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技術文章
彩色無紙記錄儀硬件結構有那些部件
閱讀次數(shù)：641 發(fā)布時間：2019/11/27 10:51:54
彩色無紙記錄儀是以多微處理器組成處理器網(wǎng)絡的功能強、實時性好的新一代記錄儀表。其特點在于可對標準電壓、電流、熱電阻、熱電偶信號實現(xiàn)通用輸入，使裝調簡化；采用先進的A/D技術和自校正技術，提高了自動抗溫漂的能力，對惡劣環(huán)境中的各種干擾進行了有效地濾除；運用帶掉電保護的大容量RAM，可做到最大512M的存儲容量和CF存儲卡（128-1G）相結合，以解決近期數(shù)據(jù)的查閱和長期數(shù)據(jù)保存的矛盾。采用TFT真彩色5英寸液晶顯示屏，擴大了顯示信息。友好的人機界面，有工程量顯示，棒圖顯示，曲線顯示等多幅畫面便于查閱；多達5級的靈活的中文菜單進行系統(tǒng)設置，并有密碼對設定參數(shù)進行保護；采用RS-232/RS-485通訊接口，與PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊及上位機組態(tài)，還可外接微型串行打印機打印各通道數(shù)據(jù)及實時報警狀態(tài)欄；外殼設計采用專用鋁合金型材，具有較好的抗干擾能力，安裝方便，美觀實用。可廣泛用于化工、冶金、石油等各種領域中對生產過程中工業(yè)參數(shù)的采樣、監(jiān)測、分析、存儲，彌補了機械式有紙記錄儀卡紙，墨水泄漏，機械結構復雜，維護成本高，功能有限等種種缺陷，是自動化生產中理想的換代儀表。
無紙記錄儀工作原理
無紙記錄儀中的通道板分別將各種模擬輸入信號經(jīng)采樣，放大后送到A/D轉換部分。此信號經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字量，并經(jīng)數(shù)字濾波后存入數(shù)據(jù)存儲區(qū)，通道板CPU每0.2s與主板CPU進行通訊，把測量數(shù)據(jù)傳送給主板，主板對此數(shù)據(jù)進行必要的處理，將其轉換成工程值或曲線（顯示屏的坐標），在顯示屏不同的畫面中顯示這些信息。此外，CPU還將測量值得分別在RAM和FLASH存儲卡存儲，進行上下限報警處理，并根據(jù)報警輸出設置將報警狀態(tài)以接點的方式在相應的繼電器上輸出。
CPU通過數(shù)據(jù)總線接受鍵盤操作命令，根據(jù)此命令進行相應的處理及顯示。把各項設定參數(shù)存儲在EEPROM中。并根據(jù)打印設置，將相應的數(shù)據(jù)通過RS232通訊接口傳送到打印機，將數(shù)據(jù)打印出來。
無紙記錄儀硬件結構
無紙記錄儀由主板、通道板、顯示屏、鍵盤、存儲卡、繼電器輸出板、通訊板和電源6部分組成，相互之間由帶纜和總線插槽連接。
顯示屏
采用點陣式彩色液晶顯示屏，分辨率為220*160，可顯示8種顏色，從而實現(xiàn)漢字、圖形、表格的顯示。
主板
主板主要包括單片機系統(tǒng)和信號切換單元。
無紙記錄儀硬件結構圖
單片機系統(tǒng)
采用8位單片機80C32和80C31，完成對輸入信號的測量、運算、畫面顯示和報警輸出以及通訊等功能，主要包括有CPU（80C31/80C32）、EPPOM（27C512）、EEPROM（24LC02）、RAM（628128）、看門狗（DS1232）、時鐘（DS1216）。
