2024年5月9日发(作者：宁含巧)
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冀挫射 阁
现场总线仪表ＳＨＣＡＮ６ １系列自动标定系统的研究
Ａｕｔｏ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ６１ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ ＢＵＳ
夏金伟 杨凤龙 刘晓博
（大连交通大学电气信息学院，大连市 ｌ １６０２８）
Ｘｉａ Ｊｉｎｗｅｉ Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇｌｏｎｇ Ｌｉｕ Ｘｉａｏｂｏ
ｒ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ ｌ ｌ ６０２８）
【摘 要】介绍一种在现场总线网络下的ＳＨＣＡＮ６１系列智能仪表的自动标定系统的软件和硬件的实现方案。
该系统利用ＣＡＮ总线实现了现场总线仪表Ｉ司的数据传递，利用ＲＳ一２３２串口协议与计算机进行通
信。解决了６１仪表的标定和检测问题。实验表明：在本系统标定下的仪表相比传统智能测控仪表
的标定更３０＇陕速方便、简单易用、精确稳定。
【关键词】ＣＡＮ总线智能仪表自动标定
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｓｏｆａｎＡｕｔｏＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳＨＣＡＮ６１ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ．ＣＡＮ Ｂｕｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＲＳ－２３２ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｂｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ
ｗｉｔｈ ＰＣ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ
ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｅａｓｉｅｒ ｔｏ ｕｓｅ，ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ，ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｎａｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓ
ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ Ｂｕｓ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔｓ Ａｕｔｏ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
引言
算，对信号发生器类则使用比被测源精度更高的计量
在工业控制过程中，有大量的参数需要测量和控
仪表测量其输出信号参数并加以记录。这种传统计量
制，如温度、压力、位移、流量等等。并且随着工业 方法存在着很大的局限性。首先由于人工操作速度慢，
技术的不断发展，也逐渐提高对智能测控仪表的技术
其次人工操作易出现人为因素造成的差错，如不能严格
要求，这就为仪表的标定技术提出了更高的要求。而 按检定规程进行操作。为了提高仪表检定工作的质量，
现场总线技术以及计算机控制技术的飞速发展，为仪 同时尽量减少出现人为差错，采用计算机技术和智能化
表的标定技术提供了强大的应用工具。本课题就是在 仪表来提高计量检定的自动化程度是一个十分有效的
这个背景下提出的。
