技术领域
[0001] 本
发明涉及流体机械测控系统的控制软件领域，尤其是一种流体机械测控系统的智能仪表组态软件及方法。
背景技术
[0002] 流体机械产品广泛应用于国民经济生活中，流体机械产品进行性能检测时的测控要求错综复杂，在流体机械测控系统中，与智能仪表之间的通讯是很重要的一个环节，其中，由于流体机械测控系统中所涉及的智能仪表的通讯
接口及其通讯协议均有很大的不同，因此对于流体机械测控系统的底层智能仪表通讯的可靠性和
稳定性提出了很高的要求。
[0003] 国内的流体机械产品测试行业中，大多数的软件开发人员都是采用传统的软件开发方式，即针对具体项目开发单一的仪表通讯接口，这种开发方式需要在不同的测试项目中编写维护多种仪表的底层通讯源代码，需要经常进行底层源代码的
修改，进行仪表通讯模
块的替换、编译、调试，在这过程当中会浪费大量的开发调试时间，且非常容易发生错误，不符合流体机械设备检测高效化、智能化的发展趋势。
发明内容
[0004] 为了克服上述
现有技术中的
缺陷，本发明提供一种流体机械测控系统的智能仪表组态软件，解决了需要在不同的测试项目中编写维护多种仪表的底层通讯源代码的问题，提高了流体机械测控系统的开发和调试的效率。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种流体机械测控系统的智能仪表组态软件，其特征在于，建立通用的智能仪表组态软件架构，且所述智能仪表组态软件架构包括：
[0007] 流体机械测控系统的智能仪表，包括采集器类型的智能仪表和
控制器类型的智能仪表；
[0008]
物联网模块，与流体机械测控系统的智能仪表之间双向通信连接；
[0009] 采集器组态管理模块，与物联网模块之间双向通信连接，采集器组态管理模块在测试之前，通过物联网模块
对流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表根据待测项目的测点配置表进行参数配置；采集器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时采集流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表的模拟量数据；
[0010] 报表分析模块，与采集器组态管理模块连接，从采集器组态管理模块接收采集器类型的智能仪表的模拟量数据，依据流体机械产品国家测试标准和企业测试标准中
数据处理的规定，对待测项目所需的报表数据进行计算、
整理及存储；
[0011] 控制器组态管理模块，与物联网模块之间双向通信连接，控制器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时采集流体机械测控系统中的控制器类型的智能仪表的状态参数；控制器组态管理模块在参数诊断后，通过物联网模块将下一时刻的控制参数反馈给流体机械测控系统中的控制器类型的智能仪表；
[0012] 控制器诊断模块，与控制器组态管理模块之间双向通信连接，从控制器组态管理模块接收控制器类型的智能仪表的状态参数，进行参数诊断并生成下一时刻的控制参数；控制器诊断模块将下一时刻的控制参数发送给控制器组态管理模块。
[0013] 所述智能仪表组态软件架构为依据通用化和参数化的设计准则进行设计。
[0014] 所述智能仪表组态软件对流体机械测控系统的智能仪表的通讯协议按照面向对象的思想进行封装，对同类型智能仪表提供统一的函数接口。
[0015] 采集器组态管理模块对采集器类型的智能仪表进行封装管理，且所述智能仪表组态软件对采集器类型的智能仪表提供采集器组态管理模块接口；控制器组态管理模块对控制器类型的智能仪表进行封装管理，且所述智能仪表组态软件对控制器类型的智能仪表提供控制器组态管理模块接口。
[0016] 所述物联网模块采用WIFI/4G无线串口
服务器和无线数传单元进行开发，即所述物联网模块兼容传统总线通讯和WIFI/4G通讯，且智能仪表组态软件对所述物联网模块开发对应的组态接口。
[0017] 所述智能仪表组态软件架构还包括采集器诊断模块，与采集器组态管理模块之间双向通信连接；所述采集诊断模块和控制器诊断模块均对流体机械测控系统中智能仪表的通讯数据进行数据有效性检验，对通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，采用中位值平均滤波的滤波技术进行数值滤波处理生成有效数据；采集器诊断模块和控制器诊断模块在通讯过程中若发现流体机械测控系统的智能仪表连接异常，则智能仪表组态软件重新连接流体机械测控系统的智能仪表；采集器诊断模块和控制器诊断模块均对通讯故障和连接异常进行日志记录。
