一种传感器信号源精度校验方法及其测温装置

技术领域

本发明涉及电厂技术领域，特别是一种传感器信号源精度校验方法及其测温装置。

背景技术

在现代自动控制系统中，如何让控制系统知道被控对象的运行情况和被控状态并作出相应的反应，这就需要利用现场各种传感器采集被控对象的各种参数，并把这些参数转换成电信号，传输给控制系统。在水电厂控制系统中，PLC作为主要的信号采集装置，担负着将模拟量(4～20毫安的电流信号)以及开关量(一般为电压信号)采集转换为计算机系统可以处理的数字量，再继续由上位机通过通讯(MODBUS、Profibus等)读入监控系统进一步处理。

目前，由于大部分水电厂已经投运多年，一些传感器元件和设备逐步老化，导致信号的采集不再可靠，尤其是温度和模拟量信号衰减、波动，容易触发各类保护逻辑，造成系统误动。每年的检修期，对于这些老化的设备的信号监测校正都是一个非常复杂并且耗人耗力的工作。在河流域电站中，由于原监控系统的厂家维护服务成本较高，因此PLC的信号采集维护也必须由场内自动化运维人员完成。由于缺少简单易用、功能完备的仪器工具，因此对于大量信号产生两端设备的测试校验成为一个不容忽视的难题。现有温度检测装置需要设在电子元器件上，需要设计对应连接组件。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述或现有技术中存在温度检测装置需要设在电子元器件上，需要设计对应连接组件的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种传感器信号源精度校验方法及其测温装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种传感器信号源精度校验方法，包括，通过信号采集装置分别输出开关量信号及模拟量信号给传感器；再通过信号采集装置测量传感器的综合数据信息；将信号采集装置采集到的综合数据信息与信号采集装置输出的信号进行对应比较分析，得到传感器信号源精度。

作为本发明传感器信号源精度校验方法的一种优选方案，其中：采用标准DIN35导轨安装方式进行安装模块式信号采集装置，所述通过信号采集装置具有多路信号输出及输入功能，且支持4-20mA/0-10V/0-5V的模拟信号输出，配置有隔离型RS232/RS485接口，支持标准Mobus RTU协议，可与多种类型主机通信。

作为本发明传感器信号源精度校验方法的一种优选方案，其中：所述信号采集装置采用4-20mA的模拟量电流信号对应一个量程，当AI模块每个通道转换到数字量的时候，单极性信号对应的数字量是0到27648，将其转化为对应的量程内的数值，以完成对传感器的模拟电流信号的输出。

作为本发明传感器信号源精度校验方法的一种优选方案，其中：通过信号采集装置分别采集传感器的开关量信号、温度量信号及热电阻信号；通过一个24V的电压给定信号，如果具备电压，则为1，说明开关量信号源正常，否则为0；基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量传感器的温度数据；在测量温度信号源精度时，采用三线制及2通道同时输入来传感器的测量Pt100电阻信号；采用测温装置进行温度监测。

本发明的传感器信号源精度校验方法及其测温装置的有益效果：本发明提供的一种传感器信号源精度校验方法，通过信号采集装置分别输出开关量信号及模拟量信号给传感器；再通过信号采集装置测量传感器的综合数据信息；将信号采集装置采集到的综合数据信息与信号采集装置输出的信号进行对应比较分析，得到传感器信号源精度。本方案主要用于河流域电站内的PLC的信号采集维护，通过输出模拟信号给PLC然后测量PLC的综合数据信息，最后将输出给PLC的信号与测量PLC的信号进行比对分析，便可分析得出PLC的信号源精度。整个过程全部自动化，不仅测量效率高，且精度高，不容易出错。具有广泛的应用场景。

本发明的再一个目的是，解决现有技术中管道冬天被冻上导致无法排水的问题，一种测温装置，所述测温装置包括容置机构，设置于所述容置机构上的驱动机构，设置于所述驱动机构上的固定机构；所述容置机构包括容置盒，设置于所述容置盒内部的分隔板；所述驱动机构包括设置于容置盒内部的驱动部件，设置于所述驱动部件上的从动部件；所述固定机构包括设置于驱动部件上的活动部件，设置于所述从动部件上的卡接部件。

