基于虛擬儀器概念的多功能無(wú)紙記錄儀的設(shè)計(jì)開發(fā)
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２ 多功能無(wú)紙記錄儀的技術(shù)要求和系統(tǒng)功能
記錄儀是工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)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(jiǎn)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(hù)工作此類記錄儀由于其結(jié)構(gòu)與功能的局限性，無(wú)法滿足綜合生產(chǎn)管理、生產(chǎn)過(guò)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(lái)，隨著虛擬儀器技術(shù)的日益發(fā)展，采用低成本自動(dòng)化技術(shù)，研制與開發(fā)各類多功能智能型記錄儀表呈迅猛發(fā)展之勢(shì)，并逐漸批量進(jìn)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(dòng)化與過(guò)程自動(dòng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊能力以及友好的人機(jī)交互平臺(tái)，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(wú)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(biāo)和系統(tǒng)功能：
（１）信號(hào)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(guò)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(diǎn)，接收被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)模擬量輸入通道可允許０～10V、１～5V、４～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和S、B、R、K、N、T、E、J熱電偶以及PT100、Cu50熱電阻等多種信號(hào)輸入，且可提供隔離輸入（２）設(shè)置功能：系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的設(shè)置功能，可對(duì)儀表的通道名稱、量程、報(bào)警上下限、信號(hào)類型、單位、記錄周期、流量累計(jì)、流量溫度壓力補(bǔ)償參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置
允許保存100組用戶自定義設(shè)置（３）存儲(chǔ)功能：配置硬盤，使存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)量達(dá)GB級(jí)
根據(jù)采樣時(shí)間不同，16個(gè)通道數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)三年以上，形成數(shù)據(jù)文件并能調(diào)出任意歷史時(shí)刻曲線、數(shù)據(jù)、報(bào)警、流量累計(jì)值；可通過(guò)軟盤轉(zhuǎn)存任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)或通過(guò)RS-232接口傳送給其他PC機(jī)，在其上進(jìn)行回放和分析打印（４）顯示功能：全中文人機(jī)界面，顯示信息豐富直觀，操作簡(jiǎn)單
主要顯示畫面應(yīng)有：①單通道趨勢(shì)、棒圖、瞬時(shí)數(shù)字顯示（選顯／循顯）畫面；②單通道歷史趨勢(shì)追憶；③多通道棒圖、數(shù)字顯示畫面；④多通道歷史趨勢(shì)追憶；⑤多通道流量累計(jì)畫面；⑥參數(shù)設(shè)置畫面；⑦報(bào)警顯示畫面；⑧軟盤轉(zhuǎn)存畫面；⑨RS-232通訊畫面（５）連鎖與報(bào)警功能：配置24點(diǎn)開關(guān)量輸出通道，根據(jù)采樣信號(hào)，提供簡(jiǎn)單的連鎖和狀態(tài)控制信號(hào)；并可任意設(shè)置各通道上限、上上限、下限、下下限報(bào)警，在各顯示畫面上實(shí)時(shí)顯示報(bào)警值，同時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出
（６）數(shù)據(jù)管理功能：①顯示各通道記錄信號(hào)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(shù)理統(tǒng)計(jì)工具，方便調(diào)用分析
（７）打印功能：可連接通用打印機(jī)，隨時(shí)打印任意時(shí)刻歷史數(shù)據(jù)，打印單通道和多通道趨勢(shì)曲線、報(bào)警信息、流量累積值等
（８）流量溫壓補(bǔ)償功能：包括對(duì)蒸汽、天然氣、液體等各類流體的溫壓補(bǔ)償
根據(jù)每種流體不同的測(cè)試方法，通過(guò)參數(shù)設(shè)置畫面，以實(shí)現(xiàn)合適的測(cè)量與補(bǔ)償功能（９）通訊功能：可選擇使用RS-232C、RS-485通道接口與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊，可多臺(tái)儀表組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中管理
（１０）主要技術(shù)參數(shù)：
·顯示精度：工程量實(shí)時(shí)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(chǔ)時(shí)間：僅受硬盤容量限制，一般16路模擬信號(hào)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(biāo)和系統(tǒng)功能定義是多功能無(wú)紙記錄儀軟、硬件配置與設(shè)計(jì)的基本依據(jù)
３ 多功能無(wú)紙記錄儀的硬件平臺(tái)與軟件開發(fā)
3.1硬件方案
目前無(wú)紙記錄儀的硬件平臺(tái)的架構(gòu)大致分為兩類：第一類采用通用型單片機(jī)（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(chǔ)電路等，具有成本低廉的特點(diǎn)，但開發(fā)周期長(zhǎng)、存儲(chǔ)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(jī)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)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(diǎn)
考慮到多功能無(wú)紙記錄儀不同于其他專用檢測(cè)儀，它必須具有良好的數(shù)據(jù)分析處理能力、較大的存儲(chǔ)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(tái)是合適的PC/104總線的嵌入式工控模板是針對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的惡劣條件而設(shè)計(jì)的，與PC機(jī)完全兼容，硬件接口均符合PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)可直接駁接硬盤、軟驅(qū)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等外部設(shè)備，共享PC機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和其它基于PC的成熟軟件
本機(jī)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硬盤接口、一個(gè)1.44MB軟驅(qū)接口、一個(gè)VGA接口、一個(gè)平板顯示器接口、一個(gè)打印機(jī)并口和RS-232串口
評(píng)論