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工业热电阻自动检定系统的软件设计与开发论文
为满足工业热电阻自动检定需求，通过对工业热电阻检定系统和检定方法的分析，设计和开发一套工业热电阻自动检定系统软件。以.NET Framework 4.0为开发平台，采用c/s结构以及C#开发语言完成系统软件的设计与实现。经测试，该软件能实现自动控温、自动判断恒温条件、自动采集和记录测量数据、自动计算、自动生成原始记录和证书，并且能完成标准器、检定人员、原始记录以及证书的有效管理。
引言
工业热电阻是中低温区最常用的一种温度计量器具。由于其测量准确、性能稳定、使用可靠、互换性好，在工业过程测量和控制中的应用极其广泛，提高工业热电阻检定结果的准确度和检定工作的效率对工业发展极其重要。为此，国内外都进行了一定的研究，国外主要采用自动检定系统对工业热电阻进行检定;国内大部分企事业单位还采用人工方式进行工业热电阻检定。随着电子技术和计算机软件开发技术的发展，部分企业或研究院所研制出了能满足检定要求的自动检定系统，但价格昂贵，而且不对外开放，实验室人员无法根据自己的需求进行改进。因此，为提高自动检定系统的性价比，满足实验室检定需求，完善系统软件的数据管理功能，本文设计和开发了工业热电阻自动检定系统软件。
1 系统组成结构及基本功能
1.1 系统组成结构
工业热电阻自动检定系统由数据采集装置、自动控温装置、恒温设备、计算机、通用打印机和自主研发的专用软件组成，结构如图1所示。
系统工作时，将标准铂电阻温度计和被检工业热电阻温度计一起插入恒温槽中，各传感器的引线按要求通过多通道传感器转接盒连接到多数据采集装置上，连接控温仪与恒温槽，数据采集装置和控温仪通过RS-232接口与计算机连接。系统软件通过RS-232通信端口向控温仪发送控温指令，向数据采集装置发送指令采集标准铂电阻温度计的值，并判断叵温槽槽温是否满足检定条件，如果不满足则继续当前温度的控温，如果满足则按照检定规程的要求向数据采集装置发送指令;数据采集装置按顺序读取标准铂电阻温度计和被检温度计的值，并通过串口将测量值传给计算机，同时由系统软件进行测量数据的保存和处理。然后控制下一个温度点，重复上述工作，直到完成所有设置的检定温度点后，通过软件生成检定证书，从而实现工业热电阻温度传感器的自动检定。
1.2 系统基本功能
1)可对不同分度号和不同线制的工业热电阻进行检定。
2)系统的控温设备和数据采集可采用手动或自动方式。
3)系统软件能够自动扫描控温装置和数据采集装置对应的RS-232端口号，设置数据采集装置的采样参数;同时能对标准器和检定人员进行管理;具备显示恒温设备控温曲线、设定温度、实际温度、实时测量的电势值或电阻值、波动度、开始时间、结束时间以及当前状态等信息的功能，并能实时显示循环采样数据。
4)具有断电保护功能，软件在非正常退出的情况下，可以自动保存当前状态和检定数据，重启系统后能够继续当前检定任务。
5)能够自动完成工业热电阻检定，自动控温、自动判断恒温条件、自动采集和记录测量数据、自动计算、自动生成原始记录和证书。
6)能够查询历史记录和证书。
2 系统硬件介绍
系统硬件主要包括数据采集装置、自动控温装置两部分。数据采集装置包括数据采集器和低热电势转换开关。数据采集器用来接收计算机发送的指令，然后按指令进行测量设置，并将测量得到的数据传送给计算机由软件进行相关处理。选用2700数据采集器和7700开关模块组成系统数据采集装置。
自动控温装置用于接收计算机的控温指令，实现系统恒温槽和检定炉的温度控制和超温保护。系统温度控制装置由宇电五位数字表、固态继电器、交流接触器等组成。
3 系统软件设计
系统软件部分采用C/S模式开发，采用C#作为开发语言，Visual Studi02010作为开发工具，NETFrame work4.0作为开发平台，结合通信技术、数据库技术开发一套能实现温度传感器检定系统自动控温、自动检定和自动分析处理数据的软件。
3.1 软件功能结构
软件主要包括系统管理、检定任务和检定结果3个功能模块，其功能结构如图2所示。系统管理部分主要完成标准器管理、通信设置、采样设置和人员管理。检定任务部分主要完成被检温度计信息录入、检定温度点设置、标准器选择、检定项目设置、通道扫描测试以及检定任务的执行。检定结果部分主要完成检定记录查询、生成原始记录和检定、校准证书。
