AI-2070S無紙記錄儀開發應用心得[發布日期：2010-09-27] 廈門宇電自動化科技有限公司 開發部 邵平

一、概述： 無紙記錄儀正處在一個關鍵的歷史轉折點。數據采集系統與無紙記錄儀等無紙化技術正在挑戰現有的數據采集方式。針對任務的記錄儀可以捕捉并顯示工藝流程數據，然后將其保存在電子記錄中，后者可以被導入PC環境。有關的批次數據信息可以保存在單一的安全數據文件中，該文件可被存檔并根據要求調出。紙張記錄儀在精度、效率和安全性方面無法望其項背。 我記得用【有紙記錄儀】是在70、80年采用上自儀一廠生產的氣動、電動有紙記錄儀，每天一上班巡回檢查給記錄儀裝卷紙加紅、藍墨水，墨水瓶里插根軟塑料管連著指針畫線，手上紅的藍的很難受，后來設計含墨水的記錄筆。有2、4、6通道，記錄紙存檔，整體費用高。 無紙記錄儀近十年來計算機技術的發展出現了無紙記錄儀，近幾年發展迅猛、應用廣泛、功能強大、應用行業更多。無紙記錄儀顯著減少用戶的成本。這些裝置具有固定結構，意味著沒有必要監測或維護的機械部件。此外還無需額外成本（如添加圖表和筆）。 無紙記錄儀在不斷發展，宇電開創了采用【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】：即有真彩實時曲線顯示，下方儀表亦可同時顯示數字并保留儀表的操作功能，顯示信息豐富，富有工控產品元素的AI－2070S分體式無紙記錄儀。 二、無紙記錄儀的發展趨勢 創新應用【真彩人機界面觸摸屏】組建宇電【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】徹底改變了無紙記錄儀的結構，進入了計算機應用的范疇。 是在AI系列儀表基礎上增加真彩人機界面觸摸屏，實現了集中顯示操作及無紙記錄儀功能，系統外觀更上檔次。儀表和觸摸屏之間采用光電隔離的RS485通信接口，單個儀表故障不影響觸摸屏及其它儀表，觸摸屏故障儀表仍能正常操作使用，即尊重傳統，又領先潮流，符合“操作集中、危險分散”的工控產品設計要求。 無紙記錄儀的發展經過了不平凡的道路，從模擬信號直接接入液晶顯示屏組成：一體化液晶屏儀表，其結構復雜，易受現場干擾，采用工控線路和民用液晶屏這類較脆弱復雜的線路設計在一個機殼內，其安全標準、抗干擾性、溫度范圍等問題容易引起質量不穩定，一旦故障或因為干擾死機，往往造成多個回路同時失控，給現場帶來災難性后果，宇電現已停產該產品。 【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】集中了傳統無紙記錄儀的優點，提高可靠性高，各測量控制點之間便于掌握、故障隔離，與人機觸摸屏記錄儀之間的故障相互隔離，不會互相影響及擴散。人機觸摸屏記錄儀故障只影響集中管理與數據記錄的功能，測量點信號仍能保持常規的控制及操作。 【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】觸摸屏記錄儀畫面上的顯示內容豐富，可同時顯示測量值、給定值、輸出值及儀表標簽。并可通過人機觸摸屏記錄儀修改給定值、程序配方及常用參數。 流程圖的加入用生動形象的圖形畫面來描述現場生產工藝流程，是整個工業現場的縮影。它不僅僅是一個畫面，直觀的展示了工業現場實時數據，從而使得操作員具有十分直觀的遠程控制。連接AI-3013D5開關量8路繼電器輸出模塊，地址設33號，圖中開關按鈕可控制4臺電機啟停； 高性能的記錄功能，基于個人計算機系統，在應用低成本無紙記錄儀的同時，其性能（記錄密度、可記錄時間及查找方便）均大大高于各種無紙紀錄儀。詳細的功能畫面更趨于人性化。 【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】它的功能超越了傳統的紙張記錄儀以及其他電子數據記錄系統，從而有效地滿足這一重要細分市場的發展趨勢。 三、創造性地解決問題 一條總線連接分散安裝的下位機－AI顯示控制儀表－采集模塊，在現場可觀測控制顯示儀表溫度、壓力、流量。實現模擬量、開關量、輸入、輸出。 在實施過程中節約了安裝電纜成本，布線方便，安裝空間小，應用范圍廣。貴公司網站有詳細介紹 以上所述各種產品有它自身的生命力，各有各的用途， 觸摸屏監控實時顯示、無紙記錄、遠程監控的超級終端通電就能應用、自由自在來控制具有觸摸功能的實時顯示器無紙記錄儀。