[0018] 所述模拟量数据包括流体机械测控系统中的
温度、压
力、
扭矩、转速、振动，所述模拟量数据用以对流体机械设备的性能进行计算分析。
[0019] 所述控制参数为控制器类型智能仪表的调节参数，所述控制参数用以控制流体机械设备的运行状态。
[0020] 本发明还提供一种流体机械测控系统的智能仪表组态方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0021] S1，物联网模块登录流体机械测控系统，与流体机械测控系统的智能仪表建立双向通信连接；
[0022] S2，采集器组态管理模块在测试之前，通过物联网模块对流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表并根据待测项目的测点配置表进行采集器通道参数的配置；
[0023] S3，采集器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时采集流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表的模拟量数据；
[0024] S4，采集器诊断模块实时对采集器类型的智能仪表的通讯数据进行数据有效性检验，若通讯过程中出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，则采用中位值平均滤波的滤波技术对模拟量数据进行数值滤波处理并生成有效模拟量数据，将检验后的有效模拟量数据反馈给采集器组态管理模块；采集器诊断模块在通讯过程中若发现采集器类型的智能仪表连接异常，则智能仪表组态软件重新连接采集器类型的智能仪表；采集器诊断模块对通讯故障和连接异常进行日志记录；
[0025] 报表分析模块接收采集器组态管理模块的有效模拟量数据，按照流体机械产品国家测试标准和企业测试标准中关于数据处理的相关规定，对待测项目所需的报表数据进行计算、整理及存储；
[0026] S5，控制器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时获取流体机械测控系统的控制器类型的智能仪表的状态参数；
[0027] S6，控制器诊断模块对控制器类型的智能仪表的通讯数据进行数据有效性检验，若通讯过程中出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，则采用中位值平均滤波的滤波技术对状态参数进行数值滤波处理并生成有效状态参数，将有效状态参数反馈给控制器组态管理模块；控制器诊断模块在通讯过程中若发现控制器类型的智能仪表连接异常，则智能仪表组态软件重新连接控制器类型的智能仪表；控制器诊断模块对通讯故障和连接异常进行日志记录；
[0028] 控制器诊断模块对控制器组态管理模块的有效状态参数进行参数诊断并生成下一时刻的控制参数，将下一时刻的控制参数反馈至控制器组态管理模块；
[0029] S7，控制器组态管理模块将下一时刻的控制参数通过物联网模块反馈给流体机械测控系统的控制器类型智能仪表。
[0030] 本发明的优点在于：
[0031] (1)本发明对流体机械测控系统的智能仪表的通讯协议按照面向对象的思想进行封装，为同类型智能仪表提供统一的函数接口，提高了开发效率。
[0032] (2)本发明建立了通用化和参数化的智能仪表组态软件架构，在增加新仪表的时候，不需要重新定义新的函数接口；在增加新功能的时候，不需要改写底层源代码，以便于二次开发和调试。
[0033] (3)智能仪表组态软件架构兼容了流体机械测控系统中所涉及的智能仪表接口，优点在于提高开发效率、降低开发
门槛、减少项目调试时间、提高流体机械测控系统的健壮性和可维护性。
[0034] (4)物联网模块兼容了传统总线通讯和WIFI/4G通讯，提供了稳定的有线或无线连接，可以灵活应用于所有与仪表通讯有关的测控项目当中，不仅应用于流体机械测控系统，还应用于类似楼宇自控、节能监控这样的物联网系统，为业务拓展起到良好的促进作用，具有显著的经济效益和社会效益。
[0035] (5)本发明对物联网模块开发对应的组态接口，优点在于方便将通讯数据上传至
云服务器，为后期的
大数据分析提供数据保障。
[0036] (6)本发明对通讯数据进行数据有效性检验，若出现通讯故障，则对数据做滤波处理，提高了流体机械测控系统数据传输的可靠性。
