北京奥普图科技有限公司

PART A: 新系统的要求:
    对 Stanger Asia 公司已设置的两个干、湿测试室(CHAMBER), 系统硬件的操作状况, 通过新开发的应用软件, 进行实时监察及数据采集。 现场信号包括每个测试室内的11个温度和 11个湿度检测信号，分别及连续地被采集到各自以OPTO 22数据采集硬件及 F.F. 辅助组态软件平台的SNAP I/O监测系统, 主机的PC中, 进行实时的动态图形和报警显示，作实时或历史连续趋势曲线的图形显示和报表打印, 并将有关数据, 被保存在Microsoft Access数据库中, 并可对有关数据进行统计分析，打印所需的报表。另外有需要时, 上述数据可被储存入全公司管理层的ERP 中心数据库中。

PART B: 新系统的结构:
    根据上述两个测试室(Dry Chamber ~ 30±3% R.H./ Wet Chamber ~ 85±3% R.H. and Temperature ~ 23±2oC)温度及湿度实时监测及数据采集系统的设计要求，采用美国OPTO 22公司, 以PC技术为基础, 相当先进属工业级, 相当可靠的SNAP I/O系统，作为上述自动化监测及进行数据采集系统的核心 (CORE) 结构，结合OPTO 22极之先进易用的配套专用的应用软件开发FactoryFloor Suit组态软件包，在32位的WINDOWS操作系统平台上，开发出新的, 既能简便完成系统各种监测及数据采集功能，又具有操作者使用灵活的人机接口，自动化监测及数据采集系统的应用软件。

    美国OPTO 22公司创立于1974年，以生产非常可靠, 具有4000伏特光隔离特性的固态继电器及I/O模块著称于世，OPTO 22早在1980年，在世界上首先推出具有现场总线概念的分布式, 前端智能化I/O单元监控系统，而符合现场总线概念的系统, 正是目前世界上最先进及最流行的自动化监控技术。

    在本系统中，将采用OPTO 22的先进且相当成熟和可靠的SNAP I/O监控系统，这是一个应用串行通讯、多次重发通讯技术，三层现场分布式, 前端I/O智能化网络监控系统， 本系统由两个测试室(CHAMBER)的监测主机 (PC) 和一台OPTO 22, 型号: SNAP-LCSX-PLUS 主控制器, 以及一个可作分布安装, 被放置于前端作为智能化I/O单元, 进行就近对模块单元上的I/O, 进行监控的型号: SNAP-B3000智能块所组成。 每个系统通过与型号: SNAP-B3000智能块, 被安装在同一型号: SNAP-B16MC底板上的6个 SNAP-AIRTD 模块连接11个温度传感器。 加上6个型号: SNAP-AIV模块作为连接11个湿度传感器。 而主机(PC) 通过 RS-232串口, 连接OPTO 22 型号: SNAP-LCSX-PLUS主控制器，型号:

    SNAP-LCSX-PLUS主控制器上的RS-485串行通讯口，再与型号: SNAP-B3000智能块连接, 通过配套的SNAP I/O模块, 进行现场监测及数据采集。

PART C: 配套组态软件:
    在本项目的监控及数据采集系统中，将采用32位, 通用的微软WINDOW 2000的操作系统平台， OPTO 22公司为其SNAP I/O监控系统， 提供了一套与之紧密配合的应用开发组态软件包FactoryFloor Suit， 该软件包是基于PC的WINDOWS平台。 用户可在一台PC上, 用流程图设定监控系统中各种设备的相关监控流程，以及数据及字符的运算及处理；用图形组态方式，很方便地编制系统的人机接口，设定需要保存的系统信息和数据，如有需要，还可以SQL或ACCESS的通用数据库格式，保存相关的数据。

PART D: 应用软件说明:
    基于已被设置在Stanger Asia公司粉岭厂房现场的上述两套系统硬件, 重新开发的配套本监测及数据采集系统的应用软件, 将具有以下功能: 

1. 在型号: SNAP-LCSX-PLUS主控制器中, 使用OptoControl的Flowchart所开发的应用程序, 实现实时采集温度, 湿度的数据, 并在需要时作出Calibration的修正和工程单位元的转换等功能, 有关监测流程及数据采集的软件。