配合下位AI系列采集顯示控制模塊，來實現數據監控，PID調節或程序配方調節、遠程手操器、開關量輸出等功能；實現了AI系列產品RS485分體式，智能化控制器集一體的超級觸摸控制屏， AI系列顯示控制模塊與真彩人機HMI觸摸屏的完美組合。采用簡單的硬件、軟件組合在一起二次開發出價格低、應用方便的監控系統組合產品，讓系統組合、自由控制掌握在您的手中，方便留給用戶，困難留給廠家。 AI系列顯示控制模塊；按序排列；統一管理； 是有百變的閃亮登場的宇電【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】 上下位機相互獨立、互不干擾、通電就能顯示管理。 系統架構；功能向導；人機互動操作觸摸控制【啟停】電機功能的分體式無紙記錄儀。特點： 1、安裝快捷：通過RS485通信接口與AI系列儀表、D5/E5系列DIN導軌安裝模塊連接組成具有彩色中文集中顯示及操作的工業測控系統。 2、測控方便：可選配多種測控功能模塊，包括各種信號的測量及AI人工智能PID調節功能、多段程序控制功能，可3、按需配置、分別購買、自由組合及自由擴充。 4、操作方便全中文觸摸式操作，使用方便，易于學習，可定制流程圖功能。 5、功能齊全：可選擇保存多條程序曲線及記錄數據加密，流程圖、電量儀表及流量積算儀表功能；也可以連接PLC、變頻器等多種設備，綜合了人機界面與無紙記錄儀的功能。 6、數據保存： AI分體式無紙記錄儀：可支持多達4G 的CF卡存儲功能。以1G的CF卡為例，各通道類型的無紙記錄儀可存儲的天數為：(1) 4通道：約1400天；(2) 6通道：約1100天；(3) 8通道：約900天；(4) 12通道：約650天；(5) 16通道：約500天；(6) 32通道：約250天；數據保存按先進先出的原則； 7、數據處理：實時數據、歷史曲線、報警信息查詢畫面： 在【實時曲線】【歷史曲線】按通道順序排列1、2、3、4固定組合在一起，直觀的顯示相關通道間的變化關系。點擊【數據框】返回【單條曲線】畫面，在【實時曲線】、【歷史曲線】畫面點擊【S】或【量程設置】可選擇啟用單條或4條曲線顯示趨勢變化；設置查詢起始時間及時間跨度；不同的曲線量程范圍啟用單條查詢。通過【上一頁】，【下一頁】的切換組合通道。 查詢數據設置：在【歷史曲線】右下角 點擊【S】查詢，顯示當前起始時間，修改查詢的起始時間：年/月/日/時/分/秒；修改時間跨度：時/分/秒設置；設置數據查詢行間隔【6～43200秒】，用于快速抽樣查詢數據庫中的數據；點擊【確認】按鈕，系統即刻顯示數據報表； 數據處理：數據實時自動導入CF卡中的，數據報表；在數據記錄儀中，即可以根據客戶的實際需要，設置數據的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數據到U盤等功能，來滿足不同的需求。采樣時間默認為6秒，用戶可以設定的范圍是：6秒~3600秒；按年/月/日/小時來保存數據源文件。 數據保存按先進先出的原則，轉存數據點立即保存；數據格式為CSV的EXCEL報表，數據通過讀卡器在PC上備份數據，保存數據的是加密的數據必須采用專用的宇電PC圖形軟件【宇電無紙記錄儀圖形軟件】來閱讀數據、曲線；徹底解決了數據的傳遞。 8、測控儀表： 在電爐行業溫度升降溫程序控制采用AI-808P程序型人工智能溫控器/調節器，在實現控制的同時記錄所有控溫升降，在電爐程序控溫時在觸摸屏上可顯示雙曲線運行圖、屏內儲存15段升降溫程序、程序圖形重顯；可即時設置、讀取，上下傳升溫、恒溫、降溫程序配方；無紙記錄儀曲線圖。 在屏上控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫停】、在運行狀態下切換【手動/自動】狀態，手動控制輸出量；即時修改【段號】，指定運行段；及修改儀表控制參數等多種功能；追憶記錄的溫度曲線數據。數據報表、報警報表的打印 AI-808P程序型人工智能溫控器/調節器。具備手動/自動無擾動切換及手動自整定功能；具備30+20段程序控制功能，可實現任意斜率的升、降溫控制，具有跳轉（循環）、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，并允許在程序的控制運行中隨時修改程序；采用具備曲線擬合功能的AI人工智能調節算法，能獲得光滑平順的曲線控制效果；可在程序運行中編輯事件輸出功能，配合控制外部設備動作；利用SV變送輸出功能可以作為程序發生器使用；具備測量值啟動功能、準備功能及五種停電/開機事件處理模式選擇。 