诞生与20世纪90年代，CPU、存储器RAM、LCD液晶显示屏、电子和计算机技术推动了无纸记录仪的创新和发展，本文对无纸记录仪原理、硬件构成、软件功能和无纸记录仪选型做介绍，便于大家深入了解无纸记录仪。

无纸记录仪经历了从单色到彩色、存储器从小容量到大容量、从单纯显示记录到复杂控制、从不带通讯到以物联网的发展，像等厂家将无纸记录仪配备TCP/IP协议，通过调制解调器无纸记录仪就联入了因特网，即无纸记录仪生产厂可以通过因特网随时看到产品的运行状况。以下就介绍这种以太网无纸记录仪的原理、性能和应用。

1、无纸记录仪原理及硬件构成
无纸记录仪是以CPU为核心，加上存储器和输入输出设备组成的仪表。本站无纸记录仪产品选型页面详细介绍了各种功能无纸记录仪的技术参数及现场应用须知，大家可前往了解。
①中央处理器CPU
CPU是整台仪表的控制中心，它控制着硬件及软件的运行。CPU由运算器、控制器和寄存器构成。运算器完成算术逻辑运算，它通过内部数据总线与内部寄存器和外部数据总线交换信息；控制器将用户程序中的指令一条条译出来，并以一定的时序发出相应的控制信号；寄存器用于寄存参与运算的数据、程序计数器PC和堆栈指针SP等。

②EPROM、ROM和EEPROM
EPROM主要用于存储程序，其中还用一些区段用于存储人/机接口及系统参数；RAM用于存储工作数据(如模拟输入的数据)以及CPU操作过程中所用的指针和数据，工作参数和配置数据也存储在RAM中，正常操作时从RAM中调用；一些重要的配置参数和数据存储在EEPROM中，一旦掉电后恢复设置的配置参数(即把EEPROM中的配置参数调入RAM中)，无纸记录仪使用的EEPROM为FLASH存储器。

③显示处理电路、显示屏
无纸记录仪多采用LCD液晶显示屏，显示处理电路用于专门处理CPU送来的显示数据(该电路通常都有自己的CPU和RAM)，并驱动LCD显示屏显示数据。显示屏是无纸记录仪中成本较昂贵的部件，尤其是大屏幕彩色液晶显示屏7″和10″，其成本超过整台仪表一半，各厂家推出了配备从低价位的蓝显示屏到高价位的彩色显示屏的无纸记录仪，以适应不同用户的需要。比如国内144×144mm外形无纸记录仪显示屏大多数厂家是5.6″，制造有限公司为7″。

④按键接口电路、按键
键盘接口电路是一个串行接口电路，主要功能是扫描键盘，将用户所按按键的扫描码存入接口芯片的暂存器，并以中断的方式与CPU进行通讯。一般操作人员和工程师都是通过无纸记录仪的按键操作仪表的，修改无纸记录仪参数需要输入口令才能进行。

⑤模拟输入及模/数转换电路
该部分电路完成对模拟信号(电流、电压和温度信号)的预处理、隔离采样及模/数转换处理，采用的模/数转换(ADC)芯片，芯片位数决定其转换分辨率和价格。模拟电路部分均设计成万能输入形式，可以适应多种工业用途，模拟输入的通道数有1-48等多种供用户选择，通过软件改变每个通道的输入类型。

⑥模拟输出及数/模转换电路
大多数无纸记录仪的模拟输出都为电流输出(0-20mA、4-20mA等)，数/模转换(DAC)芯片多为16位，分辨率为0.0015%。

⑦数字输入/输出电路
数字输入/输出电路用于扩展无纸记录仪的功能，如将报警信号送到闪光报警器，有外部的信号控制是否记录某个通道，或直接控制设备的开停等。输出形式有继电器干接点输出和集电极开路晶体管输出两种。

⑧可移动存储设备接口电路
无纸记录仪的内存毕竟有限，为了保存更多的历史数据，无纸记录仪厂家内置了可移动存储设备。常见的有U盘和闪存卡。

⑨通讯接口电路
该部分电路处理与外部设备的通讯数据，通过接口电路无纸记录仪进入网络，成为网络上的一个终端。通讯协议有MODBUS、TCP/IP等，通讯接口有RS485、RS232和以太网等，有的厂家还设有打印机接口，接上打印机即可打印出实时及历史数据。