[0037] (7)本发明实时检查通讯链路是否连接异常，若出现智能仪表连接异常，则重新连接，有利于保证流体机械测控系统稳定运行。
[0038] (8)本发明对通讯故障进行日志记录，便于调试和测试人员查找通讯故障原因，便于进行有针对性的处理。
[0039] (9)流体机械测控系统通过物联网模块与采集器组态管理模块和控制器组态管理模块进行数据交互，按照产品测试标准控制系统设备运行，模拟被测产品的使用环境，采集所需模拟量数据，计算分析产品性能指标，最后给出分析报表；行业厂家可以通过分析报表改进产品设计，提高产品
质量；第三方质量监督检查机构可以利用分析报表考核产品技术指标，规范市场，为安全生产生活把关，促进行业技术
水平的提高，为人民生活，国防建设做出应有的贡献。
附图说明
[0040] 图1为本发明的整体架构图。
[0042] 图3为本发明的采集器组态管理模块接口的调用流程图。
[0043] 图4为本发明的控制器组态管理模块接口的调用流程图。
具体实施方式
[0044] 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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 一种流体机械测控系统的智能仪表组态软件依据通用化和参数化的设计准则设计通用的智能仪表组态软件架构，所述通用化和参数化的设计准则：
[0046] 通用化：所述架构够适用于流体机械测控系统中所涉及的智能仪表，在增加新仪表的时候，不需要重新定义新的函数接口；
[0047] 参数化：智能仪表的读写控制都由开放的参数
指定，在增加智能仪表新功能的时候，不需要改写底层源代码，以便于二次开发和调试。
[0048] 如图1所示，一种流体机械测控系统的智能仪表组态软件架构，包括：流体机械测控系统的智能仪表1、物联网模块2、采集器组态管理模块3、采集器诊断模块4、报表分析模块5、控制器组态管理模块6、控制器诊断模块7。
[0049] 其中，流体机械测控系统为依据国家测试标准和企业测试标准中的相关规定搭建的流体机械产品的测控系统，流体机械测控系统的智能仪表1包括采集器类型的智能仪表和控制器类型的智能仪表；流体机械测控系统的智能仪表1与物联网模块2之间双向通信连接，实现流体机械测控系统的智能仪表与智能仪表组态软件之间的数据交互。
[0050] 物联网模块2采用WIFI/4G无线串口服务器和无线数传单元进行开发，兼容了传统总线通讯和WIFI/4G通讯，且智能仪表组态软件对所述物联网模块2开发对应的组态接口；
[0051] 物联网模块2与采集器组态管理模块3之间双向通信连接，采集器组态管理模块3在测试之前，通过物联网模块2对流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表根据待测项目的测点配置表进行参数配置，且采集器组态管理模块3在测试过程中，通过物联网2模块实时采集流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表的模拟量数据。
[0052] 采集器组态管理模块3对采集器类型的智能仪表进行封装管理，采集器在测试过程中获取测试现场的温度、压力、扭矩、转速、振动的模拟量数据，且智能仪表组态软件对采集器类型的智能仪表提供采集器组态管理模块接口；
[0053] 采集器组态管理模块3与采集器诊断模块4之间双向通信连接，采集器诊断模块4对采集器类型的智能仪表的通讯数据进行数据有效性检验，若通讯过程中出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，则采用中位值平均滤波的滤波技术对模拟量数据进行数值滤波处理并生成有效模拟量数据，将检验后的有效模拟量数据反馈给采集器组态管理模块3；采集器诊断模块4在通讯过程中若发现采集器类型的智能仪表连接异常，则智能仪表组态软件重新连接采集器类型的智能仪表；采集器诊断模块4对通讯故障和连接异常进行日志记录。
[0054] 采集器组态管理模块3还连接报表分析模块5，报表分析模块5接收采集器组态管理模块3的有效模拟量数据，按照流体机械产品国家测试标准和企业测试标准中关于数据处理的相关规定，对待测项目所需的报表数据进行计算、整理及存储。
