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YOKOGAWA GP10/GP20無紙記錄儀：智能化數據采集解決方案

2026-4-9　　閱讀(342)

一、橫河電機與SMARTDAC+系列的技術傳承

橫河電機株式會社（YOKOGAWA）成立于1915年，總部位于日本東京，是的工業自動化和測試測量解決方案提供商。經過一百余年的發展，橫河電機在測量、控制和信息領域積累了深厚的技術底蘊，其產品涵蓋過程控制系統、分析儀器、測試與測量設備等多個領域，業務遍及全球。

在數據采集與記錄領域，橫河電機擁有數十年的技術積累。其DARWIN系列數據采集單元和有紙/無紙記錄儀產品線在工業界享有盛譽。2014年，橫河電機正式推出了SMARTDAC+®系列智能數據采集和控制系統，該系統設計獨特之處在于系統的智能化以及簡單的觸摸式操作。SMARTDAC+系列包括面板安裝型GX10/GX20、便攜式GP10/GP20以及模塊化GM10等多種形態，覆蓋了從實驗室研發到工業過程控制的廣泛應用場景。

GP10/GP20是SMARTDAC+系列中的便攜式無紙記錄儀產品，保留了GX10/GX20的核心功能，采用帶有手柄和支腳的便攜式設計，方便在不同測試場地間移動和使用。GP系列適用于工業流程和測試實驗室要求在產品開發、測試和制造的設計、驗證和服務階段進行嚴格、連續的監控，尤其適合監視長期的物理或電氣趨勢或進行故障排除。

二、產品定位：GP10與GP20的雙平臺布局

GP系列包含兩個型號——GP10和GP20，在顯示尺寸、通道容量和擴展能力上形成差異化布局，以滿足不同規模和復雜度的測試需求。

GP10配備5.7英寸TFT彩色LCD觸摸屏（640×480像素），主機體積小巧，主機重量僅約1.9 kg，適合對便攜性要求較高的現場測試場景。GP10主機最大支持3個I/O模塊，標準配置下可實現30個模擬輸入通道，通過擴展單元可將通道數擴展至100個。GP10還支持12 VDC電源輸入（電源代碼為“2"），可在汽車等移動平臺上使用，進一步拓展了其應用邊界。

GP20則配備12.1英寸TFT彩色LCD觸摸屏（800×600像素），提供更寬闊的顯示視野和更豐富的用戶界面。GP20主機最大支持10個I/O模塊，標準配置下可實現100個模擬輸入通道，通過擴展單元可將通道數擴展至450個。兩款機型均采用4線電阻式觸摸屏，支持2點觸摸檢測，可實現縮放、滑動等多點觸控操作。

三、核心特性與技術優勢

3.1 模塊化I/O架構

GP10/GP20采用模塊化的I/O設計，用戶可以根據當前測試需求配置所需通道數，并在未來通過購買和安裝其他模塊靈活擴展設備功能。這一模塊化設計使GP系列能夠適應從實驗室少量通道到生產線大規模多通道采集的多樣化應用場景。

在I/O模塊類型方面，橫河提供了豐富的模塊選擇。GX90XA模擬量輸入模塊是核心模塊，采用10通道通用輸入設計，可測量直流電壓、直流電流、熱電偶、RTD和接點輸入信號。此外還提供多種專用模塊：GX90XA-10-V1高耐壓AI模塊具有600V最大共模電壓能力；GX90XA-04-H0高速AI模塊支持1ms高速測量；GX90XA-06-R1四線制RTD模塊支持高精度電阻測量；GX90YA模擬輸出模塊提供電流輸出功能；GX90XD數字輸入模塊用于遠程控制輸入或操作記錄；GX90YD數字輸出模塊用于報警輸出；GX90WD數字輸入/輸出模塊兼有輸入和輸出功能；GX90XP脈沖輸入模塊支持脈沖信號數據采集和積分計數；GX90UT PID控制模塊可實現雙回路PID控制。

模塊的輸入/輸出端子采用可拆卸設計，提供M3螺絲型和夾緊型兩種端子選擇，便于現場接線和維護。I/O模塊可安裝在GP主機內部，也可通過擴展單元進行遠程部署，將I/O端口安裝在與主機分離的位置，有助于減少布線需求并實現分布式配置。

3.2 多點觸控與直觀交互

GP系列的多點觸控屏是其具代表性的設計特征之一。用戶可以通過手指在屏幕上進行滑動、縮放（兩點觸控）以及單擊和拖動等操作，快速導航常見的顯示模式功能。在趨勢顯示畫面中，用戶可以無縫查看歷史數據，測量過程中可以通過滑動或拖動顯示數據實現歷史趨勢的無縫顯示。