支持各種熱電偶、熱電阻、線性電壓、電流、電阻及輻射（紅外）溫度計等，并具備擴充輸入插座安裝特殊輸入規格，并可自定義特殊輸入的非線性校正表格，可外接Cu50銅電阻作為熱電偶冷端補償，0.1級（V8.0版）測量精度，溫漂小于50PPm/℃。 高精度測量與控制溫度、壓力、流量等，盡可能減少能源浪費，并提供長達十年的免費保修，實現客戶與社會效益最大化。 除主輸入外的第二路輸入用于外給定或閥門信號反饋功能，可組成串級或比值調節器等復雜調節系統。 模塊化輸出支持SSR電壓、線性電流（電壓）、繼電器觸點開關、可控硅無觸點開關、單相、三相可控硅過零觸發、單相可控硅移相觸發輸出即位置比例輸出（直接驅動閥門電機正/反轉）等，控制周期0.24~60秒 具備標準PID、AI人工智能調節APID或MPT等多種調節方式，具有自整定、自學習功能，無超調及無欠調的優良控制特性，亦可使用位式控制（ON-OFF）功能。 先進的AIBUS通訊協議：支持RS485或RS232C通訊接口，配合快速通訊技術能方便組建數千點規模的大、中型計算機控制系統或連接AI系列真彩人機界面觸摸屏/分體式無紙記錄儀。 支持上限、下限、偏差上限及偏差下限等多種報警功能，并可自由定義4個報警輸出端口，支持多個報警信號從同一位置輸出。具備上電免除報警等功能，避免上電報警誤動作。 可將測量值（PV）或給定值（SV）變送為標準電流信號輸出，能提供14位高分辯率、0.2級輸出精度及優于100ppm/℃溫度漂移性能的電流輸出。 可定義參數查看及修改的權限，及允許用戶自定義密碼，量身定制最符合自己操作習慣的儀表。 由于AI控制儀表性能的優越與新一代真彩人機界面分體式無紙記錄儀的功能不斷提高，電加熱爐自動控制系統得到了快速的應用發展，使電加熱爐的控制數據記錄技術，產品質量更具有飛躍的提高。 四、分體式無紙記錄儀的設計構思 RS485通訊總線引導了分體式無紙記錄儀的發展，計算機軟硬件發展、組態軟件的推廣，通訊協議標準的制訂，RS485通訊總線應用。觸摸屏平板電腦的出現，使系統架構出現了多樣化。新一代【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】通訊總線形式的數字式無紙記錄儀出現。由于觸摸屏平板電腦發展飛快，硬件廠商精心設計的嵌入式硬件技術，微軟的WINCE操作系統，豐富多彩的液晶觸摸屏，系統本身的可靠性得到保證，快速構成高性能的人機界面。【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】操作系統采用WINCE、安裝嵌入式組態軟件包，自由編輯組態軟件實現應用功能。工藝流程的配置及趨勢圖、棒圖、報表、歷史記錄等系統可帶電拔插，無硬盤、抗震動，系統不會死機，提高自動化系統的穩定性。由于采用最新的液晶，觸摸技術，產品的檔次大大提高。系統憑借其強大的以太網通訊功能，復雜的曲線功能，形象美觀的人機界面和各種報表功能而得到廣泛應用。宇電開創的【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】已成功的應用在電爐、化纖、醫院空調系統。選擇分體式無紙記錄儀通道數2、4、8、12、16、18、24、32、36人機，在儀表上設置各顯示控制采集模塊儀表的地址號、就能即時顯示記錄各類數據。 由于【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】的設計理念，那所有的測量模塊儀表就應具有各種輸入規格：由于分體式無紙記錄儀采用的是常規的二次儀表，輸入規格種類繁多。傳統的記錄儀功能單一，已經無法滿足生產過程綜合自動化的要求。 AI儀表模塊支持多種信號輸入/輸出：凡AI系列儀表的信號，包括直流電壓、直流電流、電阻、熱電偶、熱電阻、輻射（紅外）溫度計、頻率、交流電壓、交流電流、交流功率均可直接測量；具備干濕球測溫、開方、加法、減法、乘法、非線性輸入自定義、流量累積、流量補償運算功能；各種PID精確調節及報警功能；支持開關量輸入、輸出功能； （1）信號采樣：輸入通道全隔離萬能輸入，可輸入0～10V、0～5V、0～10mA、4～20mA標準信號和PT100、Cu50熱電阻信號以及K、S、B、N、T、E、J、R熱電偶信號。