基于虛擬儀器概念的多功能無紙記錄儀的設計開發(fā)
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２ 多功能無紙記錄儀的技術要求和系統(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)型模擬記錄儀結構簡單、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構與功能的局限性，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，隨著虛擬儀器技術的日益發(fā)展，采用低成本自動化技術，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)應用領域特別是在石化、冶金等行業(yè)的基礎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，得到人們日益重視基于虛擬儀器的多功能無紙記錄儀在技術上不僅要具備傳統(tǒng)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指標和系統(tǒng)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
記錄間隔可通過設置畫面設定為1秒／2秒／4秒／8秒／20秒／40秒／120秒等開關量輸入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）設置功能：系統(tǒng)應具有強大的設置功能，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)等進行設置
允許保存100組用戶自定義設置（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)設置畫面；⑦報警顯示畫面；⑧軟盤轉存畫面；⑨RS-232通訊畫面（５）連鎖與報警功能：配置24點開關量輸出通道，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）或專用掩膜電路，并輔以外圍I/O通道、存儲電路等，具有成本低廉的特點，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結構模板，構成嵌入式PC機系統(tǒng)，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、軟驅、顯示器、鍵盤、鼠標等外部設備，共享PC機的設備驅動程序和其它基于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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