⑩电源电路
无纸记录仪的电源多采用开关电源。开关电源的电压适应范围宽、适应电源频率也较广，使整机的电源适应性很好。有的厂家还提供直流供电形式。

2、无纸记录仪软件功能
①数据保密
如果以ASCⅡ码的形式存储实时和历史数据，就没有保密性可言。多数厂家都有自己的数据存储形式(二进制数据存储)，只有通过无纸记录仪厂家提供的分析软件用户才能在PC机上访问无纸记录仪生成的数据，这种分析软件完全不通用。

②安全访问
安全访问是以设置口令来实现的，一般用户不需口令可以随便调用察看实时数据、历史数据、报警事件等。要查看和修改配置参数均需要输入口令，而涉及修改系统硬件参数以及维护软件等工作，则要更高一级的口令才能进行。这样就确保了用户数据和配置参数的安全性。

③数据安全
测量数据最初保存的在内存中，然后定期保存到可移动存储媒体中(如U盘)，也可以利用网络通讯功能将无纸记录仪的数据实时传输给PC机，从而增强数据的安全性。

④无纸记录仪软件
各厂家均为自己的无纸记录仪产品开发了配套的应用软件(不通用)，在文件服务器(通常是一台PC机)上安装无纸记录仪软件后，就可以读取可移动存储媒体上或由网络传来的数据，并对数据进行整理、格式化，最后打印成所需的正式报表。显然，无纸记录仪软件大大扩展了无纸记录仪的功能。

⑤软件组态功能
一些厂家还将控制功能引入无纸记录仪中，使之具有测量控制功能，成为一台智能仪表。此外对于简单的测量应用，无纸记录仪还具有可编程数学算式运算功能(如实现流量的温度、压力补偿计算和实现流量累计)，复杂的PID运算等，用户还可以为每个测量通道设置报警限及动作方式。

3、无纸记录仪选型
无纸记录仪经过30年的创新和发展，其性能、功能、价格都发生了变化，随着DCS和PLC的普及，也在蚕食着无纸记录仪的市场份额，电子技术的发展也在推动无纸记录仪价格更加平民化。无纸记录仪没有记录纸，由于其存储介质是FLASH存储器，从而消除了机械式走纸记录仪可动部件易损坏的诸多弊病。计算机技术的融合使无纸记录仪用户界面友好，操作更简单，高可靠性无纸记录仪已逐渐替代有纸记录仪。

在选用无纸记录仪时应注意以下几方面的问题：
①显示屏
目前相同尺寸的蓝色显示屏和彩色显示屏成本仅存在200-300元差别，建议尽量选用彩色无纸记录仪。适用于环境条件较好的地方，多尘、湿度大的地方不宜选用触摸式无纸记录仪。工业用无纸记录仪一般是正面观看，宽视角7″显示屏的无纸记录仪价格并不增加使用者成本，推荐选用。

②可移动式存储设备和FLASH存储器
现在无纸记录仪带USB接口是主流无纸记录仪的标配，常规大容量U盘即可转存数据。笔者认为，选大容量FLASH存储器是必须的，如果已经有带网卡的PC机，计量选用以太网无纸记录仪，直接将无纸记录仪用网络线接上PC机即可。否则应选择与FLASH存储器容量相当的可移动存储设备，这样即使停电或可移动式存储媒体被损坏，配置数据和测量数据仍保留在FLASH存储器中，从而保证测量及配置数据的安全。

国产无纸记录仪与国外无纸记录仪相比，进口无纸记录仪生产厂家(如横河、欧陆)具有雄厚的技术开发实力，设计的产品融合了当今的先进技术，因而产品档次高、操作方便、配套软件丰富易用，而且可以支持多种通讯方式。而国内无纸记录仪产品在功能的完整统一性和软件设计上与国外产品尚有一定差距。
作者：周建，自贡鸿鹤化工股份有限公司设计院