方法。为此，设计了一种自动标定技术。采用这种自
由大连三合仪表公司开发研究的ＳＨＣＡＮ２０００控 动标定技术，只需告知被标定通道大小两点工作信号
制系统是一种现场总线控制系统，它所构成的现场总 的标准值，就能自动调整好相应的软件“电位器”，完
线网络是一种连接智能现场设备和自动化系统的数字
成一次复杂的标定过程。
式、双向传输、多分支结构的通信网络。在
本自动标定系统可以对不同型号的ＳＨＣＡＮ智能
ＳＨＣＡＮ２０００现场总线控制系统设计的６１系列智能仪
仪表都可以实现自动标定，在这里将以ＳＨＣＡＮ６１０２
表不但具备ＲＳ２３２接口，还要具有控制、运算、输入／
仪表的模拟量输入进行举例说明。
输出等功能，是一个高级智能化部件。而在６１系列的
２ 自动标定系统的软件设计
模拟量输入中，由于输入板的元器件特性有所差异，相
（１）标定原理
同的输入信号经过不同的Ａ／Ｄ模块转换出来的值就会 对于６ｌ系列的智能仪表，由于它的模拟量输入输
不一致，因此需要对每台仪表的每一路分别进行标定， 出的Ａ／Ｄ转换电路是线形电路，因此其输入或输出的
以达到相同的输入信号，在不同仪表上的转换结果基本 模拟量与数字量之间是一种线形变换。因此在仪表内
一
致。同样的道理，对６ｌ系列的模拟量输出部分，也同
的数字量和真实的模拟量建立起了一一对应的线形关
样需要通过标定。
系。即Ｙ＝Ｋ，Ｘ＋Ｂ，Ｋ为标定的斜率，Ｂ为标定的截
１问题的提出
距，Ｘ为输入的模拟量，Ｙ为经过Ａ／Ｄ转换后的数字
传统的仪表标定方法是由计量人员将标准源加到
量，它在显示时为浮点数，取值范围为０％～１００％。所
被测仪表，人工读取仪表结果并将该数据进行人工的运
以每个输入的模拟量ｘｉ都有一个输出的模拟量ｙ．与之
收稿日期：２００６—０６—３０
对应，因此只要能确定输入信号的这种线性关系，就
作者简介：夏金伟（１ ９８２），男，辽宁丹东人，控制￣－：，ｅ－－ｂ控制工
可以使外界输入到表内的模拟量电信号与表内显示的
程硕士研究生。
ｏ～ｌ的浮点数建立一一对应的关系。
ｌｌｌｌｉｌｌ￣ｉｔ｜２７
２ｏｏ６ ５■■＿
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ｌｎｄｕｓｔｒｉａＩ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ
（２）标定过程
当从外界输入到表内一个４～２０ｍＡ的模拟量电
流，经过一阶滤波后，再经过输入通道放大系数、Ａ／
Ｄ采样参考电压等因素的调整，将变成０～ｌ的标么化
的信号，这时的０～ｌ的数值就能够真实反映出实际的
模拟量信号。
故本系统取输入信号量程的２０％和８０％两个信号
作为基准，利用两点确定一条直线，计算出斜率和截
距，由于这两个信号分别为较大和较小的信号，确定
的斜率和截距基本能实现整条直线上的一一对应，故
以此为标么化的两个参数，这两个标么化参数则存放
在表内存在的实时数据库的ＳＴ２４Ｎｌ和ｓＴ２４Ｎ２中，所
以只要分别将这两个标准信号（即２０％和８０％的信号）
分别传送进ＳＴ２４Ｎｌ和ＳＴ２４Ｎ２中，就可以实现整个
系统的自动标定，自动标定出斜率和截距，实现各个
通道的准确标定。
样将其送入被测表的第一路输入，同时将这个标准信
号利用ＣＡＮ总线网络传送到标准数据库的标定参数
的ＳＴ２４Ｎ２，这时确定了被测表第一路输入的对应直
线的第二点。这样就确定了直线的两个点，由两点确
定一条直线就可以确定这条直线，并计算出直线的斜
率和截距。将这两个数据分别存入ＳＩ９Ｎｌ和ＳＩ９Ｎ２中
（ＳＴＩ９Ｎｌ，ＳＴＩ９Ｎ２为数据库中存放斜率和截距的位
置）。这样通过一次标定可以基本精确的使模拟量输入
的参数准确。
标定好一路之后由标准表开关量输出一个信号控
制与被测表第一路相连的继电器断开，同时使控制被
测表第二路的继电器闭合，开始进行第二路的标定。
重复以上工作就可以进行第二路的标定，按照上面的
步骤依次切换，就可以实现对全部６路模拟量输入的
标定工作，并将全部斜率和截距依次对应存入
ＳＩ９Ｎｌ～ＳＩ９Ｎｌ２数据库之中。
ｌｌ９Ｎｌ～、 ５ Ｊｌ 、ｌ～
