無紙記錄儀技術的發(fā)展趨勢

  近十多年來，宇電無紙記錄儀,對現(xiàn)場關鍵數(shù)據(jù)采集、保存的重要性獲得的共識，無紙記錄儀的市場獲得了長足的發(fā)展。隨著市場的擴展，無紙記錄儀技術無論在深度和廣度上都取得了的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、新型開關電源技術等電子、軟件領域的滲透與交叉融合，推動了無紙記錄儀技術的形成和發(fā)展。
1、宇電無紙記錄儀早期的技術特征
    廈門宇電無紙記錄儀的形成，始于石化工業(yè)。20世紀90年代前，石化行業(yè)在記錄現(xiàn)場的流量、溫度、壓力等參數(shù)時，使用有紙記錄儀。有紙記錄儀的缺點很明顯，顯示不直觀（只有趨勢顯示），需要定期換紙、更換墨水等耗材。隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，兩項關鍵技術的突破使得無紙記錄儀的開發(fā)成為現(xiàn)實。
1.1 液晶顯示技術
    液晶顯示器出現(xiàn)前，業(yè)界使用CRT顯像管作為電子顯示的方式。CRT顯像管體積大、功耗高、抗震性差、且需要高壓來驅(qū)動顯示，無法作為工業(yè)儀表的顯示器。而液晶顯示器作為新興的顯示技術，具有重量輕、厚度薄、抗震性好等新特性，使用LED發(fā)光二極管或者CCFL作為光源，是工業(yè)儀表理想的顯示器。
    早期液晶顯示器均為單色（黃底黑字），分辨率不高（128*64像素），一般自帶顯示控制器，微控制器使用并行總線與顯示控制器連接，可用來顯示數(shù)字和曲線，并可顯示漢字。
1.2 固態(tài)電子存儲器（閃存）
    宇電記錄是無紙記錄儀的主要功能。基于抗震的考慮，軟盤、硬盤等帶活動部件的存儲技術無法滿足工業(yè)應用的要求，而EEPROM的存儲容量不足以用來作為數(shù)據(jù)存儲器。閃存（Flash memory）是一種電子式可清除數(shù)據(jù)存儲器，允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯ζ鳎扇毡緰|芝公司與1984年發(fā)明。
    閃存分為NandFlash和Nor Flash兩種類型。Nand Flash具有存儲量大，擦寫速度快的特點，但是由于生產(chǎn)工業(yè)的原因，在存儲空間中存在壞塊，因此無法用于高可靠性要求的工業(yè)數(shù)據(jù)記錄應用。而Nor Flash可靠性高，且能擦寫100萬次以上，是無紙記錄儀數(shù)據(jù)存儲的理想選擇。
2、廈門宇電無紙記錄儀技術的發(fā)展
2.1 信號輸入技術
    廈門宇電無紙記錄儀作為模擬信號采集裝置，需要接入現(xiàn)場多種傳感器信號。早期無紙記錄儀使用單類型信號調(diào)理模塊作為模擬信號轉(zhuǎn)換，熱電偶、熱電阻、電壓、電流等信號需使用不同的信號調(diào)理模塊，這種信號處理方式給用戶帶來極大的麻煩。
    信號輸入技術使用光繼電器作為不同信號類型的切換開關，同時使用運算放大器和模擬開關輔助切換信號量程，使得各種不同信號類型和不同量程的傳感器只需要通過軟件組態(tài)設置，即可輸入儀表。用戶再也無需為傳感器和信號調(diào)理模塊的匹配問題而煩惱。
2.2 數(shù)字通訊技術
    隨著工廠信息化程度的提高，現(xiàn)場的傳感器數(shù)據(jù)需要在工廠的信息系統(tǒng)中集中顯示，無紙記錄儀需要提供通訊接口。通訊接口分為物理鏈接和通訊協(xié)議兩部分：
    物理鏈接：RS232和RS485是兩種常用的串行通信技術。RS232只能一對一通訊，且通訊距離一般不超過10米。而RS485可以多機通訊，使用差分信號，傳輸距離超過1000米。因此RS485是工業(yè)現(xiàn)場zui常用的通訊方式。
    通訊協(xié)議：Modbus是Modicon于1979年為使用可編程邏輯控制器（plc）而發(fā)布的。Modbus是工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間zui常用的連接方式。
    Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因有：
