• 關鍵詞：電機,流量計,直流調速,工控

趨勢記錄儀工業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。

無紙記錄儀可顯著減少用戶的成本。這些裝置具有固態結構，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），后者可使紙張型趨勢記錄儀在整個使用壽命期間的成本顯著增加。除了在流程工業中的傳統客戶群外，無紙成像技術還將越來越制造商（OEM）行業、天然氣與石油工業、以及實驗室市場。

SM500F–卓爾不群
2005年1月，ABB啟動了一項旨在把無紙成像技術推向新高度的項目。
憑借現有的screenmaster系列無紙記錄儀取得的經驗為SM500F項目奠定了基礎。
近年來，盡管儀器制造商主要致力于添加更多的“附加功能”，多數記錄應用仍僅僅需要最基本的監測功能（最多達4個流程輸入）。針對一系列基本的溫度、壓力與濕度監測要求（例如冷藏庫或倉庫、污水監測及熱處理應用），無紙記錄儀的制造商主要通過對其中檔產品大幅度打折來獲得項目。但這個產品的目標不是提供又一種廉價裝置，而是開發一種專用的、有競爭力的產品，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，有時在所監測的流程（操作員最需要信息的位置）附近沒有面板。第一個目標是生產一種堅固而小巧的、可現場安裝的記錄儀，從而無需進行代價不菲的傳統記錄儀現場安裝，同時保留面板安裝選項。

第二個目標是開發一種高級公共人機界面（HMI）部件，以便在ABB儀器儀表部的整個產品系列中再次使用。這與客戶對日益精密的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能夠在市場中取得優勢。隨著HMI的復雜程度上升，產生并維護這類功能所需的開發工作也隨之增加。如果設計成能夠定制、以用作針對許多不同儀器的專用用戶界面，則公共高級HMI可以提供一種高性價比解決方案。它具有公共性所產生的所有優點，這不僅對于設計人員，也是對于客戶、銷售、支持和服務人員，他們將擁有一個公共界面，開展學習和工作。

近年來，盡管儀器制造商主要致力于添加更多的“附加功能”，多數記錄應用仍僅僅需要最基本的監測功能（最多達4個流程輸入）。
創造性地解決問題
為了實現項目目標，必須在現有無紙記錄產品的基礎上顯著地削減成本。
第一步對產品規格及功能性進行嚴格的評估。這意味著確定哪些東西對最終客戶確實重要，根據客戶價值與成本的關系重新評估每種現有功能和新功能，確保設計工作和部件成本是針對提供高品質的核心功能性，而非次要的“錦上添花”式功能性。為了實現成本目標，在中國和東南亞找到了新的供應商，來提供主要部件和組裝工作。加工成本和部件采購成本的顯著下降使客戶能夠享有大為降低的購買價格。

為了實現項目目標、即生產一種可以方便地安裝在墻壁1a、管道1b或面板上的裝置，需要獨特而緊湊的外殼。產品的總深度必須從行業標準的200mm以上減少到85mm以下2 。主要的處理及數據存儲電子元件的外殼必須完全封閉并受到保護，以滿足嚴格的NEMA 4X/IP661）標準3 。為了做到這一點，傳統的內底盤被堅固的鉸鏈門代替，后者能夠符合工業現場的使用要求。
           
腳注
1)NEMA（全國電氣制造商協會）4X標準規定，外殼必須具有保護能力，能夠抵抗腐蝕、風沙、雨水、灑水、軟管出水以及結冰，但不必能夠抵抗內部冷凝及結冰。P66（侵入保護）標準采用兩位數字來說明保護等級。第一位數字代表固態物體（6：必須能抵抗灰塵進入），而第二位數字則代表液體（6：噴射出的水不得進入外殼并造成危害）
1.盡管大多數傳統裝置僅僅設計用于面板安裝，SM500F安裝形式包括墻壁安裝 a 和管道安裝 b 。