图１ 模拟量输入的信号采样的流程
在该ＭＤＣＳ控制系统中，所有信号都是按标么化
格式（０．０～１．０）存储的，只有当该信号需要处理和
显示时，才按工程量定义模块的定义表现出来，使仪
表可以按照信号的真实工程量进行显示。因此，更换
系统内某一信号的工程量定义编号，可方便快捷地更
换其处理和显示格式。而这个标么化以后的数据能否
正式反映输入的各个信号，将是十分重要的。
（３）下载调试程序
下载调试程序（ＭＤＣＳ－ＣＦＧ）是本软件体系的重
要组成部分，它是由ＶＢ编写的，它可以通过ＣＡＮ总
线，能对现场总线控制系统上的每一个
ＭＤＣＳ组件进行组态、参数编辑、下载、上
图２系统调试界面
３ 自动标定系统的硬件设计
维电器部分 标准裹部分 被测表部分
传、管理和实时监测、调试。而在本自动
…’
标定系统中ＭＤＣＳ－ＣＦＧ的主要功能是通
过调试功能来构造自动测试系统、自动标
定系统。
ＢＩＡＯＤＩ￣ＮＧｔ３
ＢＩＡＯＤＩＮＧＩ１ ２９—
２｜ｖ＾００
厂 — “ 【Ｉ。： ｌ２Ｌ Ｉ ｖ 厂］
巴
对于６ ｌ模拟量的输入标定，标准表采
用５ｌ表模拟量输出作为标准信号源。首先
由标准表模拟量输出第一路输出一个数据
低端，标么化值为０．２（对应的实际电流值
为７．２ｍＡ），将其送入被测表的第一路模
拟量输入，这时完成了标准信号的一点的
采样，同时也将这个标准信号传送到标准
数据库的标定参数的ｓ Ｔ ２ ４ Ｎ ｌ（因为
ｓＴ２４Ｎ ｌ为标定参数的数据库），这时确定
了被测表第一路输入的对应直线的一个
习…。 Ｅ
昌二 巨 Ｌ
２４ｖ＋００ ２５ ｌ｝２：（９ —０） ＣＤＥＮＧＡＩＮＩ－一＋ ）
Ｌ 司 ＢＩＡＯＤＩＮＧ１０睦 ０ — ＣＡＮＩ．、
。
Ｊ—Ｊ —０ ２４Ｖ＋
冈
一。
同同ｌ一 ３！—ｅ ２２
Ｌ
２｛ｖ
２４Ｖ ００
Ｌ
： …＿
２４Ｖ ００
日二
— ｌＩ｛ ｌ Ｉ
ｕ
点；然后再由标准表输出另一个数据高
端，标么化值０．８（对应的实际电流值为１６．８ｍＡ），同
图３ ＳＨＣＡＮ６１ ０２自动标定系统的硬件连接示意图
（下转第４６页）
—
２ ８ ｆ倥墨仪表葺准化与计＿
了————一
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ｊ ｌ礅Ｑ… 一～一 …… …。 ～一 …… ……
了误动作。在系统由于外界干扰或软件的错误执行，
引起程序“跑飞”时，将重新热启动测量系统。
３系统软件设计
软件采用模块化设计。全部软件由主程序、键盘
处理子程序、数据采集子程序、报警程序和通讯程序
组成。主程序是控制和管理的核心。系统上电后进行
初始化定时器和中断处理操作。初始化主要完成对温
湿度的设定和初次检查，除定时器Ｔ０ Ｐｂ，禁止所有的
中断，并同时断开各电器的电源。初始化完成后，系
统开始正常运转。进行温湿度检测和定时处理等操作，
主程序的流程图如图４所示。
４结论
本文对利用单片机实现温湿度测量进行了比较全
面的描述和分析，本文所实现的温度测量系统具有比较
全面的功能。该测量系统适用范围广、操作方便、性
价比适宜、运行可靠，在现实生产、生活中，还可以
根据具体的需要对系统进行适当的修改。
参考文献．
【１】胡汉才．单片机原理及其接口技术【Ｍ】．北京
清华大学出版社，１９９６
【２】张毅刚，彭喜源，谭晓昀，曲春波．ＭＳＣ－５１
单片机应用设计【Ｍ】．哈尔滨工业大学出版社，１９９７
【３】高美珍．基于ＰＩＣ单片机和ＨＭ１５００的湿度
测量【Ｊ】．电子工程师，２００４，３０（１０）：２２～２３
【４】施隆照．数码管显示驱动和键盘扫描控制器
ＣＨ４５１及其应用【Ｊ】
国外电子元器件，２００４，１：５３～５７
【．５】冀捐灶，史军勇，张吉广．一种用单片机实
现的实用型温湿度控制仪【Ｊ】．仪表技术与传感器，
２００４，１０：１０～１２
口
．
图４主程序流程图
数据输入）、ＳＯ（串行数据输出）、ＣＬＫ（￣行脉冲）可与
其它信号混用。定时器看门狗的作用是为单片机提供
了安全运行保护，在系统启动和工作电压降到低于单
片机的转换电压时发出复位信号，使系统复位，避免
