压采集信号源12用于采集第四电阻两端的电压,从而实现对ao模块的间接检验或校准。

相比于现有技术中,需要采用电流采集信号源检验或校准ao模块,采用校准rtd模块的电压采集信号源12实现对ao模块的检验或校准能够减少信号源的种类,有利于减少点检仪体积,优化点检仪的便携性,而且,采用电压采集信号源12也可以对ao模块输出的20ma-22.7ma的电流信号进行间接检验或校准。

电流型ai模块的电流采集范围一般为0-20ma,但是电流型ai模块量程范围为0-22.7ma,因此,为了能够对电流型ai模块进行全量程的检验或校准,基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,电流输出信号源13具体包括第一电流输出信号源和第二电流输出信号源;

当分别检验或校准电流型ai模块时,第一电流输出信号源的正极与第二电流输出信号源的正极连接,第一电流输出信号源的负极与第二电流输出信号源的负极连接;

其中,电流型ai模块是dcs控制器的模拟量输入模块。

上文对于本发明提供的一种点检仪的实施例进行了详细的描述,本发明还提供了一种与上述任一实施例提供的点检仪对应的dcs系统的点检方法,由于dcs系统的点检方法部分的实施例与点检仪部分的实施例相互照应,因此dcs系统的点检方法部分的实施例请参见点检仪部分的实施例的描述,对于相同的部分,下文不再赘述。

图3为本发明实施例提供的一种dcs系统的点检方法的流程图。本实施例提供的点检方法基于上述任一实施例提供的点检仪,如图3所示,包括:

s30:利用电压采集信号源获取第一电阻两端电压。

s31:依据第一电阻两端电压计算rtd模块内部恒流源的输出电流。

s32:通过电流输出信号源向第二电阻输出与输出电流具有线性关系的目标电流以为rtd模块提供第一目标电压信号。

基于上述实施例,作为一种优选的实施方式,若点检仪还包括第三电阻和第五开关,则当检验或校准tc模块时,具体包括:

在第五开关断开之后,利用电流输出信号源向第三电阻输出正向电流或反向电流为tc模块提供第二目标电压信号;

在第五开关闭合之后,直接为tc模块提供第二目标电压信号。

以上对本发明所提供的一种点检仪和dcs系统的点检方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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