作为本发明测温装置的一种优选方案，其中：所述驱动部件包括设置于所述容置盒上的转轴，设置于所述转轴上的齿盘，设置于所述齿盘上的滑板，设置于所述滑板上的齿条，设置于所述滑板另一侧的固定板，设置于所述固定板与容置盒之间的复位弹簧，设置于所述滑板上的卡接组件与把手。

作为本发明测温装置的一种优选方案，其中：所述卡接组件包括设置于所述滑板上的容置槽，设置于所述容置槽上的外接槽，设置于所述容置槽内的两个竖隔板，设置于两个所述竖隔板之间的滑杆，设置于所述滑杆上的尾柱，设置于所述外接槽中的矩形杆，设置于所述矩形杆一侧的隔离面，设置于所述矩形杆上的基板，设置于所述基板与容置槽之间的卡接弹簧，所述基板与滑杆之间的拖拉绳。

作为本发明测温装置的一种优选方案，其中：所述从动部件包括从动组件与限位组件；所述从动组件包括设置于所述转轴上的圆盘，设置于所述圆盘上的齿牙，所述齿牙包括牙体，设置于所述牙体一侧的侧面与凸牙；所述限位组件包括设置于所述分隔板上的两个平移板，设置于所述平移板上的挤压面，设置于所述平移板上的竖直板，设置于所述竖直板底部的推面，设置于所述竖直板上的顶板，设置于所述顶板上的温度检测器，设置于所述顶板与容置盒之间的密接弹簧，设置于所述平移板上的卡接齿。

作为本发明测温装置的一种优选方案，其中：所述活动部件包括设置于所述转轴上的两个扭转盘，设置于所述扭转盘上的弹性绳；所述卡接部件包括设置于所述弹性绳上的滑架，设置于所述滑架上的平板，设置于所述平板上的斜板，设置于所述平板上的防滑条，设置于两个所述滑架之间的拉伸弹簧；所述容置盒与滑架滑动连接，所述容置盒的断面呈矩形。

作为本发明测温装置的一种优选方案，其中：所述分隔板的断面呈矩形，所述分隔板与容置盒固定连接，所述分隔板的壁厚不低于两毫米，所述竖直板与容置盒滑动连接。

本发明测温装置的有益效果：本发明中转轴的设置可以有效的对齿盘进行移动，齿条的设置可以有效的带动齿盘移动，固定板的设置便于更好的带动滑板复位，复位弹簧的设置可以有效的带动滑板复位，所述把手的设置可以有效的带动与其相连的组件进行移动，从而更好的对该装置进行限位，达到更好的固定效果，保证获取稳定的温度数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为传感器信号源精度校验方法流程图。

图2为测温装置的整体结构示意图。

图3为测温装置的部分结构示意图。

图4为测温装置固定机构的结构示意图。

图5为测温装置驱动机构的结构示意图。

图6为测温装置驱动部件的结构示意图。

图7为测温装置驱动部件的截面示意图。

图8为图7中A处放大图。

图9为测温装置的齿牙结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1，参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种传感器信号源精度校验方法，包括，

S1，通过信号采集装置分别输出开关量信号及模拟量信号给传感器；利用信号采集装置输出多路信号给传感器如PLC，这时PLC就会对这些信号进行采集。

S2，再通过信号采集装置测量传感器的综合数据信息；将信号采集装置采集到的综合数据信息与信号采集装置输出的信号进行对应比较分析，得到传感器信号源精度。当PLC采集信号后便传给信号采集装置。这时便可以将信号采集装置最开始输出的信号与后面PLC采集的信号进行比对分析，如此分析得到PLC采集的信号源精度。如果出现偏差超过允许值，则报警提示工作人员。

其中，综合数据信息包括模拟量、开关量、温度计热电阻。通过信号采集装置的信号测量模块，直接测量自动化传感器元件(如PLC)产生的信号，包括模拟量、开关量、温度量等，可直接校验传感器信号源的精准度，用于判断是信号源设备是否故障。整个过程全部自动化，不仅测量效率高，且精度高，不容易出错。具有广泛的应用场景。

本发明的信号采集装置具体包括以下功能：

(1)模拟量输入：本技术方案是基于低成本的模块式信号采集装置，采用标准DIN35导轨安装方式，现场安装简单，使用灵活；应对各种现场应用。可采集最多8路差分模拟信号；模块采用高性能12位AD芯片，采集测量精度±0.2％。模块配置有隔离的RS232/RS485接口，方便与PC或PLC通信；可单独与PC或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。

