• 關(guān)鍵詞：電機(jī),流量計(jì),直流調(diào)速,工控

趨勢(shì)記錄儀工業(yè)正處在一個(gè)關(guān)鍵的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與無紙記錄儀等無紙化技術(shù)正在挑戰(zhàn)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方式。針對(duì)任務(wù)的記錄儀可以捕捉并顯示流程數(shù)據(jù)，然后將其保存在電子記錄中，后者可以被導(dǎo)入PC環(huán)境。有關(guān)的批次信息可以保存在單一的安全數(shù)據(jù)文件中，該文件可被存檔并根據(jù)要求調(diào)出。紙張記錄儀在精度、效率和安全性方面無法望其項(xiàng)背。

無紙記錄儀可顯著減少用戶的成本。這些裝置具有固態(tài)結(jié)構(gòu)，意味著沒有必要監(jiān)測(cè)或維護(hù)的機(jī)械部件。此外還無需額外成本（如添加圖表和筆），后者可使紙張型趨勢(shì)記錄儀在整個(gè)使用壽命期間的成本顯著增加。除了在流程工業(yè)中的傳統(tǒng)客戶群外，無紙成像技術(shù)還將越來越制造商（OEM）行業(yè)、天然氣與石油工業(yè)、以及實(shí)驗(yàn)室市場(chǎng)。

SM500F–卓爾不群
2005年1月，ABB啟動(dòng)了一項(xiàng)旨在把無紙成像技術(shù)推向新高度的項(xiàng)目。
憑借現(xiàn)有的screenmaster系列無紙記錄儀取得的經(jīng)驗(yàn)為SM500F項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)。
近年來，盡管儀器制造商主要致力于添加更多的“附加功能”，多數(shù)記錄應(yīng)用仍僅僅需要最基本的監(jiān)測(cè)功能（最多達(dá)4個(gè)流程輸入）。針對(duì)一系列基本的溫度、壓力與濕度監(jiān)測(cè)要求（例如冷藏庫或倉(cāng)庫、污水監(jiān)測(cè)及熱處理應(yīng)用），無紙記錄儀的制造商主要通過對(duì)其中檔產(chǎn)品大幅度打折來獲得項(xiàng)目。但這個(gè)產(chǎn)品的目標(biāo)不是提供又一種廉價(jià)裝置，而是開發(fā)一種專用的、有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，它的功能超越了傳統(tǒng)的紙張記錄儀以及其他電子數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，從而有效地滿足這一重要細(xì)分市場(chǎng)的需求。

無紙記錄儀和指示器之前一直采用面板式安裝。不過，有時(shí)在所監(jiān)測(cè)的流程（操作員最需要信息的位置）附近沒有面板。第一個(gè)目標(biāo)是生產(chǎn)一種堅(jiān)固而小巧的、可現(xiàn)場(chǎng)安裝的記錄儀，從而無需進(jìn)行代價(jià)不菲的傳統(tǒng)記錄儀現(xiàn)場(chǎng)安裝，同時(shí)保留面板安裝選項(xiàng)。

第二個(gè)目標(biāo)是開發(fā)一種高級(jí)公共人機(jī)界面（HMI）部件，以便在ABB儀器儀表部的整個(gè)產(chǎn)品系列中再次使用。這與客戶對(duì)日益精密的HMI的期望相一致，能夠提供更為清晰、更廣泛的信息和控制。一種通用的HMI能夠在市場(chǎng)中取得優(yōu)勢(shì)。隨著HMI的復(fù)雜程度上升，產(chǎn)生并維護(hù)這類功能所需的開發(fā)工作也隨之增加。如果設(shè)計(jì)成能夠定制、以用作針對(duì)許多不同儀器的專用用戶界面，則公共高級(jí)HMI可以提供一種高性價(jià)比解決方案。它具有公共性所產(chǎn)生的所有優(yōu)點(diǎn)，這不僅對(duì)于設(shè)計(jì)人員，也是對(duì)于客戶、銷售、支持和服務(wù)人員，他們將擁有一個(gè)公共界面，開展學(xué)習(xí)和工作。