（1）公開發(fā)表并且無版稅要求。
（2）相對容易的工業(yè)網(wǎng)絡部署（使用RS485）。
（3）對生產(chǎn)廠商，修改移動原生的寄存器沒有很多限制。
2.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存技術
    廈門宇電無紙記錄儀在儀表內(nèi)部存儲了大量的數(shù)據(jù)，隨著計算機的普及，在儀表上操作查看歷史數(shù)據(jù)顯然不如在電腦上查看方便，且計算機提供了數(shù)據(jù)錄入、分析、打印等功能，是儀表上無法實現(xiàn)的。而大量的數(shù)據(jù)通過串行通訊進行上傳，速度慢、時間長、容易傳輸失敗，而且有很多現(xiàn)場并沒有將無紙記錄儀進行通訊聯(lián)網(wǎng)。使用優(yōu)盤和使用SD卡是常用的兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存方式。
    使用優(yōu)盤或SD卡時，需在儀表上增加USB或SD接口。使用傳統(tǒng)的8051處理器無法滿足USB或SD接口的高速數(shù)據(jù)傳輸需求，而32位的ARM高速處理器可以實現(xiàn)USB接口等功能。優(yōu)盤和SD卡具有高抗震性，支持熱插拔，存儲容量大等特點，一個優(yōu)盤或一張SD卡即可存儲幾百臺無紙記錄儀的存儲數(shù)據(jù)，用戶可一次備份多臺儀表，統(tǒng)一在電腦上查看數(shù)據(jù)，方便抄表使用。
    由于SD卡具有體積小、功耗低的特點，可作為無紙記錄儀的擴展存儲器，利用無紙記錄儀的自動備份功能，使儀表的連續(xù)存儲時間成倍增加。
 3、宇電無紙記錄儀技術的發(fā)展趨勢
3.1 以太網(wǎng)、無線通訊、物聯(lián)網(wǎng)技術
    基于數(shù)據(jù)傳輸量的增加和通訊速度的要求，傳統(tǒng)的串行通訊已經(jīng)無法滿足未來的通訊需求。工業(yè)以太網(wǎng)及基于以太網(wǎng)的無線通訊技術的普及對無紙記錄儀提出了新的通訊需求。
    國外廠商在多年前就已經(jīng)提供了以太網(wǎng)的產(chǎn)品，而國內(nèi)廠商由于技術積累薄弱和市場需求疲軟等原因，基本沒有提供此類功能。目前云潤儀表制造有限在以太網(wǎng)宇電無紙記錄儀開發(fā)方面走在同行前列，zui先推出寬屏彩色無紙記錄儀和寬屏藍屏無紙記錄儀。
    以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術，通常使用TCP/IP通訊協(xié)議。基于TCP/IP通訊協(xié)議，可實現(xiàn)多種無紙記錄儀需要的功能。
    實時數(shù)據(jù)傳輸：使用MODBUS/TCP協(xié)議，可實現(xiàn)與基于RS485的MODBUS-RTU相同的實時數(shù)據(jù)通訊功能。
    歷史數(shù)據(jù)傳輸：使用FTP協(xié)議，可實現(xiàn)計算機直接讀取儀表內(nèi)的記錄數(shù)據(jù)，速度快，且可直接使用瀏覽器訪問，無需軟件。
    時間同步功能：由于硬件時鐘運行時間長后，總會存在誤差，而時間是記錄數(shù)據(jù)準確的一個重要維度。使用SNTP（簡單網(wǎng)絡時間協(xié)議），可實現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)宇電無紙記錄儀的時間同步，使記錄數(shù)據(jù)更準確。
    瀏覽器訪問功能：儀表內(nèi)構件一個HTML服務器，用戶通過瀏覽器遠程訪問無紙記錄儀，即可看到與記錄儀顯示一樣的畫面，且可進行在記錄儀上相同的操作。
    而在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)浪潮中，宇電無紙記錄儀將由一個的模擬信號與數(shù)字傳輸之間的轉(zhuǎn)換設備，轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)的模擬傳感器與新興的物聯(lián)網(wǎng)連接的一座橋梁，既降低用戶部署新型互聯(lián)的技術難度，同時也保護了用戶現(xiàn)有的操作習慣。