СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ КАЛИБРОВКИ И ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ С УПРАВЛЕНИЕМ ОТ КОМПЬЮТЕРА
SYSTEM TO AUTOMATE CALIBRATION AND VERIFICATION OF ELECTRIC MEASUREMENT INSTRUMENTS WITH COMPUTER CONTROL

Изобретение относится к измерительной технике для управления электронными калибраторами (эталонами физических величин).
Известна видеопанель управления, содержащая дисплей, контроллер дисплея, N органов управления и управляющую ЭВМ, соединенную двухсторонними связями с контроллером дисплея, контроллер дисплея соединен двусторонней связью с дисплеем, предназначенным для отображения информации о состоянии органов управления и объектов управления и формирования на экране дисплея изображения с информацией о состоянии объектов управления и органов управления и формирования управляющих сигналов для объектов управления. Каждый орган управления, в свою очередь, содержит устройство ввода от оператора и соединен с управляющей ЭВМ (RU, патент №2172977, кл. G06F 3/033, H03K 17/94, 2000 г.).
Недостатком данной видеопанели управления является наличие избыточных органов управления и устройств ввода, усложняющих процесс управления и конструкцию видеопанели.
Известна информационная метрологическая система MET/CAL для автоматизации процесса поверки и калибровки измерительных приборов, принятая в качестве прототипа, состоящая из персонального компьютера (ПК) с операционной системой WINDOWS, контроллера интерфейса канала общего пользования (КОП) и программируемых калибраторов. Основой информационной метрологической системы является программное обеспечение (ПО) MET/CAL PLUS, которое позволяет на языке программирования MET/CAL с помощью пользовательских форм на мониторе ПК создавать процедуры автоматизированной поверки и управления как образцовыми, так и поверяемыми средствами, имеющими интерфейс КОП или RS-232, импорта данных результатов поверки в ПО MET/CAL, проведения расчетов и создания отчетов по погрешностям. Принцип измерения погрешности основан на схеме сличения результатов измерения поверяемого средства с образцовой величиной, формируемой калибратором, и вводе полученной информации в ПК (журнал FLUKE «КАЛИБРАТОРЫ И ПОВЕРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ», стр.25-35, 2004 г., WWW.PRIST.RU).
Недостатками данной системы являются:
- не предусмотрена возможность работы с калибраторами, имеющими цифровой дистанционный ввод управления без стандартного интерфейса;
- требуется разработка процедур поверочных работ, так как стандартные процедуры разработаны только для калибраторов FLUKE;
- отсутствуют виртуальные пульты управления под конкретные калибраторы, что значительно снижает наглядность управления процессом калибровки и поверки, особенно при поверке приборов, требующих более одного калибратора одновременно (ваттметры и др.);
- не автоматизирован выбор контрольных точек поверки.
Указанные недостатки ограничивают технические возможности системы и снижают эффективность в эксплуатации.
Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей системы и повышение эффективности в эксплуатации за счет обеспечения работы с калибраторами П-320 и П-321, имеющими цифровой дистанционный ввод управления без стандартного интерфейса, и работы по интерфейсам КОП и RS-232 с калибраторами типа В1-28, Н4-7.
В ПО введены виртуальные пульты управления с готовыми процедурами поверки для каждого типа калибратора или отдельных типов поверяемых приборов.
Указанный технический результат достигается тем, что система автоматизации калибровки и поверки электроизмерительных приборов с управлением от компьютера, содержащая персональный компьютер, контроллер канала общего пользования (КОП), для передачи информации по одноименному интерфейсу, программное обеспечение (ПО), позволяющее создавать процедуры автоматизированной поверки и управления передачей информации по интерфейсам RS-232 и КОП, а также калибраторы, содержащие эти интерфейсы, отличающаяся тем, что система дополнена калибраторами П-320 и П-321, содержащими цифровой дистанционный ввод управления без стандартного интерфейса, и оснащена интерфейсом с цифровым двунаправленным портом, обеспечивающим управление этими калибраторами, система также дополнена калибраторами В1-28 и Н4-7, управляемыми по стандартным интерфейсам КОП и RS-232. В ПО введены виртуальные пульты управления с готовыми процедурами поверки для каждого типа калибратора или отдельных типов поверяемых приборов.
На чертежах представлено:
- Фиг.1 - структурная схема системы автоматизации калибровки и поверки электроизмерительных приборов с управлением от компьютера;
- Фиг.2 - вид пульта управления калибратором П-320;
- Фиг.3 - вид пульта управления калибратором В1-28.