(2)模拟量输出：本技术方案可实现8路模拟量输出，支持4-20mA/0-10V/0-5V等常用模拟信号输出，配置有隔离型RS232/RS485接口，支持标准Mobus RTU协议，可与多种类型主机通信。

(3)开关量输入、输出：本技术方案是全新一代基于嵌入式系统的模块式数据采集器，采用标准DIN35导轨安装方式，现场安装简单，使用灵活；应对各种现场应用。可实现开关量输入采集，开关量输出，继电器输出等功能，信号采集装置配置有隔离的RS232/RS485接口，方便与PC或PLC通信；可单独与PC或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。

(4)温度量采集模块：本技术方案是全新一代基于嵌入式系统的模块式信号采集装置，采用标准DIN35导轨安装方式，现场安装简单，使用灵活；应对各种现场应用。可采集最多16路热电阻信号；可以支持PT100等多种热电阻类型，模块配置有隔离的RS232/RS485接口，方便与PC或PLC通信；可单独与PC或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。

(5)热电阻采集模块：本技术方案用在温度测量及输出，其原理是按照热电偶、热电阻的分度表，输出或者测量一个相应的电阻信号。可产生最多8路热电阻信号；可以支持PT100等多种热电阻类型，模块配置有隔离的RS232/RS485接口，方便与PC或PLC通信；可单独与PC或PLC通信，也可以与多个485模块组网使用。

其中本信号采集装置的信号输出特点如下：

(1)模拟量

输出：可产生连续的4～20mA的AO输出信号，8通道同时输出。

精度：0.2％

(2)开关量

输出：8通道同时输出DO信号。

(3)温度量

输出：Pt100电阻信号，三线制，8通道同时输出

精度：0.2％

其中本信号采集装置的信号采集特点如下：

(1)模拟量

输入：可测量连续的0～100mA的AI输入信号，2通道同时输入。

精度：0.2％

(2)开关量

输入：可测量2通道同时输入的0-30V电压DI信号。

(3)温度量

输入：可测量Pt100电阻信号，三线制，2通道同时输入

精度：0.2％。

其中本信号采集装置的通讯特点如下：

(1)接口

串口：一个RS232接口，支持9600、19200、115200等多种波特率。

网口：两个RJ45百兆网络接口，分为接入人机界面的WAN口和接入PLC设备的LAN口。

(2)通讯协议

支持MODBUS RTU、MODBUS TCP和IEC60870-5-104这三种应用最广泛的通信协议，读入被测设备的内部数据。

具备针对安德里茨监控系统LCU及施耐德、西门子PLC的通信协议。

其中本信号采集装置的管理模块及人机界面特点如下：

通过B/S方式登录设备，界面设计为网页形式，用户无需安装软件。

(1)监控界面

具备对接入的模拟量、温度量、开关量信号进行直接量测，转换得到信号的数值。

具备对PLC和监控系统上位机的实时数据进行通讯采集，并在网页上展示。

(2)配置界面

具备对输出模拟量、温度量、开关量信号进行直接设置，控制信号输出。

具备对通讯接口进行设置，可保存MODBUS、IEC-104的通讯接口配置模板。

(3)数据处理

能够将采集数据一键式导出，自动将输入数据与采集数据进行对比，计算得出误差值，并且通过设置标准误差范围，自动判断通道是否合格。

信号采集装置的信号的测量包括：

信号采集装置具备模拟量、开关量、温度量信号的采集功能，这是用于测试厂内自动化传感器元件产生信号的准度，并与PLC采集的数据进行比对。需要采集的信号种类包括：

模拟量：4-20mA的模拟量电流信号对应的是一个量程，AI模块每个通道转换到数字量的时候，单极性信号对应的数字量是0到27648，将其转化为对应的量程内的数值，以完成对传感器的模拟电流信号的输出。

开关量：一般是测量一个24V的电压给定信号，如果具备电压，则为1，说明开关量信号正常，否则为0。

温度量：基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量传感器的温度数据。水电厂应用最广的是PT100热电阻，接线方法一般采用三线制。PT100是指100Ω铂热电阻，设备通过测量热电阻并转换为实数数值，确定被测物体的温度。

需要进一步说明的是，本信号采集装置具备模拟量、开关量、温度量信号发生功能，用信号源来校准设备、检查数据通路、计算数据采集系统的性能指标，向PLC输入信号，进行校准。需要产生的信号种类包括：

