基于虛擬儀器概念的多功能無(wú)紙記錄儀的設計開(kāi)發(fā)
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２ 多功能無(wú)紙記錄儀的技術(shù)要求和系統功能
記錄儀是工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統中十分常見(jiàn)的二次儀表
傳統型模擬記錄儀結構簡(jiǎn)單、功能單一，存在著(zhù)卡紙、卡筆、斷線(xiàn)等易發(fā)故障和換筆、換紙、添墨等大量日常維護工作此類(lèi)記錄儀由于其結構與功能的局限性，無(wú)法滿(mǎn)足綜合生產(chǎn)管理、生產(chǎn)過(guò)程智能化、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )化和在線(xiàn)數據分析處理的需要90年代以來(lái)，隨著(zhù)虛擬儀器技術(shù)的日益發(fā)展，采用低成本自動(dòng)化技術(shù)，研制與開(kāi)發(fā)各類(lèi)多功能智能型記錄儀表呈迅猛發(fā)展之勢，并逐漸批量進(jìn)入工業(yè)應用領(lǐng)域特別是在石化、冶金等行業(yè)的基礎自動(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)化系統中，已大量融入各種類(lèi)型的虛擬嵌入式儀表，其卓越的性能、良好的數據在線(xiàn)處理能力和實(shí)時(shí)數據通訊能力以及友好的人機交互平臺，得到人們日益重視基于虛擬儀器的多功能無(wú)紙記錄儀在技術(shù)上不僅要具備傳統式儀表所應具有的電氣性能和環(huán)境適應能力，而且還應具備如下的通用技術(shù)指標和系統功能：
（１）信號采樣：設置模擬輸入通道１～16路，采樣周期可選0.25秒／0.5秒／1秒
記錄間隔可通過(guò)設置畫(huà)面設定為1秒／2秒／4秒／8秒／20秒／40秒／120秒等開(kāi)關(guān)量輸入24點(diǎn)，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）設置功能：系統應具有強大的設置功能，可對儀表的通道名稱(chēng)、量程、報警上下限、信號類(lèi)型、單位、記錄周期、流量累計、流量溫度壓力補償參數等進(jìn)行設置
允許保存100組用戶(hù)自定義設置（３）存儲功能：配置硬盤(pán)，使存儲歷史數據量達GB級
根據采樣時(shí)間不同，16個(gè)通道數據可存儲三年以上，形成數據文件并能調出任意歷史時(shí)刻曲線(xiàn)、數據、報警、流量累計值；可通過(guò)軟盤(pán)轉存任意時(shí)間段的歷史數據或通過(guò)RS-232接口傳送給其他PC機，在其上進(jìn)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(guān)，操作簡(jiǎn)單
主要顯示畫(huà)面應有：①單通道趨勢、棒圖、瞬時(shí)數字顯示（選顯／循顯）畫(huà)面；②單通道歷史趨勢追憶；③多通道棒圖、數字顯示畫(huà)面；④多通道歷史趨勢追憶；⑤多通道流量累計畫(huà)面；⑥參數設置畫(huà)面；⑦報警顯示畫(huà)面；⑧軟盤(pán)轉存畫(huà)面；⑨RS-232通訊畫(huà)面（５）連鎖與報警功能：配置24點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出通道，根據采樣信號，提供簡(jiǎn)單的連鎖和狀態(tài)控制信號；并可任意設置各通道上限、上上限、下限、下下限報警，在各顯示畫(huà)面上實(shí)時(shí)顯示報警值，同時(shí)實(shí)現報警輸出
（６）數據管理功能：①顯示各通道記錄信號平均值、瞬時(shí)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提供常用數理統計工具，方便調用分析
（７）打印功能：可連接通用打印機，隨時(shí)打印任意時(shí)刻歷史數據，打印單通道和多通道趨勢曲線(xiàn)、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(lèi)流體的溫壓補償
根據每種流體不同的測試方法，通過(guò)參數設置畫(huà)面，以實(shí)現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(jìn)行遠距離通訊，可多臺儀表組網(wǎng)實(shí)現集中管理
（１０）主要技術(shù)參數：
·顯示精度：工程量實(shí)時(shí)顯示精度為±0.3%FS（滿(mǎn)量程），曲線(xiàn)棒狀圖顯示及追憶精度為±0.5%FS；
·存儲時(shí)間：僅受硬盤(pán)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(gè)串行通訊接口
以上技術(shù)指標和系統功能定義是多功能無(wú)紙記錄儀軟、硬件配置與設計的基本依據
３ 多功能無(wú)紙記錄儀的硬件平臺與軟件開(kāi)發(fā)
3.1硬件方案
目前無(wú)紙記錄儀的硬件平臺的架構大致分為兩類(lèi)：第一類(lèi)采用通用型單片機（MCS51系列、MCS96系列、MCS196系列等）或專(zhuān)用掩膜電路，并輔以外圍I/O通道、存儲電路等，具有成本低廉的特點(diǎn)，但開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、存儲容量小、軟件通用性差；第二類(lèi)是采用ALL-IN-ONE結構模板，構成嵌入式PC機系統，具有結構緊湊、功能強大、可靠性高、兼容性好、應用靈活方便、支持自開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)
考慮到多功能無(wú)紙記錄儀不同于其他專(zhuān)用檢測儀，它必須具有良好的數據分析處理能力、較大的存儲空間和數據網(wǎng)絡(luò )傳輸能力，因此選用ALL-IN-ONE型PC/104嵌入式模板構成記錄儀的硬件平臺是合適的PC/104總線(xiàn)的嵌入式工控模板是針對工業(yè)應用環(huán)境的惡劣條件而設計的，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(pán)、軟驅、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標等外部設備，共享PC機的設備驅動(dòng)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(gè)ATA硬盤(pán)接口、一個(gè)1.44MB軟驅接口、一個(gè)VGA接口、一個(gè)平板顯示器接口、一個(gè)打印機并口和RS-232串口
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