Система (Фиг.1) содержит персональный компьютер 1, порт 2 USB (или разъем PCI), порт 3 СОМ1; порт 5 СОМ24, порт USB (или разъем PCI), контроллер 6 КОП, двунаправленный цифровой порт 7 (предназначен для согласования компьютера с цифровым входом управления прибора), калибратор 8 с интерфейсом КОП, калибратор 9 с интерфейсом RS-232, программируемые калибраторы 10 с цифровым входом дистанционного управления, поверяемые приборы 11, 12, 13.
Техническая реализация конструктивного подключения компьютера 1 по каналу общего пользования осуществляется от компьютерного порта 2 USB с использованием унифицированного контроллера 6 КОП и подключением к калибратору, имеющему интерфейс КОП (типа В1-28), по каналу последовательного интерфейса RS-232 от СОМ1-порта и соединением с калибратором, имеющим аналогичный интерфейс (типа Н4-7), по каналу стандартного двунаправленного цифрового порта и интерфейсом управления калибраторами, имеющими цифровой ввод дистанционного управления (типа П-320 и П-321).
ПО системы автоматизации проведения калибровки и поверки электроизмерительных приборов с управлением от компьютера является программным продуктом, выполненным в программной среде «DELPHI». Оно обеспечивает автоматическое управление вышеперечисленными эталонами физических величин для формирования контрольных номиналов напряжений, токов, сопротивлений и частот, по которым производится поверка. В системе разработаны три основных алгоритма выбора контрольных точек для поверки:
- расчет номиналов контрольных точек на основании вводимых исходных данных на поверяемый прибор (диапазон, число делений на шкале, класс точности и число делений в шаге), такой алгоритм применяют при поверке стрелочных приборов в объеме требований ГОСТ 8.497-83;
- на основе контрольных точек, определенных разработчиком в техническом описании на прибор и внесенных в базу данных ПО системы;
- на основании статистического материала, накапливаемого в системе по результатам предыдущих поверок.
Для выполнения управления калибраторами и проведением поверок приборов в системе предусмотрено создание на экране монитора компьютера виртуальных панелей управления калибраторами. Пульты управления включают органы управления (кнопки), органы индикации сообщений и контрольных параметров, поле формирования протокола и поля указаний оператору (поверителю).
На Фиг.2 и 3 изображены виртуальные пульты управления для работы с калибраторами П-320 и В1-28 для проведения поверки стрелочных и цифровых вольтметров, амперметров и ваттметров соответственно. Назначение некоторых органов управления и индикации на пультах функционально идентично.
Виртуальный пульт управления калибратором П-320 содержит:
- пять кнопок для установки пределов работы калибраторов П-320, на каждой из кнопок указаны единицы измерения, в которых необходимо вводить предел измерения прибора;
- индикатор величины поверяемой точки и ее единица измерения;
- индикаторы значений диапазона поверяемого прибора, числа делений на приборе, числа делений в шаге между поверяемыми точками и класса точности прибора;
- окно ввода, куда с помощью клавиатуры набираются вышеперечисленные значения, а затем с помощью кнопок, с аналогичными названиями, они вводятся в программу и высвечиваются на соответствующих индикаторах. Кнопки для ввода исходных данных расположены на отдельной панели и открываются кнопкой «ИСХ. ДАННЫЕ», по необходимости;
- кнопка «ДРУГИЕ ДИАПАЗОНЫ» предназначена для организации укороченного цикла установки поверяемых точек в последующих диапазонах прибора (трех точек);
- индикаторы поправок «0,1» и «0,01» и четыре кнопки их установки, каждое нажатие кнопки изменяет номинальное значение эталона на величину общей «ПОПРАВКИ» и высвечивает на индикаторах количество введенных «ПОПРАВОК»;
- кнопки установки количества поправок для удобства работы продублированы на клавиатуре, для поправок «0,1» используются вертикальные стрелки, а для поправок «0,01» использованы горизонтальные стрелки (при этом левая стрелка плюсовая);
- кнопка «ПУСК» осуществляет начало подготовки к переходу на очередной номинал поверки, формирует и передает в калибратор команду управления об очередной контрольной точке, рассчитывает погрешность данной точки и ее соответствие классу прибора, определяет максимальную погрешность на данном пределе измерений и заносит результаты поверки данной контрольной точки в протокол; кнопка «ПУСК» продублирована на клавиатуре кнопкой «CTRL»;
- ниже индикаторов исходных условий расположен раздвигаемый экран (поле), на котором в повелительном наклонении изложен алгоритм работы в системе;
- индикатор величины отклонения от истинного значения поверяемой точки и ее единица измерения;
- индикатор величины погрешности, рассчитанной в долях класса поверяемого прибора;
- индикатор соответствия требованиям в данной точке;
- ниже этих трех индикаторов расположено поле заполнения протокола, которое имеет стандартную шапку протокола и в которое построчно, автоматически, заносятся результаты поверки в каждой выбранной точке. Поле снабжено тремя кнопками управления "УДАЛИТЬ", "ПЕЧАТЬ" и «СОХРАНИТЬ» для выдачи на печать протокола или сохранения протокола в компьютере.