記錄間隔可自由設置。 （2）組態功能：該記錄儀具有強大的組態功能，用戶可對通道信號類型、單位、量程、顯示范圍、記錄間隔、報警上下限以及顯示畫面、歷史追憶、流量累計、PID參數等進行設置。圖形化的組態界面，操作簡單。 　　（3）顯示功能：全中文圖形界面，菜單驅動，信息直觀豐富，操作簡單。主要顯示畫面：水平趨勢畫面、棒圖畫面、數字畫面（以上畫面均可1～36通道選擇）、歷史數字趨勢追憶畫面（單通道或多通道同時）、多通道流量累計畫面、組態畫面（包括通道設置、顯示設置、流量累計設置、PID參數設置、歷史追憶設置等畫面）。 　　（4）存儲功能：采用大容量電子閃存卡作為主要存儲設備（用戶可選1/2/4G）用戶可以將任意時間段內的數據轉存到PC機，然后在PC機上進行顯示、分析、打印。 （5）通訊功能：RS-485通訊接口。可遠距離通訊，1～36臺儀表組網。配合上位PC機軟件可實現遠程監控。 　　（6）打印功能：提供常用微型打印機接口，打印任意時間段內數據、趨勢曲線、流量累計值等。 （7）報警功能：記錄各通道的上下限報警，在顯示畫面實時顯示報警信息的同時儀表輸出報警信號 。 由于AI儀表模塊的性能優良解決了AI分體式無紙記錄儀的信號的輸入控制問題。 五、市場的需求 【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】是基于智能化儀表、數字化、網絡化設計思想，采用智能調理、靈巧總線、工業網絡、液晶顯示、電子存儲、實時控制技術，實現數顯、記錄、積算、調節、通訊功能，形成包括數顯表、手操器、調節器、積算儀、無紙記錄儀、多回路控制器、小型集成控制器等系列化智能儀表，可滿足各行各業用戶多層次的需求，具有高性能、高可靠性、低維護量的特點。 是順應市場的需求，為制藥、石化、化工、煉油、冶金、電力、造紙、建材、教學等行業企業提供在線檢測、數據采集、記錄分析、網絡監控、實時控制、集成管理控制系統。 工業過程對數據采集、記錄分析、實時控制、網絡監控、集成管理的需求日益廣泛，同時對無紙記錄儀等智能儀表的功能設計與性能指標提出了新的要求。主要表現為：　　1、工作可靠性穩定性，即環境適應性，電磁兼容性，現場隔離配電隔離，過壓過流保護措施，誤操作誤接線的保護，多級用戶安全密碼體系等；　　2、功能適應性，根據“輸入測量-模糊控制-輸出”模型圖特定時間周期提供完整的圖表曲線。無紙記錄儀實現該工作并提供更多的功能。即對不同行業不同對象各種功能需求的滿足度，全系列多功能多規格的用戶選擇自由度與符合度，多功能信號智能調理通用輸入技術，模擬量輸入輸出與數字量輸入輸出任意混裝自由配置技術，用戶需求與功能變化時的儀表可重配置度，用戶特殊特規需求的可滿足性與響應及時性等；　　3、網絡開放性，網絡協議的標準化與開放化，多種網絡架構、網絡協議的支持，大數據量高速實時網絡傳輸的支持，多種現場總線或工業網絡的支持；　　4、管理方便性，即數據提取、數據分析、數據傳遞、數據管理的友好性和開放性，工藝流水線在線故障定位、故障恢復記錄、故障報表管理功能。改變或存儲圖表，為方便將來檢索而對圖表位置編制目錄，若對實現以上操作所花費的時間人力成本分析量化則可節約更多的成本。電子數據可以更快捷地存檔，數據分析軟件由于自帶搜索功能而使這一工作大大簡化。它可使用戶快速訪問到特定時間或日期的數據點，或對可能的問題區域進行數據掃描。將圖紙上記錄特定時間或日期的那部分打開，對信息加注， 加密數據轉化成電子表格以方便分析和生成報告。在此過程中，數據分辨率和時間可能被丟失。電子數據系統則可以快速、方便地輸入一定量的數據（每一數據都有相應的時間標記和數值），并且不受紙帶記錄儀分辨率的限制。數據文件一旦被輸入便可進行附加的數據分析，如確定統計均值和3西格瑪限制，聚焦單獨數據曲線和進行復雜數據比較。將數據導出到一個單獨的電子數據表格程序，操作員讀取圖表數據，對曲線進行插值以確定過程數據，可保證原始數據文件安全不被修改。 針對一系列基本的溫度、壓力、流量與濕度監測要求例如冶金、熱處理、化工、電力、制藥、造紙、建材、教學、污水監測應用，【真彩人機界面觸摸屏+智能儀表相組合的分體式無紙記錄儀】它的測量控制功能超越了傳統的無紙記錄儀以及其他電子數據記錄系統，從而有效地滿足這一重要細分市場的需求。