2. 在 PC上使用OptoDisplay的组态功能, 开发人机操作接口。 结合使用VB语言开发的辅助软件, 可实现:

a. 应用软件的用户级别及密码设置。

b. Calibration数据的输入及设定所监测的温度、湿度是否需要修正。

c. 所监测的温度、湿度点的动态图形显示。

d. 设定所监测的温度、湿度的Alarm上、下限,作实时Alarm讯息打印。

e. 所监测的温度、湿度点的实时及历史趋势图的显示、保存及打印。

f. 所监测的温度、湿度点数据定时被存入Database。

g. 对Database中保存的数据, 进行统计分析, 并打印相关报表。

3. 通过Local Area Network, 可作远距离对监测及数据采集系统, 作失效的诊断,进行远程(Remote)监视及在线对应用软件的修改。

PART E: 系统结构简图:

系统的硬件和软件结构简图, 请参阅示意图 "图一"和"图二"。

                  Structure of Existing System Hardware

                                   (图一)

                Structure of System New Application Software

                                (图二)

PART F: SNAP I/O监控系统介绍:
    美国OPTO 22公司的SNAP I/O监控系统是基于开放式的PC技术、最先进"工业现场总线"的自动化监控概念, 由可多达64个 "前端智能化(带有功能庞大的CPU) I/O单元, 所组成的现场分布式监控系统"。 在以太网络(LAN)上, 任何一个分站的PC, 可以通过一条双绞线, 用串行通讯RS-485方式连接多个OPTO22 SNAP主控制器 (L.C.) （连接的方式还可以采用ETHERNET 、 ARCNET网络通讯方式）；SNAP主控制器再通过一条双绞线, 串口RS-485与分布在现场的多达64个前端分布式智能化I/O单元相连（连接的方式同样可以采用ETHERNET或ARCNET网络通讯方式）；前端分布式智能I/O单元（以下简称 "前端I/O单元"）是由一个带处理器的I/O智能块 (B.B.) 加一个I/O模块安装底板所构成。 而前端I/O单元的底板上, 可根据需要插上各式各样数字量或仿真量的I/O模块。

    OPTO 22解决监控方案的主要特点, 是前端分布式智能化I/O单元。 将前端I/O单元被分散到工业现场的设备或仪表内或附近，不但大大地削减了现场到I/O之间相对应的连接导线，还节约了自控系统的安装费用，并将信号受干扰的可能性降至最低。 同时还使用户在以后的维护、扩展都带来十分方便：增加I/O单元只要连接到标准的RS-485双绞线上就完成了扩展；前端I/O单元的任一个I/O模块的失效，都不影响系统及其它I/O模块，而且只需要把失效的模块更换就可了事； 况且I/O模块可进行带电热拔插。 因此在更换它们时无需断电停机。 因此表明, 其中一个任何前端I/O单元上的智能块失效, 亦不会影响系统中, 其它前端I/O单元的正常操作。 所以就更进一步提高了系统的可靠性和可维护性；在前端I/O单元的模块安装底板上，开关量（DI、DO）和仿真量（AI、AO）模块可以混装。 可根据不同现场的不同信号需求, 可以进行灵活而完全切合用户所需的配置，这样就可进一步降低成本。
型号:　SNAP-LCSX-PLUS主控制器的CPU为32位的Motorola 68EC020芯片，CPU的时钟频率为16.67MHz。

    前端I/O单元的处理器(型号: SNAP-B3000智能块), 负责对I/O进行以微秒为时间单位的扫描和检测，能进行高达20kHz的高速计数、最小分辩率达到100微秒宽的脉冲宽度；执行仿真量输入输出、工程单位元的转换，PID控制，测量数据的累计、平均、检测最大和最小值等功能（例如热电偶的输入，首先自动进行线性化，再转换成摄氏度或华氏度，再提供给上位SNAP主控制器）；对偶发事件有对上位主控制器, 进行中断的功能。 前端I/O单元执行I/O扫描和其它功能时， 并不消耗SNAP主控制器的操作时间， 使上位主控制器, 能更有效及快速地完成监控程序的运行、可以实时地响应来自下位前端I/O单元的智能块中断等任务。