Система работает следующим образом.
Алгоритм работы заключается во внесении исходных данных о поверяемом приборе (по некоторым приборам исх. данные уже внесены в базу данных системы, и требуется только выбрать тип поверяемого прибора) и других данных для протокола. Компьютер рассчитывает контрольные точки для поверки, величины поправок и нажатием кнопки «ПУСК» начинает последовательно выдавать контрольные точки для данного предела измерений. Оператор (поверитель) кнопками поправки устанавливает точные показания прибора, а компьютер рассчитывает погрешность измерения, его соответствие классу прибора и заносит результаты в протокол. Компьютер также выбирает контрольную точку с наихудшими показателями и автоматически включает ее для поверки на других пределах измерений прибора. Протокол поверки оформляется автоматически параллельно проводимым измерениям и выдается на печать или сохраняется в специальном файле по желанию поверителя.
При переходе к другим пределам измерений значение предела вносится кнопкой «ДРУГИЕ ПРЕДЕЛЫ» и проводится в трех контрольных точках с наихудшими показателями.
На Фиг.3 изображена панель управления калибратора В1-28 для поверки цифровых приборов.
Кроме аналогичных органов управления и индикации, о которых сказано ранее, данный пульт управления имеет:
- кнопку «ПОВТОР. К-ДЫ» для возврата программы к предыдущей контрольной точке;
- кнопку «ОШИБКА» для фиксации невыполнения требований по погрешности измерений;
- шесть кнопок «U=, Uпepeм., I=, Iперем., 4-х пров, 2-х пров.» для установки режима работы калибратора.
Алгоритм работы в способе при поверке цифровых приборов в значительной степени отличается от поверки стрелочных приборов и проводится по номиналам, прописанным в технических описаниях на конкретный тип прибора, поэтому поверителем в качестве исходных данных выбирается тип прибора и вносятся исходные данные для протокола.
По команде «ПУСК» на прибор последовательно выдаются значения контрольных параметров, измененных на величину допустимой погрешности. На индикаторе пульта управления будут показаны значения поверяемого параметра и значения подаваемого на прибор, с учетом допустимой погрешности. Если в течение 3-4 секунд наблюдений (не менее 10 измерений прибора) показания прибора не выйдут за пределы номинала, то оператор переходит к следующей точке поверки, в противном случае он нажимает кнопку «ОШИБКА», и в протоколе будет отметка о несоответствии погрешности измерений в данной точке.
В составе системы также имеются виртуальные пульты управления для поверки стрелочных приборов калибратором В1-28 и аналогичные пульты для калибратора Н4-7, а также пульт управления для поверки частотомеров от прецизионного генератора Г-122 и пульт управления поверкой ваттметров от калибраторов П-320 и П-321.
Для всех типов калибраторов в способе отработаны и выделены в отдельные процедуры передачи команд управления, которые сформированы на основе систем команд калибраторов и интерфейсов, а также учитывают требования последних по скорости и объему передачи передаваемой информации, условиям выполнения прерываний для автокалибровки эталонов.
Оснащение системы дополнительно двунаправленным цифровым портом и введение в программное обеспечение дополнительных процедур, обеспечивающих управление калибраторами, у которых нет интерфейсов управления, и введение в ПО виртуальных пультов управления с готовыми процедурами поверки (в том числе совершенствующими алгоритм поверки) для каждого типа калибратора или отдельных типов поверяемых приборов, расширяет технические возможности системы и повышает эффективность в эксплуатации за счет обеспечения работы с калибраторами, имеющими цифровой дистанционный ввод управления без стандартного интерфейса, и работы по интерфейсам КОП и RS-232 с отечественными калибраторами типа В1-28 и Н4-7.