[0055] 物联网模块2还与控制器组态管理模块6之间双向通信连接，控制器组态管理模块6在测试过程中，通过物联网模块2实时获取流体机械测控系统的控制器类型的智能仪表的状态参数；控制器诊断模块6将下一时刻的控制参数通过物联网模块2反馈至流体机械测控系统的控制器类型的智能仪表。
[0056] 控制器组态管理模块6对控制器类型的智能仪表进行封装管理，实时监控控制器状态参数并设置控制器的下一时刻的控制参数，从而对控制流体机械设备的运行状态，且智能仪表组态软件对控制器类型的智能仪表提供控制器组态管理模块接口；
[0057] 控制器组态管理模块6与控制器诊断模块7之间双向通信连接，控制器诊断模块7实时对控制器类型的智能仪表的通讯数据进行数据有效性检验，若通讯过程中出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，则采用中位值平均滤波的滤波技术对状态参数进行数值滤波处理并生成有效状态参数，将有效状态参数反馈给控制器组态管理模块6；控制器诊断模块7在通讯过程中若发现控制器类型的智能仪表连接异常，则智能仪表组态软件重新连接控制器类型的智能仪表；控制器诊断模块7对通讯故障和连接异常进行日志记录；控制器诊断模块7对控制器组态管理模块6的有效状态参数进行参数诊断并生成下一时刻的控制参数，将下一时刻的控制参数反馈至控制器组态管理模块6。
[0058] 如图2所示，一种流体机械测控系统的智能仪表组态方法，包括以下步骤：
[0059] S101，物联网模块登录流体机械测控系统，与流体机械测控系统的智能仪表建立双向通信连接。
[0060] S102，采集器组态管理模块在测试之前，通过物联网模块对流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表根据待测项目的测点配置表进行采集器通道参数的配置。
[0061] S103，采集器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时采集流体机械测控系统中的采集器类型的智能仪表的模拟量数据。
[0062] S104，采集器诊断模块实时诊断采集器类型的智能仪表在通讯过程中是否出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，若是，则进行数据有效性检验，采用中位值平均滤波的滤波技术对模拟量数据进行数值滤波处理并生成有效模拟量数据，将有效模拟量数据反馈给采集器组态管理模块，并对通讯故障进行日志记录；若否，则继续对通讯过程进行实时诊断；
[0063] 采集器诊断模块实时诊断在通讯过程中是否出现采集器类型的智能仪表的连接异常，若是，则智能仪表组态软件重新连接采集器类型智能仪表，并对连接异常进行日志记录；若否，则继续对通讯连接进行实时诊断；
[0064] S105，报表分析模块接收采集器组态管理模块的有效模拟量数据，按照流体机械产品国家测试标准和企业测试标准中数据处理的规定，对测试项目所需的报表数据进行计算、整理及存储；
[0065] S106，控制器组态管理模块在测试过程中，通过物联网模块实时获取流体机械测控系统中的控制器类型的智能仪表的状态参数；
[0066] S107，控制器诊断模块实时诊断控制器类型的智能仪表在通讯过程中是否出现通讯超时、通讯干扰、数据缺失的通讯故障，若是，则进行数据有效性检验，采用中位值平均滤波的滤波技术对状态参数进行数值滤波处理并生成有效状态参数，将有效状态参数反馈给控制器组态管理模块，并对通讯故障进行日志记录；若否，则继续对通讯过程进行实时诊断；
[0067] 控制器诊断模块对控制器组态管理模块的有效状态参数进行参数诊断并生成下一时刻的控制参数，将下一时刻的控制参数反馈至控制器组态管理模块；
[0068] 控制器诊断模块实时诊断在通讯过程中是否出现控制器类型的智能仪表连接异常，若是，则智能仪表组态软件重新连接控制器类型的智能仪表，并对连接异常进行日志记录；若否，则继续对通讯连接进行实时诊断。
[0069] S108，控制器组态管理模块将下一时刻的控制参数通过物联网模块反馈给流体机械测控系统的控制器类型的智能仪表。
[0070] 其中，步骤S102-S105与步骤S106-S108为同步进行，即采集器组态管理模块和控制器组态管理模块为同时工作。
[0071] 智能仪表组态软件对流体机械测控系统中涉及的智能仪表通讯协议按照面向对象的思想进行封装，为同类型智能仪表提供统一的函数接口，其中，采集器组态管理模块对采集器类型的智能仪表进行封装管理，且所述智能仪表组态软件对采集器类型的智能仪表提供采集器组态管理模块接口；控制器组态管理模块对控制器类型的智能仪表进行封装管理，且所述智能仪表组态软件对控制器类型的智能仪表提供控制器组态管理模块接口。
