基于虛擬儀器概念的多功能無紙記錄儀的設(shè)計開發(fā)
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２ 多功能無紙記錄儀的技術(shù)要求和系統(tǒng)功能
記錄儀是工業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中十分常見的二次儀表
傳統(tǒng)型模擬記錄儀結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，存在著卡紙、卡筆、斷線等易發(fā)故障和換筆、換紙、添墨等大量日常維護工作此類記錄儀由于其結(jié)構(gòu)與功能的局限性，無法滿足綜合生產(chǎn)管理、生產(chǎn)過程智能化、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化和在線數(shù)據(jù)分析處理的需要90年代以來，隨著虛擬儀器技術(shù)的日益發(fā)展，采用低成本自動化技術(shù)，研制與開發(fā)各類多功能智能型記錄儀表呈迅猛發(fā)展之勢，并逐漸批量進入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域特別是在石化、冶金等行業(yè)的基礎(chǔ)自動化與過程自動化系統(tǒng)中，已大量融入各種類型的虛擬嵌入式儀表，其卓越的性能、良好的數(shù)據(jù)在線處理能力和實時數(shù)據(jù)通訊能力以及友好的人機交互平臺，得到人們?nèi)找嬷匾?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20131127/195209_2_0.jpg" alt="" />基于虛擬儀器的多功能無紙記錄儀在技術(shù)上不僅要具備傳統(tǒng)式儀表所應(yīng)具有的電氣性能和環(huán)境適應(yīng)能力，而且還應(yīng)具備如下的通用技術(shù)指標和系統(tǒng)功能：
（１）信號采樣：設(shè)置模擬輸入通道１～16路，采樣周期可選0.25秒／0.5秒／1秒
記錄間隔可通過設(shè)置畫面設(shè)定為1秒／2秒／4秒／8秒／20秒／40秒／120秒等開關(guān)量輸入24點，接收被測對象的狀態(tài)信號模擬量輸入通道可允許０～10V、１～5V、４～20mA的標準信號和S、B、R、K、N、T、E、J熱電偶以及PT100、Cu50熱電阻等多種信號輸入，且可提供隔離輸入（２）設(shè)置功能：系統(tǒng)應(yīng)具有強大的設(shè)置功能，可對儀表的通道名稱、量程、報警上下限、信號類型、單位、記錄周期、流量累計、流量溫度壓力補償參數(shù)等進行設(shè)置
允許保存100組用戶自定義設(shè)置（３）存儲功能：配置硬盤，使存儲歷史數(shù)據(jù)量達GB級
根據(jù)采樣時間不同，16個通道數(shù)據(jù)可存儲三年以上，形成數(shù)據(jù)文件并能調(diào)出任意歷史時刻曲線、數(shù)據(jù)、報警、流量累計值；可通過軟盤轉(zhuǎn)存任意時間段的歷史數(shù)據(jù)或通過RS-232接口傳送給其他PC機，在其上進行回放和分析打印（４）顯示功能：全中文人機界面，顯示信息豐富直觀，操作簡單
主要顯示畫面應(yīng)有：①單通道趨勢、棒圖、瞬時數(shù)字顯示（選顯／循顯）畫面；②單通道歷史趨勢追憶；③多通道棒圖、數(shù)字顯示畫面；④多通道歷史趨勢追憶；⑤多通道流量累計畫面；⑥參數(shù)設(shè)置畫面；⑦報警顯示畫面；⑧軟盤轉(zhuǎn)存畫面；⑨RS-232通訊畫面（５）連鎖與報警功能：配置24點開關(guān)量輸出通道，根據(jù)采樣信號，提供簡單的連鎖和狀態(tài)控制信號；并可任意設(shè)置各通道上限、上上限、下限、下下限報警，在各顯示畫面上實時顯示報警值，同時實現(xiàn)報警輸出
（６）數(shù)據(jù)管理功能：①顯示各通道記錄信號平均值、瞬時峰值、谷值等；②顯示流量累積的班平均值、日平均值、月平均值；③顯示流量累積的班累積值、日累積值、月累積值、年累積值；④提供常用數(shù)理統(tǒng)計工具，方便調(diào)用分析
（７）打印功能：可連接通用打印機，隨時打印任意時刻歷史數(shù)據(jù)，打印單通道和多通道趨勢曲線、報警信息、流量累積值等
（８）流量溫壓補償功能：包括對蒸汽、天然氣、液體等各類流體的溫壓補償
根據(jù)每種流體不同的測試方法，通過參數(shù)設(shè)置畫面，以實現(xiàn)合適的測量與補償功能（９）通訊功能：可選擇使用RS-232C、RS-485通道接口與計算機聯(lián)網(wǎng)，進行遠距離通訊，可多臺儀表組網(wǎng)實現(xiàn)集中管理
（１０）主要技術(shù)參數(shù)：
·顯示精度：工程量實時顯示精度為±0.3%FS（滿量程），曲線棒狀圖顯示及追憶精度為±0.5%FS；
·存儲時間：僅受硬盤容量限制，一般16路模擬信號值可保存三年以上；
·通訊接口：提供RS-232C/RS-485兩個串行通訊接口
以上技術(shù)指標和系統(tǒng)功能定義是多功能無紙記錄儀軟、硬件配置與設(shè)計的基本依據(jù)
３ 多功能無紙記錄儀的硬件平臺與軟件開發(fā)
3.1硬件方案
目前無紙記錄儀的硬件平臺的架構(gòu)大致分為兩類：第一類采用通用型單片機（MCS51系列、MCS96系列、MCS196系列等）或?qū)Ｓ醚谀る娐?，并輔以外圍I/O通道、存儲電路等，具有成本低廉的特點，但開發(fā)周期長、存儲容量小、軟件通用性差；第二類是采用ALL-IN-ONE結(jié)構(gòu)模板，構(gòu)成嵌入式PC機系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大、可靠性高、兼容性好、應(yīng)用靈活方便、支持自開發(fā)、開發(fā)周期短等特點
考慮到多功能無紙記錄儀不同于其他專用檢測儀，它必須具有良好的數(shù)據(jù)分析處理能力、較大的存儲空間和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，因此選用ALL-IN-ONE型PC/104嵌入式模板構(gòu)成記錄儀的硬件平臺是合適的PC/104總線的嵌入式工控模板是針對工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的惡劣條件而設(shè)計的，與PC機完全兼容，硬件接口均符合PC機標準可直接駁接硬盤、軟驅(qū)、顯示器、鍵盤、鼠標等外部設(shè)備，共享PC機的設(shè)備驅(qū)動程序和其它基于PC的成熟軟件
本機采用了PC/104家族中的PCM-3335模板，其配置為386SX-40CPU、板載4MRAM、一個ATA硬盤接口、一個1.44MB軟驅(qū)接口、一個VGA接口、一個平板顯示器接口、一個打印機并口和RS-232串口
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