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
（上接第２８页）
该ＳＨＣＡＮ６１０２自动标定系统的硬件连接示意图
中，图３中的标准表是人工标定好的一个ＳＨＣＡＮ５１０２
智能仪表。它的端子１为模拟量输入正端；端子７为
ＡＩＣＯＭ一模拟量输入负端；所以６１表输出的模拟量
可以输入到标准表中。再通过现场总线的数据传送，
把该模拟信号的真实值返回到被测表的标定参数数据
库中。同样，利用两点确定一条直线，这两点分别为
量程的２０％￣Ｄ８０％，就可以确定好一路的斜率和截矩，
也就确定了一路的模拟量和表内数字量的一一对应。
当完成６１仪表的第一路模拟量输入后，５１的６路
数字量输入输出已经由人工标定准确了，可以准确的
输出开关量。再利用这个开关量的开和断开控制继电
器的开断，而此时继电器的开断则可以控制线路的通
断。所以就可以实现每一路的自动切换，实现６１表的
其他５路模拟量输入的标定。
４结束语
对于该标定系统，它可以实现以下几个目标：
（１）标定准确。对于该仪表标定出来的模拟信号
或者是数字信号与标准信号源发出的标准信号进行比
较时，能保证标定后的误差在０．３‰以内。
（２）实现自动检测功能。该标定系统打破了传统
的人工手动的进行仪表标定，利用ＭＤＣＳ自身带有的
组态功能，编程实现自动标定功能，解决了人工标定
１１．１－（￣９繁琐与单调。同时该系统操作简单、功能强大，可
以解决了不少仪表的现场故障问题，自动了解错误的类
型和原因，大大提高了工作效率。
参考文献
【１】袁爱进．ＭＤＣＳ２００１微型集散控制系统手册
【２】阳宪惠．现场总线技术及其应用．清华大学出
版社，１９９９
【３】袁爱进．ＳＨＣＡＮ６１０２型智能测控组件使用手
册
【４】杨捷，朱春刚，徐志华．一种便携式智能仪表标
定系统．仪器仪表学报，【Ｊ】．２６（８）增刊 口
2024年5月9日发(作者：宁含巧)
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现场总线仪表ＳＨＣＡＮ６ １系列自动标定系统的研究
Ａｕｔｏ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ６１ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ ＢＵＳ
夏金伟 杨凤龙 刘晓博
（大连交通大学电气信息学院，大连市 ｌ １６０２８）
Ｘｉａ Ｊｉｎｗｅｉ Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇｌｏｎｇ Ｌｉｕ Ｘｉａｏｂｏ
ｒ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ ｌ ｌ ６０２８）
【摘 要】介绍一种在现场总线网络下的ＳＨＣＡＮ６１系列智能仪表的自动标定系统的软件和硬件的实现方案。
该系统利用ＣＡＮ总线实现了现场总线仪表Ｉ司的数据传递，利用ＲＳ一２３２串口协议与计算机进行通
信。解决了６１仪表的标定和检测问题。实验表明：在本系统标定下的仪表相比传统智能测控仪表
的标定更３０＇陕速方便、简单易用、精确稳定。
【关键词】ＣＡＮ总线智能仪表自动标定
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｓｏｆａｎＡｕｔｏＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳＨＣＡＮ６１ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ．ＣＡＮ Ｂｕｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＲＳ－２３２ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｂｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ
ｗｉｔｈ ＰＣ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ
ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｅａｓｉｅｒ ｔｏ ｕｓｅ，ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ，ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｎａｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓ
ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ Ｂｕｓ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔｓ Ａｕｔｏ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
引言
算，对信号发生器类则使用比被测源精度更高的计量
在工业控制过程中，有大量的参数需要测量和控
仪表测量其输出信号参数并加以记录。这种传统计量
制，如温度、压力、位移、流量等等。并且随着工业 方法存在着很大的局限性。首先由于人工操作速度慢，
技术的不断发展，也逐渐提高对智能测控仪表的技术
其次人工操作易出现人为因素造成的差错，如不能严格
要求，这就为仪表的标定技术提出了更高的要求。而 按检定规程进行操作。为了提高仪表检定工作的质量，
现场总线技术以及计算机控制技术的飞速发展，为仪 同时尽量减少出现人为差错，采用计算机技术和智能化
表的标定技术提供了强大的应用工具。本课题就是在 仪表来提高计量检定的自动化程度是一个十分有效的
这个背景下提出的。
方法。为此，设计了一种自动标定技术。采用这种自
由大连三合仪表公司开发研究的ＳＨＣＡＮ２０００控 动标定技术，只需告知被标定通道大小两点工作信号
制系统是一种现场总线控制系统，它所构成的现场总 的标准值，就能自动调整好相应的软件“电位器”，完
线网络是一种连接智能现场设备和自动化系统的数字
成一次复杂的标定过程。
式、双向传输、多分支结构的通信网络。在
本自动标定系统可以对不同型号的ＳＨＣＡＮ智能
ＳＨＣＡＮ２０００现场总线控制系统设计的６１系列智能仪
仪表都可以实现自动标定，在这里将以ＳＨＣＡＮ６１０２
表不但具备ＲＳ２３２接口，还要具有控制、运算、输入／
仪表的模拟量输入进行举例说明。
输出等功能，是一个高级智能化部件。而在６１系列的
２ 自动标定系统的软件设计
模拟量输入中，由于输入板的元器件特性有所差异，相
（１）标定原理
同的输入信号经过不同的Ａ／Ｄ模块转换出来的值就会 对于６ｌ系列的智能仪表，由于它的模拟量输入输
不一致，因此需要对每台仪表的每一路分别进行标定， 出的Ａ／Ｄ转换电路是线形电路，因此其输入或输出的
以达到相同的输入信号，在不同仪表上的转换结果基本 模拟量与数字量之间是一种线形变换。因此在仪表内
一
致。同样的道理，对６ｌ系列的模拟量输出部分，也同
的数字量和真实的模拟量建立起了一一对应的线形关
样需要通过标定。
系。即Ｙ＝Ｋ，Ｘ＋Ｂ，Ｋ为标定的斜率，Ｂ为标定的截
１问题的提出
距，Ｘ为输入的模拟量，Ｙ为经过Ａ／Ｄ转换后的数字
传统的仪表标定方法是由计量人员将标准源加到
量，它在显示时为浮点数，取值范围为０％～１００％。所
被测仪表，人工读取仪表结果并将该数据进行人工的运
以每个输入的模拟量ｘｉ都有一个输出的模拟量ｙ．与之
收稿日期：２００６—０６—３０
对应，因此只要能确定输入信号的这种线性关系，就
作者简介：夏金伟（１ ９８２），男，辽宁丹东人，控制￣－：，ｅ－－ｂ控制工
可以使外界输入到表内的模拟量电信号与表内显示的
程硕士研究生。
ｏ～ｌ的浮点数建立一一对应的关系。
ｌｌｌｌｉｌｌ￣ｉｔ｜２７
２ｏｏ６ ５■■＿
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ｌｎｄｕｓｔｒｉａＩ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ
（２）标定过程
当从外界输入到表内一个４～２０ｍＡ的模拟量电
流，经过一阶滤波后，再经过输入通道放大系数、Ａ／
Ｄ采样参考电压等因素的调整，将变成０～ｌ的标么化
的信号，这时的０～ｌ的数值就能够真实反映出实际的
模拟量信号。
故本系统取输入信号量程的２０％和８０％两个信号
作为基准，利用两点确定一条直线，计算出斜率和截
距，由于这两个信号分别为较大和较小的信号，确定
的斜率和截距基本能实现整条直线上的一一对应，故
以此为标么化的两个参数，这两个标么化参数则存放
在表内存在的实时数据库的ＳＴ２４Ｎｌ和ｓＴ２４Ｎ２中，所
以只要分别将这两个标准信号（即２０％和８０％的信号）
分别传送进ＳＴ２４Ｎｌ和ＳＴ２４Ｎ２中，就可以实现整个
系统的自动标定，自动标定出斜率和截距，实现各个
通道的准确标定。
样将其送入被测表的第一路输入，同时将这个标准信
号利用ＣＡＮ总线网络传送到标准数据库的标定参数
的ＳＴ２４Ｎ２，这时确定了被测表第一路输入的对应直
线的第二点。这样就确定了直线的两个点，由两点确
定一条直线就可以确定这条直线，并计算出直线的斜
率和截距。将这两个数据分别存入ＳＩ９Ｎｌ和ＳＩ９Ｎ２中
（ＳＴＩ９Ｎｌ，ＳＴＩ９Ｎ２为数据库中存放斜率和截距的位
置）。这样通过一次标定可以基本精确的使模拟量输入
的参数准确。
标定好一路之后由标准表开关量输出一个信号控
制与被测表第一路相连的继电器断开，同时使控制被
测表第二路的继电器闭合，开始进行第二路的标定。
重复以上工作就可以进行第二路的标定，按照上面的
步骤依次切换，就可以实现对全部６路模拟量输入的
标定工作，并将全部斜率和截距依次对应存入
ＳＩ９Ｎｌ～ＳＩ９Ｎｌ２数据库之中。
ｌｌ９Ｎｌ～、 ５ Ｊｌ 、ｌ～
图１ 模拟量输入的信号采样的流程
在该ＭＤＣＳ控制系统中，所有信号都是按标么化
格式（０．０～１．０）存储的，只有当该信号需要处理和
显示时，才按工程量定义模块的定义表现出来，使仪
表可以按照信号的真实工程量进行显示。因此，更换
系统内某一信号的工程量定义编号，可方便快捷地更
换其处理和显示格式。而这个标么化以后的数据能否
正式反映输入的各个信号，将是十分重要的。
（３）下载调试程序
下载调试程序（ＭＤＣＳ－ＣＦＧ）是本软件体系的重
要组成部分，它是由ＶＢ编写的，它可以通过ＣＡＮ总
线，能对现场总线控制系统上的每一个
ＭＤＣＳ组件进行组态、参数编辑、下载、上
图２系统调试界面
３ 自动标定系统的硬件设计
维电器部分 标准裹部分 被测表部分
传、管理和实时监测、调试。而在本自动
…’
标定系统中ＭＤＣＳ－ＣＦＧ的主要功能是通
过调试功能来构造自动测试系统、自动标
定系统。
ＢＩＡＯＤＩ￣ＮＧｔ３
ＢＩＡＯＤＩＮＧＩ１ ２９—
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巴
对于６ ｌ模拟量的输入标定，标准表采
用５ｌ表模拟量输出作为标准信号源。首先
由标准表模拟量输出第一路输出一个数据
低端，标么化值为０．２（对应的实际电流值
为７．２ｍＡ），将其送入被测表的第一路模
拟量输入，这时完成了标准信号的一点的
采样，同时也将这个标准信号传送到标准
数据库的标定参数的ｓ Ｔ ２ ４ Ｎ ｌ（因为
ｓＴ２４Ｎ ｌ为标定参数的数据库），这时确定
了被测表第一路输入的对应直线的一个
习…。 Ｅ
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２４ｖ＋００ ２５ ｌ｝２：（９ —０） ＣＤＥＮＧＡＩＮＩ－一＋ ）
Ｌ 司 ＢＩＡＯＤＩＮＧ１０睦 ０ — ＣＡＮＩ．、
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日二
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点；然后再由标准表输出另一个数据高
端，标么化值０．８（对应的实际电流值为１６．８ｍＡ），同