具有掉電保護的RAM可以防止意外掉電或關機情況下內部設定參數(shù)及記錄數(shù)據(jù)的丟失。關鍵數(shù)據(jù)的保護，以及通訊參數(shù)的設置等，對無紙記錄儀來說是到頭重要的，直接影響它的正常運行。
看門狗主要防止儀表因受外界干擾而出現(xiàn)死機現(xiàn)象，一旦CPU或RPROM受到干擾千萬程序混亂，看門狗將在特定的時間內重新復位CPU，使其重新運行，從而保證儀表正常運行。
時鐘主要為該儀表提供實時時間，CPU只需在一定時間內讀取時鐘芯片內的時鐘數(shù)據(jù)關于顯示屏顯示，無需占用CPU內部定時器，大大減少了CPU的資源和運行時間。在此時鐘芯片中還集成一塊鋰電池，在系統(tǒng)掉電或關機時，保護了實時時鐘以及RAM中存儲的數(shù)據(jù)。
EEPROM（24LC02）中存儲了各通道的設定參數(shù)，每個通道都有一片24LC02，分別記錄了該通道的調校數(shù)據(jù)、設置參數(shù)（包括信號類型、量程上下限、工程量程、數(shù)據(jù)記錄間隔、報警上下限等），芯片采用兩線制，極大地節(jié)省了系統(tǒng)資源。
繼電器控制單元
主要根據(jù)報警輸出的狀態(tài)為繼電器的通/斷提供控制信號。
通道板
由于無紙記錄儀接受的模擬信號為標準信號或各種熱電偶、熱電阻信號，主機需要具有對其進行一系列的信號處理功能：單片機控制多嘴開關的切換，毫伏信號的放大，A/D轉換，最后將轉換后的數(shù)據(jù)算術平均值存入單片機相應的單元中。
單片機系統(tǒng)與通道板的連接：單片機系統(tǒng)定時與通道板通訊，向通道板發(fā)送指令并從通道板接受采樣數(shù)據(jù)，且各通道間相互隔離。
電源電路
采用低壓開關電源，提高了轉換效率，降低了功耗。電源電路和輸入可選用交流AC220V/50Hz或直接DC24V電源，以滿足不同工業(yè)環(huán)境的要求。
主機外殼
采用專用鋁合金開票，開孔尺寸138*138mm，現(xiàn)在根據(jù)需要，紹興中儀開發(fā)了多款外形以適合不同的客戶需求，如160*80mm、288*288mm等。
無紙記錄儀關鍵技術
信號的通用輸入
無紙記錄儀通過后端子的接線，系統(tǒng)菜單內的設置相結合，方便地實現(xiàn)了不同類型信號的通用輸入，其原理如圖2所示。
圖2：無紙記錄儀通用信號輸入原理圖
圖2中，S1及S2的開閉情況如下，當信號為熱電偶，S2打開，S1閉合；當信號為標準信號時，S1打開,S2閉合；當信號為熱電阻時，S1，S2都打開。
熱電阻采樣
無紙記錄儀采用模擬開關進行通道切換對熱電阻信號采樣，由于模擬開關內的導通電阻是不可知的，且各通道間導通電阻也不相同，所以需要在電路設計上進行考慮，具體方法如圖3所示。
無紙記錄儀熱電阻采用電路圖
圖三中，R102，R101分別為被測熱電阻的上，下限電阻值，電流源流經(jīng)被測熱阻或標準電阻時，產生電壓，而從Y端取出的電壓為模擬開關前端的電壓，排除了導通電阻的影響，提高了精度。
主要技術指標
基本誤差：±0.2%，歷史記錄回放誤差：±0.1%，報警誤差：±0.1%，重復性誤差：±0.1%，報警重復性誤差：±0.1%，串行口輸出：RS-232，電源AC220V±10%或DC24V。
結束語
無紙記錄儀表現(xiàn)出適應范圍廣，使簡單，準確可靠，功能強大等特點，是傳統(tǒng)無紙記錄儀不能比擬的，可廣泛應用于石油、化工、食品、自來水、水處理等行業(yè)中對生產過程參數(shù)的測量與記錄。相信它會在自動化生產過程中發(fā)揮越來越大的作用。
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