以太網無紙記錄儀技術發展趨勢

                  2018/1/21 1:33:49 人評論 次瀏覽 分類:昌暉動態  文章地址:http://www.ducepos.com/news/487.html

                  近十多年來,對現場關鍵數據采集、保存的重要性獲得前所未有的共識,無紙記錄儀的市場獲得了長足的發展。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前所未有的進展,其特征是與高新技術結合,在方法和體系上開始發生很大變化。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展。
                   以太網彩色無紙記錄儀
                  1、無紙記錄儀早期的技術特征
                  無紙記錄儀的形成,始于石化工業。20世紀90年代前,石化行業在記錄現場的流量、溫度、壓力等參數時,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。隨著電子產業的發展,兩項關鍵技術的突破使得無紙記錄儀的開發成為現實。
                  1.1 液晶顯示技術
                  液晶顯示器出現前,業界使用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、且需要高壓來驅動顯示,無法作為工業儀表的顯示器。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發光二極管或者CCFL作為光源,是工業儀表理想的顯示器。
                  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,可用來顯示數字和曲線,并可顯示漢字。

                  1.2 固態電子存儲器(閃存)
                  記錄是無紙記錄儀的主要功能?;诳拐鸬目紤],軟盤、硬盤等帶活動部件的存儲技術無法滿足工業應用的要求,而EEPROM的存儲容量不足以用來作為數據存儲器。閃存(Flash memory)是一種電子式可清除數據存儲器,允許在操作中被多次擦或寫的存儲器,由日本東芝公司與1984年發明。
                  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,但是由于生產工業的原因,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數據記錄應用。而Nor Flash可靠性高,且能擦寫100萬次以上,是無紙記錄儀數據存儲的理想選擇。 
                    

                  2、無紙記錄儀技術的發展
                  2.1 萬能信號輸入技術
                  無紙記錄儀作為模擬信號采集裝置,需要接入現場多種傳感器信號。早期無紙記錄儀使用單類型信號調理模塊作為模擬信號轉換,熱電偶、熱電阻、電壓、電流等信號需使用不同的信號調理模塊,這種信號處理方式給用戶帶來極大的麻煩。
                  萬能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設置,即可輸入儀表。用戶再也無需為傳感器和信號調理模塊的匹配問題而煩惱。

                  2.2 數字通訊技術
                  隨著工廠信息化程度的提高,現場的傳感器數據需要在工廠的信息系統中集中顯示,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是工業現場最常用的通訊方式。
                  通訊協議:Modbus是Modicon于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)而發布的。Modbus是工業領域通信協議的業界標準,并且現在是工業電子設備之間最常用的連接方式。

                  Modbus比其他通信協議使用的更廣泛的主要原因有:
                  ①公開發表并且無版稅要求。
                  ②相對容易的工業網絡部署(使用RS485)。
                  ③對生產廠商,修改移動原生的寄存器沒有很多限制。 
                    

                  2.3 數據轉存技術
                  無紙記錄儀在儀表內部存儲了大量的數據,隨著計算機的普及,在儀表上操作查看歷史數據顯然不如在電腦上查看方便,且計算機提供了數據錄入、分析、打印等功能,是儀表上無法實現的。而大量的數據通過串行通訊進行上傳,速度慢、時間長、容易傳輸失敗,而且有很多現場并沒有將無紙記錄儀進行通訊聯網。使用優盤和使用SD卡是常用的兩種數據轉存方式。
                  使用優盤或SD卡時,需在儀表上增加USB或SD接口。使用傳統的8051處理器無法滿足USB或SD接口的高速數據傳輸需求,而32位的ARM高速處理器可以實現USB接口等功能。優盤和SD卡具有高抗震性,支持熱插拔,存儲容量大等特點,一個優盤或一張SD卡即可存儲幾百臺無紙記錄儀的存儲數據,用戶可一次備份多臺儀表,統一在電腦上查看數據,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,使儀表的連續存儲時間成倍增加。

                  3、無紙記錄儀技術的發展趨勢
                  3.1 以太網、無線通訊、物聯網技術
                  基于數據傳輸量的增加和通訊速度的要求,傳統的串行通訊已經無法滿足未來的通訊需求。工業以太網及基于以太網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提供了以太網的產品,而國內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。目前云南昌暉儀表制造有限在以太網無紙記錄儀開發方面走在同行前列,最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(Ethernet)是一種計算機局域網組網技術,通常使用TCP/IP通訊協議?;赥CP/IP通訊協議,可實現多種無紙記錄儀需要的功能。
                  實時數據傳輸:使用MODBUS/TCP協議,可實現與基于RS485的MODBUS-RTU相同的實時數據通訊功能;歷史數據傳輸:使用FTP協議,可實現計算機直接讀取儀表內的記錄數據,速度快,且可直接使用瀏覽器訪問,無需專用軟件。
                  時間同步功能:由于硬件時鐘運行時間長后,總會存在誤差,而時間是記錄數據準確的一個重要維度。使用SNTP(簡單網絡時間協議),可實現網絡內無紙記錄儀的時間同步,使記錄數據更準確。 
                  ③瀏覽器訪問功能:儀表內構件一個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網浪潮中,以太網無紙記錄儀將由一個的模擬信號與數字傳輸之間的轉換設備,轉換為傳統的模擬傳感器與新興的物聯網連接的一座橋梁,既降低用戶部署新型互聯的技術難度,同時也保護了用戶現有的操作習慣。
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