模拟量：通过数模转换器发生连续的4-20mA的模拟量电流信号。

开关量：输出可以控制的开出(DO)电压信号。

温度量：基于LCU或PLC的测量原理接入可控的模拟热电阻，形成PT100温度信号。

在一个具体的实施场景中，本发明的信号采集装置的通讯模块应能够在建立MODBUS、IEC-104等高级控制协议的基础上，读取LCU或PLC通信端口采集通信设备实时数据，从而完成完整的校验流程。具体流程为：首先，设置信号校验仪的信号发生模块的模拟量、开关量、温度量输出值，对LCU或PLC的采集通道进行控制；然后，通过LCU或PLC通信端口对内部采集并已经转换的模拟量、开关量、温度量数据进行多字节实时数据采集。在此基础上，将设置值与读取到的通信端口采集通信设备实时数据进行一一比对，从而校验设备的精准度。应具备针对安德里茨监控系统LCU及施耐德、西门子PLC的通信协议。

其中，信号采集装置具有如下属性：

(1)装置电源电压：买方提供交流220V电源，卖方根据实际情况提供电源模块。

(2)通道数：应具备可复用的模拟量、开关量、温度量测量输入各2路；至少应具备可复用的模拟量、开关量、温度量输出各8路。

(3)通讯：具备2路串口RS232/485和2路网口RJ45，实时设置和监测每个通道的信号数值。

(4)环境温度：-10℃～50℃。

(5)功率：小于8W。

(6)产品方式：提供设备成品包含PCB电路板和外壳。电路板带可焊接的电源端子，输出引脚端子，带串口I/O端子，便于进一步定制化。

实施例2，参照图2～9，为本发明第二个实施例，与上个实施例不同的是一种测温装置，所述测温装置M包括容置机构100，设置于所述容置机构100上的驱动机构200，设置于所述驱动机构200上的固定机构300；所述容置机构100包括容置盒101，设置于所述容置盒101内部的分隔板102；所述驱动机构200包括设置于容置盒101内部的驱动部件201，设置于所述驱动部件201上的从动部件202；所述固定机构300包括设置于驱动部件201上的活动部件301，设置于所述从动部件202上的卡接部件302。

具体的，容置盒101为不锈钢材质，容置盒101的设置可以有效的对其内部的驱动机构200进行保护，驱动机构200的设置可以有效的带动从动部件202运转，从动部件202与卡接部件302相连接。

所述驱动部件201包括设置于所述容置盒101上的转轴201a，设置于所述转轴201a上的齿盘201b，设置于所述齿盘201b上的滑板201c，设置于所述滑板201c上的齿条201d，设置于所述滑板201c另一侧的固定板201e，设置于所述固定板201e与容置盒101之间的复位弹簧201f，设置于所述滑板201c上的卡接组件201g与把手201h。

进一步的，转轴201a的设置可以有效的对齿盘201b进行移动，齿条201d的设置可以有效的带动齿盘201b移动，固定板201e的设置便于更好的带动滑板201c复位，复位弹簧201f的设置可以有效的带动滑板201c复位，所述把手201h的设置可以有效的带动与其相连的组件进行移动。

所述卡接组件201g包括设置于所述滑板201c上的容置槽201g-1，设置于所述容置槽201g-1上的外接槽201g-2，设置于所述容置槽201g-1内的两个竖隔板201g-3，设置于两个所述竖隔板201g-3之间的滑杆201g-4，设置于所述滑杆201g-4上的尾柱201g-5，设置于所述外接槽201g-2中的矩形杆201g-6，设置于所述矩形杆201g-6一侧的隔离面201g-7，设置于所述矩形杆201g-6上的基板201g-8，设置于所述基板201g-8与容置槽201g-1之间的卡接弹簧201g-9，所述基板201g-8与滑杆201g-4之间的拖拉绳201g-10。

再进一步的，容置槽201g-1的设置可以有效的对竖隔板201g-3进行容置，便于更好的对滑杆201g-4进行保护，滑杆201g-4的设置可以有效的带动拖拉绳201g-10移动。