    OPTO 22的I/O模块, 有多种量程范围、 多种类型， 从2.5VDC到280VAC/VDC的开关量输入/输出，有标准的4-20mA的电流环输入/输出，也有10VDC输入/输出。 各种热电阻、热电偶输入等，可以根据现场信号的类型选取。 大大地减少了变送器或继电器等中间环节，既可节省大笔费用，还增加了系统的精度和可靠性。OPTO 22的I/O模块采用自动化工控, 最先进, 完全独立全密封封装, 单点单路的固态模块方式所组合，带有4000VDC的光电隔离，可把现场的任何干扰都隔离掉；可抵御很强的震动和冲击；可工作在0℃到70℃的温度范围内，因此可以在全密封、无通风或风扇散热的环境中, 长期不间断地正常操作。 前端I/O单元和上一级主控制器的连接, 采用了RS-485现场总线串行, 多次重发通讯标准，对仿真量的传输由于经过了D/A、A/D的转换，通信线路上被传输的, 全部是数字信号，不但能提高测量和控制的精度，还增加了抗干扰能力。 OPTO 22的各种产品的MTTF（平均无故障操作时间）都相当高, 达到军用标准(MIL STD)：主控制器的MTTF是37万小时；前端I/O单元的智能块, 是140万小时；仿真输入、输出模块是296万小时；开关量输入模块是378万小时；开关量输出模块是592万小时。 OPTO 22的所有这些工业级产品, 都保证了系统的长期稳定、可靠地运行。

    OPTO 22的现场分布式, 前端智能化I/O监控技术, 采用了两级处理器：SNAP主控制器执行监控程序运行、响应中断等任务；前端I/O单元的智能块上的处理器, 执行I/O扫描和其它功能，实现了两级, 真正分布式并行处理模式、极之先进的操作方式 （而在PLC中, 采用的只是单一的一级处理器, PLC的CPU单元，首先必须顺序扫描所有输入点，运行监控程序，还要再进行输出，而且PLC只是一个顺序式操作的控制器, 智能化程度不高）。
PID控制是工业控制中最基础、也是用的最广泛的一种控制方法，它具有较复杂的模型、要求快速的运算。在OPTO 22系统中， PID控制是被放在前端I/O单元上，由单元上的智能块处理器执行，无须上位的SNAP主控制器参与。假如PID控制数量增加，只需增加与之相对应的前端I/O单元（一个前端I/O单元, 能单独控制16个PID回路）。 OPTO 22系统的先进和可靠性, 由此也可见一斑了!

    OPTO 22系统开放性相当强，它支持诸如Fix、Paragon、Intouch等流行的通用监控组态软件开发平台， 同时也有自己的、功能相当强的监控组态软件开发平台即FactoryFloor Suit (专用的"工业现场"套装组态软件)。在OPTO 22较低级的主控制器上, 就可以相当容易, 开发出所需的应用软件，能够直接装载到高级的主控制器上运行，因此系统扩充与升级非常容易。

    OPTO 22公司在SNAP I/O监控系统的基础上, 采用IT的技术, 又推出了（在世界范围内的工业控制领域中还是第一次）使用以太网和 "TCP/IP", 包括IEEE 1394协议方式通讯的I/O系统，通过网络与上位机进行高速的数据通讯，甚至可以通过Internet也可以对最前端的I/O, 进行现场的监控。 亦可以把现场I/O所监控及所采集到的数据, 不需经过中间的任何媒介作中转, 可以无缝地被直接传转到企业最高管理层的数据库或ERP中。

    详细的OPTO 22 的"SNAP 以太网I/O监控系统"和"SNAP-IT终极I/O监控系统"的介绍，请参阅B.S.所备的两本, 编号: TM-1045/B.S.及TM-1047/B.S.中文参考资料："奥图22产品的发展历程和它各种独特I/O系统技术介绍"和"奥图22与IT技术有关的夹装式以太网I/O及终极I/O监控技术介绍"。

一、现场主控制器(L.C.)-产品, 型号：SNAP-LCSX-PLUS:
1. CPU：32位Motorola 68EC020 处理器。

2. 内存：1MB带电池后备，256KB快闪可擦写内存。

3. 具有电池后备的实时时钟与万年历。

4. 具有看门狗时钟。

5. 四个串行接口，一个固定的RS-485，三个可分别独立设定为RS-232/485。

6. 具有分时多任务的系统固件，可同时处理30个不同的控制程序。

7. 工作电压：+5VDC±0.1VDC

8. 工作温度：0℃-70℃

9. 相对湿度：5%-95%

二、远程I/O单元上智能块(B.B.):
A. 远程处理器智能块-产品型号：SNAP-B3000

1. CPU：16位微处理器。

2. 通信接口：RS-485/232，可选择二或四线方式。

3. 通讯速率：300至115，200bps，可选择设定。

4. 通讯距离：3，000 英