近年來，盡管儀器制造商主要致力于添加更多的“附加功能”，多數(shù)記錄應(yīng)用仍僅僅需要最基本的監(jiān)測(cè)功能（最多達(dá)4個(gè)流程輸入）。
創(chuàng)造性地解決問題
為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，必須在現(xiàn)有無紙記錄產(chǎn)品的基礎(chǔ)上顯著地削減成本。
第一步對(duì)產(chǎn)品規(guī)格及功能性進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)估。這意味著確定哪些東西對(duì)最終客戶確實(shí)重要，根據(jù)客戶價(jià)值與成本的關(guān)系重新評(píng)估每種現(xiàn)有功能和新功能，確保設(shè)計(jì)工作和部件成本是針對(duì)提供高品質(zhì)的核心功能性，而非次要的“錦上添花”式功能性。為了實(shí)現(xiàn)成本目標(biāo)，在中國(guó)和東南亞找到了新的供應(yīng)商，來提供主要部件和組裝工作。加工成本和部件采購(gòu)成本的顯著下降使客戶能夠享有大為降低的購(gòu)買價(jià)格。

為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)、即生產(chǎn)一種可以方便地安裝在墻壁1a、管道1b或面板上的裝置，需要獨(dú)特而緊湊的外殼。產(chǎn)品的總深度必須從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的200mm以上減少到85mm以下2 。主要的處理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電子元件的外殼必須完全封閉并受到保護(hù)，以滿足嚴(yán)格的NEMA 4X/IP661）標(biāo)準(zhǔn)3 。為了做到這一點(diǎn)，傳統(tǒng)的內(nèi)底盤被堅(jiān)固的鉸鏈門代替，后者能夠符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。
           
腳注
1)NEMA（全國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)）4X標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，外殼必須具有保護(hù)能力，能夠抵抗腐蝕、風(fēng)沙、雨水、灑水、軟管出水以及結(jié)冰，但不必能夠抵抗內(nèi)部冷凝及結(jié)冰。P66（侵入保護(hù)）標(biāo)準(zhǔn)采用兩位數(shù)字來說明保護(hù)等級(jí)。第一位數(shù)字代表固態(tài)物體（6：必須能抵抗灰塵進(jìn)入），而第二位數(shù)字則代表液體（6：噴射出的水不得進(jìn)入外殼并造成危害）
1.盡管大多數(shù)傳統(tǒng)裝置僅僅設(shè)計(jì)用于面板安裝，SM500F安裝形式包括墻壁安裝 a 和管道安裝 b 。

其他設(shè)計(jì)元素包括可旋轉(zhuǎn)法蘭（使標(biāo) 準(zhǔn)產(chǎn)品可以采用不同的安裝機(jī)構(gòu)）以及面板夾（具有特殊功能，可防止面板密封件被過度壓縮）。
傳統(tǒng)的電纜管進(jìn)口脫?？壮３ｋy以使用，耗時(shí)費(fèi)力，而這已被預(yù)模塑孔及水密孔塞所代替。特殊的模塑件使門的開啟角度能夠超過180度，便于接近配線部分并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)4。
建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的模擬輸入測(cè)量，可以不必對(duì)裝置進(jìn)行年度重新校驗(yàn)，從而減少用戶成本。
靈敏而穩(wěn)定的測(cè)量系統(tǒng)
在無紙記錄儀的設(shè)計(jì)要求中，最為重要的方面之一是其測(cè)量各種信號(hào)類型的能力。與許多其他儀表裝置不同，輸入并不局限于一類傳感器，而需要能夠處理來自幾種轉(zhuǎn)換器（如壓力、液位、溫度、流量或濕度傳感器變送器）的輸入。這意味著記錄儀測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍必須能夠處理從幾毫伏直到50伏特的信號(hào)。
       
建立長(zhǎng)期穩(wěn)定（每年的漂移小于0.01％）的模擬輸入測(cè)量，可以不必對(duì)裝置進(jìn)行年度重新校驗(yàn)，從而減少用戶成本。由于裝置設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)安裝，務(wù)必使較大室溫變化對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響盡可能小。
       
偏移電壓是造成靈敏測(cè)量電路漂移的主要原因。因此，必須采用能夠減小這些影響的部件和技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)所需的高穩(wěn)定性，使用了一種信號(hào)斬波技術(shù)。這一技術(shù)使測(cè)量之前的信號(hào)極性交替反轉(zhuǎn)通過對(duì)反轉(zhuǎn)和未反轉(zhuǎn)的測(cè)量值進(jìn)行平均，偏移電壓的影響被消除。
       
在工業(yè)環(huán)境中，必須防止幾種不同的干擾現(xiàn)象，如接地回路、公共模式噪音、靜電放電與高頻電磁干擾（EMI）。采用了一種γ-δ 2）模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)來幫助解決這些問題。這種過采樣方法具有非常低的量子化噪音，并能有效地拒絕50/60Hz電源頻率噪音，而前端無需大型被動(dòng)式過濾部件。各測(cè)量頻率均完全電絕緣，對(duì)接地回路和電磁干擾有出色的抗擾度。這能實(shí)現(xiàn)一種更能容許配線問題的儀器，從而進(jìn)一步減少許多客戶的擁有成本，特別是在使用沒有獨(dú)立的輸入-輸出（I/O）絕緣的低成本系統(tǒng)部件時(shí)。