其他設計元素包括可旋轉法蘭（使標 準產品可以采用不同的安裝機構）以及面板夾（具有特殊功能，可防止面板密封件被過度壓縮）。
傳統的電纜管進口脫模孔常常難以使用，耗時費力，而這已被預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行現場升級4。
建立長期穩定的模擬輸入測量，可以不必對裝置進行年度重新校驗，從而減少用戶成本。
靈敏而穩定的測量系統
在無紙記錄儀的設計要求中，最為重要的方面之一是其測量各種信號類型的能力。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。這意味著記錄儀測量系統的動態范圍必須能夠處理從幾毫伏直到50伏特的信號。
       
建立長期穩定（每年的漂移小于0.01％）的模擬輸入測量，可以不必對裝置進行年度重新校驗，從而減少用戶成本。由于裝置設計為現場安裝，務必使較大室溫變化對測量產生的影響盡可能小。
       
偏移電壓是造成靈敏測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。為了實現所需的高穩定性，使用了一種信號斬波技術。這一技術使測量之前的信號極性交替反轉通過對反轉和未反轉的測量值進行平均，偏移電壓的影響被消除。
       
在工業環境中，必須防止幾種不同的干擾現象，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）模擬至數字轉換技術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式過濾部件。各測量頻率均完全電絕緣，對接地回路和電磁干擾有出色的抗擾度。這能實現一種更能容許配線問題的儀器，從而進一步減少許多客戶的擁有成本，特別是在使用沒有獨立的輸入-輸出（I/O）絕緣的低成本系統部件時。

安全數據存儲
無紙記錄儀所產生數據的完整性非常重要，特別是在數據被用于證明符合公共安全要求時。部件失靈和故意破壞都可能造成數據損壞。需要對兩種情況都采取措施，來實
現萬無一失的安全性。

盡管閃存是一種較佳的長期存儲方式，并具有較高的平均故障間隔時間（MTBF），它會受到一種“位翻轉”現象的影響。這種很少發生的現象可能不會波及所存儲的圖片或音樂文件，但可能嚴重影響重要的流程數據。為了克服這一現象，SM500F采用了內置有錯誤檢測代碼/錯誤校正代碼（EDC/ECC）機制和壞塊管理功能的閃存。
               
提供了安全數字（SD）介質卡接口，用于自動備份數據 5 。這些郵票大小的閃存卡具有可靠的固態存儲功能，沒有運動部件或備用電池，并能在大大超過軟盤存儲介質運行溫度的情況下工作。
無紙記錄儀所產生數據的完整性非常重要，特別是在數據被用于證明符合公共安全要求時。
為了防止對所存儲數據的非法修改，數據存儲采用具有內置錯誤檢查功能的二進制格式。保存在SD卡上的存檔文件受到加密數字簽名的保護。這些復雜的保護措施確保那些試圖破壞數據wejian的操作能被識別和隔離門插銷上的物理鎖定機構進一步提高了安全性，并且是一種防破壞密封件。
這些綜合安全措施滿足FDACFR21第11部分對電子記錄存儲器的要求。
添加了電子郵件功能，以便直接向工程師的手機或PC發送日常狀態報告和警報。

腳注
2}γ-δ是一種采樣技術，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

創建高級公共HMI部件
在許多技術產品中，HMI的有效性決定了整個解決方案是否能被目標用戶接受。用戶界面的使用方便程度被認為遠比內部機構重要。挑戰在于提供一種可以反復使用、具有額外功能性的HMI部件，同時保持使用方便性。

必要的條件包括操作系統和硬件平臺，它們能夠實現響應性好、復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是為嵌套市場全新設計的產品，結合了高級實時嵌套操作系統以及強大的工具，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習量，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，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）及通信網絡（如用于遠程監測），來滿足特定產品的性價比要求。
3針對惡劣環境接受測試

4 門開啟角度超過 180?，便于進行配線和升級

5 插入存儲卡 – 就像數碼相機一樣簡便！

對于儀器儀表產品，遠程監測的重要性正在上升，而 HMI 設計包括了內置的網絡服務器，可以用標準網絡瀏覽器訪問裝置當前操作員的顯示內容與狀態。添加了電子郵件功能，以便直接向工程師的手機或PC發送日常狀態報告警報