其余结构均与实施例1相同。

在使用时，将该装置放置在对应器件底部，竖直向上移动该装置，移动的过程中拉动尾柱201g-5，尾柱201g-5带动拖拉绳201g-10移动，拖拉绳201g-10带动基板201g-8移动，基板201g-8带动矩形杆201g-6移动，此时即可拉动滑板201c移动，滑板201c移动带动齿条201d移动，齿条201d移动的过程中带动齿盘201b转动，齿盘201b转动的过程中带动转轴201a转动，转轴201a转动带动从动部件202与固定机构300进行移动。

实施例3，参照图2～9，为本发明第三个实施例，与上个实施例不同的是，所述从动部件202包括从动组件202a与限位组件202b；所述从动组件202a包括设置于所述转轴201a上的圆盘202a-1，设置于所述圆盘202a-1上的齿牙202a-2，所述齿牙202a-2包括牙体202a-2a，设置于所述牙体202a-2a一侧的侧面202a-2b与凸牙202a-2c；所述限位组件202b包括设置于所述分隔板102上的两个平移板202b-1，设置于所述平移板202b-1上的挤压面202b-2，设置于所述平移板202b-1上的竖直板202b-3，设置于所述竖直板202b-3底部的推面202b-4，设置于所述竖直板202b-3上的顶板202b-5，设置于所述顶板202b-5上的温度检测器202b-6，设置于所述顶板202b-5与容置盒101之间的密接弹簧202b-7，设置于所述平移板202b-1上的卡接齿202b-8。

具体的，挤压面202b-2的设置便于更好的与推面202b-4相适配，推面202b-4移动的过程中即可带动挤压面202b-2一侧的平移板202b-1进行移动，使得卡接齿202b-8与齿牙202a-2相适配，从而对转轴201a进行固定。

所述活动部件301包括设置于所述转轴201a上的两个扭转盘301a，设置于所述扭转盘301a上的弹性绳301b；所述卡接部件302包括设置于所述弹性绳301b上的滑架302a，设置于所述滑架302a上的平板302b，设置于所述平板302b上的斜板302c，设置于所述平板302b上的防滑条302d，设置于两个所述滑架302a之间的拉伸弹簧302e；所述容置盒101与滑架302a滑动连接，所述容置盒101的断面呈矩形。所述分隔板102的断面呈矩形，所述分隔板102与容置盒101固定连接，所述分隔板102的壁厚不低于两毫米，所述竖直板202b-3与容置盒101滑动连接。

进一步的，所述弹性绳301b的设置可以更好的带动滑架302a移动，从而更好的固定该装置，达到有效测量温度的效果，容置盒101的设置可以有效的对其内部的部件进行保护。

其余结构均与实施例2相同。

在使用时，将该装置放置在对应器件底部，竖直向上移动该装置，移动的过程中斜板302c与对应器件底部贴合，从而对容置盒101进行限位，使得平板302b可以顺利进入对应器件两侧，并且拉伸弹簧302e伸展蓄积弹性势能对器件进行夹持，从而更好的固定容置盒101，器件底部与温度检测器202b-6贴合；

此时拉动尾柱201g-5，尾柱201g-5带动滑板201c移动，移动的过程中隔离面201g-7带动矩形杆201g-6移动，从而缩入容置槽201g-1中，在移动到容置盒101外部时，其卡接弹簧201g-9带动矩形杆201g-6复位，滑板201c移动带动齿条201d移动，齿条201d移动的过程中带动齿盘201b转动，齿盘201b转动的过程中带动转轴201a转动，转轴201a转动带动扭转盘301a转动，扭转盘301a转动带动弹性绳301b收缩，收缩时对滑架302a与平板302b施加夹持力，从而更好的固定该装置，待拉出后松开尾柱201g-5，矩形杆201g-6与容置盒101相抵，从而避免滑杆201g-4复位，从而对转轴201a与齿盘201b进行固定；

继续上移容置盒101，此时器件挤压温度检测器202b-6，使得温度检测器202b-6带动顶板202b-5下降，顶板202b-5与温度检测器202b-6下降的过程中带动推面202b-4下降，推面202b-4下降的过程中与挤压面202b-2相适配，挤压面202b-2带动平移板202b-1移动，平移板202b-1移动的过程中使得卡接齿202b-8与齿牙202a-2相适配，从而对转轴201a进行固定；

在拆除时，拉动把手201h并下移容置盒101，把手201h带动拖拉绳201g-10移动，从而将矩形杆201g-6拉入容置槽201g-1中，此时滑板201c在复位弹簧201f的作用下复位，使得该装置整体复位。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。