安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
無紙記錄儀所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的完整性非常重要，特別是在數(shù)據(jù)被用于證明符合公共安全要求時(shí)。部件失靈和故意破壞都可能造成數(shù)據(jù)損壞。需要對(duì)兩種情況都采取措施，來實(shí)
現(xiàn)萬無一失的安全性。

盡管閃存是一種較佳的長(zhǎng)期存儲(chǔ)方式，并具有較高的平均故障間隔時(shí)間（MTBF），它會(huì)受到一種“位翻轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的影響。這種很少發(fā)生的現(xiàn)象可能不會(huì)波及所存儲(chǔ)的圖片或音樂文件，但可能嚴(yán)重影響重要的流程數(shù)據(jù)。為了克服這一現(xiàn)象，SM500F采用了內(nèi)置有錯(cuò)誤檢測(cè)代碼/錯(cuò)誤校正代碼（EDC/ECC）機(jī)制和壞塊管理功能的閃存。
               
提供了安全數(shù)字（SD）介質(zhì)卡接口，用于自動(dòng)備份數(shù)據(jù) 5 。這些郵票大小的閃存卡具有可靠的固態(tài)存儲(chǔ)功能，沒有運(yùn)動(dòng)部件或備用電池，并能在大大超過軟盤存儲(chǔ)介質(zhì)運(yùn)行溫度的情況下工作。
無紙記錄儀所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的完整性非常重要，特別是在數(shù)據(jù)被用于證明符合公共安全要求時(shí)。
為了防止對(duì)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非法修改，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用具有內(nèi)置錯(cuò)誤檢查功能的二進(jìn)制格式。保存在SD卡上的存檔文件受到加密數(shù)字簽名的保護(hù)。這些復(fù)雜的保護(hù)措施確保那些試圖破壞數(shù)據(jù)wejian的操作能被識(shí)別和隔離門插銷上的物理鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)一步提高了安全性，并且是一種防破壞密封件。
這些綜合安全措施滿足FDACFR21第11部分對(duì)電子記錄存儲(chǔ)器的要求。
添加了電子郵件功能，以便直接向工程師的手機(jī)或PC發(fā)送日常狀態(tài)報(bào)告和警報(bào)。

腳注
2}γ-δ是一種采樣技術(shù)，能夠借助過采樣和集成來減少噪音的影響。
2 小尺寸意味著它可以安裝在幾乎任何地方

創(chuàng)建高級(jí)公共HMI部件
在許多技術(shù)產(chǎn)品中，HMI的有效性決定了整個(gè)解決方案是否能被目標(biāo)用戶接受。用戶界面的使用方便程度被認(rèn)為遠(yuǎn)比內(nèi)部機(jī)構(gòu)重要。挑戰(zhàn)在于提供一種可以反復(fù)使用、具有額外功能性的HMI部件，同時(shí)保持使用方便性。

必要的條件包括操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)，它們能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)性好、復(fù)雜而直觀的用戶界面。SM500F采用Microsoft Windows CE，具有基 于 ARM 的 32 位 處 理 器 。Windows CE是為嵌套市場(chǎng)全新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，結(jié)合了高級(jí)實(shí)時(shí)嵌套操作系統(tǒng)以及強(qiáng)大的工具，用于快速建立定制化裝置。人們熟悉的Windows交流方式能減少裝置新用戶的學(xué)習(xí)量，便于搭建直觀的界面。Windows CE 還具有高度組件化和可縮放的特點(diǎn)，允許采用多種顯示器（如彩色、單色）、輸入裝置（如小鍵盤、觸摸屏、條形碼讀碼器）及通信網(wǎng)絡(luò)（如用于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)），來滿足特定產(chǎn)品的性價(jià)比要求。
3針對(duì)惡劣環(huán)境接受測(cè)試

4 門開啟角度超過 180?，便于進(jìn)行配線和升級(jí)

5 插入存儲(chǔ)卡 – 就像數(shù)碼相機(jī)一樣簡(jiǎn)便！

對(duì)于儀器儀表產(chǎn)品，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的重要性正在上升，而 HMI 設(shè)計(jì)包括了內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可以用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問裝置當(dāng)前操作員的顯示內(nèi)容與狀態(tài)。添加了電子郵件功能，以便直接向工程師的手機(jī)或PC發(fā)送日常狀態(tài)報(bào)告警報(bào)