图３ ＳＨＣＡＮ６１ ０２自动标定系统的硬件连接示意图
（下转第４６页）
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２ ８ ｆ倥墨仪表葺准化与计＿
了————一
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ｊ ｌ礅Ｑ… 一～一 …… …。 ～一 …… ……
了误动作。在系统由于外界干扰或软件的错误执行，
引起程序“跑飞”时，将重新热启动测量系统。
３系统软件设计
软件采用模块化设计。全部软件由主程序、键盘
处理子程序、数据采集子程序、报警程序和通讯程序
组成。主程序是控制和管理的核心。系统上电后进行
初始化定时器和中断处理操作。初始化主要完成对温
湿度的设定和初次检查，除定时器Ｔ０ Ｐｂ，禁止所有的
中断，并同时断开各电器的电源。初始化完成后，系
统开始正常运转。进行温湿度检测和定时处理等操作，
主程序的流程图如图４所示。
４结论
本文对利用单片机实现温湿度测量进行了比较全
面的描述和分析，本文所实现的温度测量系统具有比较
全面的功能。该测量系统适用范围广、操作方便、性
价比适宜、运行可靠，在现实生产、生活中，还可以
根据具体的需要对系统进行适当的修改。
参考文献．
【１】胡汉才．单片机原理及其接口技术【Ｍ】．北京
清华大学出版社，１９９６
【２】张毅刚，彭喜源，谭晓昀，曲春波．ＭＳＣ－５１
单片机应用设计【Ｍ】．哈尔滨工业大学出版社，１９９７
【３】高美珍．基于ＰＩＣ单片机和ＨＭ１５００的湿度
测量【Ｊ】．电子工程师，２００４，３０（１０）：２２～２３
【４】施隆照．数码管显示驱动和键盘扫描控制器
ＣＨ４５１及其应用【Ｊ】
国外电子元器件，２００４，１：５３～５７
【．５】冀捐灶，史军勇，张吉广．一种用单片机实
现的实用型温湿度控制仪【Ｊ】．仪表技术与传感器，
２００４，１０：１０～１２
口
．
图４主程序流程图
数据输入）、ＳＯ（串行数据输出）、ＣＬＫ（￣行脉冲）可与
其它信号混用。定时器看门狗的作用是为单片机提供
了安全运行保护，在系统启动和工作电压降到低于单
片机的转换电压时发出复位信号，使系统复位，避免
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（上接第２８页）
该ＳＨＣＡＮ６１０２自动标定系统的硬件连接示意图
中，图３中的标准表是人工标定好的一个ＳＨＣＡＮ５１０２
智能仪表。它的端子１为模拟量输入正端；端子７为
ＡＩＣＯＭ一模拟量输入负端；所以６１表输出的模拟量
可以输入到标准表中。再通过现场总线的数据传送，
把该模拟信号的真实值返回到被测表的标定参数数据
库中。同样，利用两点确定一条直线，这两点分别为
量程的２０％￣Ｄ８０％，就可以确定好一路的斜率和截矩，
也就确定了一路的模拟量和表内数字量的一一对应。
当完成６１仪表的第一路模拟量输入后，５１的６路
数字量输入输出已经由人工标定准确了，可以准确的
输出开关量。再利用这个开关量的开和断开控制继电
器的开断，而此时继电器的开断则可以控制线路的通
断。所以就可以实现每一路的自动切换，实现６１表的
其他５路模拟量输入的标定。
４结束语
对于该标定系统，它可以实现以下几个目标：
（１）标定准确。对于该仪表标定出来的模拟信号
或者是数字信号与标准信号源发出的标准信号进行比
较时，能保证标定后的误差在０．３‰以内。
（２）实现自动检测功能。该标定系统打破了传统
的人工手动的进行仪表标定，利用ＭＤＣＳ自身带有的
组态功能，编程实现自动标定功能，解决了人工标定
１１．１－（￣９繁琐与单调。同时该系统操作简单、功能强大，可
以解决了不少仪表的现场故障问题，自动了解错误的类
型和原因，大大提高了工作效率。
参考文献
【１】袁爱进．ＭＤＣＳ２００１微型集散控制系统手册
【２】阳宪惠．现场总线技术及其应用．清华大学出
版社，１９９９
【３】袁爱进．ＳＨＣＡＮ６１０２型智能测控组件使用手
册
【４】杨捷，朱春刚，徐志华．一种便携式智能仪表标
定系统．仪器仪表学报，【Ｊ】．２６（８）增刊 口