用户打开系统软件，首先进行通信参数、控温参数和数据采集相关参数的设置，然后开始检定任务信息设置，包括录入被检温度计信息、设置检定项目及恒温性能参数、设置检定温度点、选择标准器，然后测试系统连接数据采集通道直到所有通道状态正常，方可开始执行检定任务。检定任务完成后控制恒温设备的温度，达到稳定和检定条件后，保温并巡回检定各被检温度传感器数据，检定完成后自动保存并处理测量数据。
3.2 软件详细设计
3.2.1 系统管理模块
系统管理部分主要完成通信设置、标准器管理、采样设置和人员管理。通信设置主要完成上位机与控温仪、数字多用表通信连接参数设置，上位机通过串口线将控温仪和2700数字多用表连接。系统能够自动扫描每个设备对应的串口号，扫描过程中界面为灰色提示用户等待，计算机逐个扫描串口，完成后显示于界面中。系统能自动记录用户上次的配置信息，保存于xml配置文件，并在用户下次开启本系统时默认显示该配置信息。需要设置的通信参数有波特率、数据位、校验位、停止位、握手协议，主要实现对标准器信息的创建、更新、删除功能。用户可新增标准器信息，所有录入的标准器在列表中显示，用户可以选中列表中任一行，该行标准器信息自动显示在参数控件中，用户可编辑该参数进行标准器信息的修改，或选中某一行信息进行删除。系统根据标准器的有效期自动判断到期时间，并提前一个月提示检定人员送检。采样设置模块主要完成数据采集装置采样频率、单点采样次数、控温阶段采样间隔和保温阶段采样间隔设置。人员管理模块主要完成检定人员和核验人员信息新增、修改、删除以及资质到期提示。
3.2.2 检定任务模块
检定任务部分主要完成被检温度计信息录入、检定温度点设置、标准器选择、检定项目设置、通道扫描测试以及检定任务的执行。用户进入检定任务模块后，首先录入被检温度计信息，然后设置检定项目和对应的恒温性能参数，设定被检温度点、选择使用的标准器，这些信息配置完成后，可以进行通道测试。检定任务开始后，首先向控温仪发送控温指令，然后采集标准器的数据，实时显示控温曲线，同时判断是否满足检定条件，当满足条件时，则开始按照规程测量标准器和被检温度计电阻值。在检定过程中，系统实时显示标准器和被检温度计测量值。检定任务完成后，系统停止控温和数据采集。其流程如图3所示。
3.2.3 检定结果模块
检定结果部分主要完成检定记录查询、生成原始记录和检定、校准证书。用户可以输入检定时间段、检定记录编号、被检温度计出厂编号、送检单位查询历史检定记录，记录显示于列表中。用户可以选择一个记录编号生成该批检定的原始记录，选择某一支温度计编号生成该支温度计的检定和校准证书。证书生成是根据选择的温度计编号查询相关数据库，并按照检定结果计算方法得出检定结果，然后将相关数据填充到证书模板，导出检定证书或校准证书。检定结果计算及判断流程如图4所示。
4 系统测试结果
经测试，本系统满足JJG 229——2010《工业铂、铜热电阻检定规程》、JJF 1098——2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》的要求，系统运行良好，能有效提高工作效率，降低人为误差。系统实现的技术指标如表1所示。
系统执行检定任务时，软件可实时显示控温曲线、设定温度、实际温度、实际测量值、十分钟波动度以及任务开始时间、结束时间、当前状态等信息。通过输入检定起始时间和结束时间或者检定记录编号、温度计编号、送检单位信息可以查询历史检定记录，可选择某一记录编号生成对应的原始记录和证书。
5 结束语
本文开发的工业热电阻自动检定系统软件，界面易用、操作步骤简单，能实现自动控温、自动判断恒温条件、自动采集和记录测量数据、自动计算、自动生成原始记录和证书、可查询原始记录和证书等功能。此外，系统软件提供的标准器、人员资质到期提示功能以及形成的原始记录和证书数据库使实验室的管理更加有效和规范。且该系统总体价格相对较低，在技术指标和性能上能满足国家相关检定规程要求，能实现工业热电阻的自动检定。
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