[0072] 如图3所示，采集器组态管理模块接口的调用，包括以下步骤：
[0073] S201：打开采集器类型的智能仪表，创建采集器组态管理模块实例，通过物联网模块与流体机械测控系统建立连接；
[0074] S202：若采集器连接正常，则采集器组态管理模块通过物联网模块配置流体机械测控系统当中的采集器通道参数，首先对采集器进行初始化，初始
化成功后循环对每个通道进行
传感器量程设置，全部结束后触发采集器通道保存指令，并保存新的扫描列表；
[0075] S203：若采集器连接正常，则创建采集线程，开始
数据采集，首先流体机械测控系统执行采集器读取数据前的触发指令，循环将采集器连接的所有
传感器数据读入采集器内存，然后从采集器内存一次性提取传感器数据进入计算机，并保存本次数据采集的可靠性信息；
[0076] S204：将采集的数据通过采集器诊断模块进行数据有效性校验。
[0077] S205：如果不需要继续采集，则删除采集器组态管理模块实例；
[0078] S206：将采集数据发送给报表分析模块进行测试报表的分析处理。
[0079] 其中，步骤S203为配置采集器通道参数，若不需要配置采集器通道参数或配置完采集器通道参数，则执行步骤S203，开始进行数据采集。
[0080] 传感器数据即采集器类型的智能仪表的模拟量数据，模拟量数据包括采集器类型智能仪表采集的流体机械测控系统中的温度、压力、扭矩、转速、振动，所述模拟量数据用以对流体机械设备的性能进行计算分析。
[0081] 采集器通道参数信息如表1所示：
[0082]通道号 通道名称 物理单位
信号类型 信号范围 量程范围
通道1
环境温度 ℃ TC(
热电偶) -200～400 -200～400
通道2
大气压力 kPa VOLT(
电压) 1～5 90～120
[0083] 表1
[0084] 如图4所示，控制器组态管理模块接口的调用，包括以下步骤：
[0085] S301：打开控制器类型的智能仪表，创建控制器组态管理模块实例，通过物联网模块与流体机械测控系统建立连接；
[0086] S302：通过物联网模块读取流体机械测控系统中控制器的状态参数；
[0087] S303：通过控制器诊断模块对通讯数据进行数据有效性校验，生成下一时刻的控制参数；
[0088] S304：通过物联网模块，将下一时刻的控制参数发送至流体机械测控系统；
[0089] S305：如果不需要继续控制，则删除控制器组态模块实例。
[0090] 其中，所述控制参数为控制器类型智能仪表的调节参数，所述控制参数用以控制流体机械设备的运行状态。
[0091] 控制参数信息如表2所示：
[0092]参数 参数含义 参数 参数含义 参数 参数含义
PV 测量值 Auto 控
制模式 P PID(比例)
SP 设定值 CA 正反作用 I PID(积分)
MV 输出百分比 Bias 偏差 D PID(微分)
[0093] 表2
[0094] 控制器组态管理模块当中的控制器类型智能仪表的控制参数均由控制器寄存器地址予以区分，通过读写寄存器即可实现控制器组态管理模块所需的功能，所有寄存器地址都由控制器通讯协议规定的参数化列表定义。表3所示为日本横河UT55A控制器
说明书中规定的部分寄存器参数列表：
[0095] 6.6 GREEN Series Compatible D Registers
[0096] 6.6.3 Process Data and User Area(D0001 to D0100)
[0097]
[0098] 表3
[0099] 采集器诊断模块和控制器诊断模块，均对通讯过程进行实时诊断，且当通讯过程中出现通讯干扰、数据丢包、通讯超时的通讯故障时，会对通讯数据进行有效滤波处理。
[0100] 其中，采用算数平均滤波、中位值平均滤波技术进行数值滤波，数值滤波
算法如表4所示：
[0101]数值滤波算法 数值滤波算法含义
算数平均滤波 连续取N个
采样值进行算术平均运算
中位值平均滤波法 采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值
[0102] 表4
[0103] 实际开发过程中主要错误类型如表5所示：
[0104]
[0105] 表5
[0106] 以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