觸摸屏還支持手寫信息功能。操作員可以用手寫筆或手指直接在波形區域畫圖或輸入文字，甚至可以選擇顏色和線條粗細，在數據記錄的同時留下現場注釋，便于后續數據分析。

GP20還支持多屏顯示功能，可將顯示屏分割為2至6個部分，每個部分有9種格式可供選擇，最多可保存20個分屏畫面，便于同時監視多個測試對象。

3.3 高精度測量性能

GP10/GP20在測量精度方面達到了業界水平。以DCV測量為例，在20mV量程下，測量精度為±（0.01% of rdg + 5 μV）；在60mV量程下，精度為±（0.01% of rdg + 5 μV）；在6V（1-5V）量程下，精度為±（0.01% of rdg + 2 mV）。熱電偶測量方面，R型熱電偶的精度為±1.1°C，K型熱電偶的精度為±（0.01% of rdg + 0.2°C）。時鐘精度為±5 ppm（0~50°C），確保了長期數據采集的時間戳準確性。

3.4 雙測量周期

GP系列支持雙測量周期功能，用戶可以在同一套GP系統中為不同的通道組選擇不同的采集周期。例如，對快速變化的信號以較高速率采集，對緩慢變化的信號則以較慢速率采集，從而在保證關鍵信號采樣精度的同時優化系統資源利用。

3.5 數據存儲與外部介質

GP10/GP20內置大容量閃存，GP10和GP20-1標準型為500 MB，GP20-2大存儲型擴展至1.2 GB。數據可長時間保存在內部存儲器中，支持延長記錄和保存周期。

外部存儲介質方面，GP系列標配SD存儲卡插槽，支持最大32 GB的SD卡（格式為FAT32或FAT16），出廠標配1 GB SD卡。可選配USB接口（/UH選件），兼容USB 2.0標準，可用于連接USB閃存作為外部存儲介質，也可連接兼容HID Class標準的鍵盤和鼠標。

3.6 直接打印與報表功能

GP系列支持直接輸出至網絡打印機，無需通過PC即可打印報表和屏幕快照。在報表創建方面，用戶可以使用Microsoft Excel中創建的電子表格模板自動生成報表，并可輸出為PDF文件，便于歸檔和共享。

四、詳細技術規格

GP10和GP20的核心技術參數對比如下表所示：

項目	GP10	GP20
結構	便攜型	便攜型
顯示器	5.7英寸TFT彩色LCD（640×480像素）	12.1英寸TFT彩色LCD（800×600像素）
觸摸屏	4線電阻屏，2點觸摸檢測	4線電阻屏，2點觸摸檢測
模塊最大連接數	3	10
模擬輸入通道（標準型）	30通道	100通道
模擬輸入通道（帶擴展單元）	100通道	450通道
運算通道數	50	GP20-1: 100, GP20-2: 200
通信通道數（標準型）	50	300
內存（閃存）	500 MB	標準型: 500 MB, 大存儲型: 1.2 GB
外部存儲介質	SD存儲卡（最大32 GB）	SD存儲卡（最大32 GB）
功耗	最大45 VA（100 VAC）/ 60 VA（240 VAC）	最大90 VA（100 VAC）/ 110 VA（240 VAC）
電源電壓	100~240 VAC / 12 VDC（選配）	100~240 VAC
外部尺寸（W×H×D）	144 × 168 × 197 mm	288 × 318 × 197 mm
重量（僅主機）	約1.9 kg	約5.4 kg

數據來源：綜合整理自產品技術資料

五、通信與網絡功能

GP10/GP20在通信能力方面提供了全面而靈活的配置，能夠適應從獨立使用到大規模網絡化部署的各種場景。

5.1 以太網通信

GP系列標配以太網接口（10BASE-T/100BASE-TX），兼容IEEE802.3標準。支持級聯連接，在10BASE-T模式下最多可級聯4級，在100BASE-TX模式下最多可級聯2級，分區長度最長為100米。

基于以太網，GP系列提供了一系列網絡功能：郵件通知功能（客戶端）可在報警或事件發生時自動發送郵件；FTP客戶端和服務器功能支持文件的遠程傳輸；Web服務器功能允許用戶通過瀏覽器實時監視數據和更改設置；SNTP客戶端和服務器功能實現網絡時間同步；DHCP客戶端功能支持自動獲取網絡配置。

5.2 工業通信協議

GP系列支持多種工業通信協議。Modbus/TCP客戶端和服務器功能（需/MC選件）使其能夠與各類Modbus設備進行數據交換。此外，還提供串行通信選件（/C2: RS-232、/C3: RS-422或RS-485），支持Modbus/RTU主機和從機功能。

在PLC通信方面，GP系列提供了多種協議選項：EtherNet/IP通信（/E1）可用于與Rockwell等品牌的PLC連接；SLMP通信（/E4）可實現與三菱電機PLC的無程序直接連接；OPC-UA服務器（/E3）支持從主機系統通過OPC-UA標準訪問GP數據。

5.3 專用儀表連接

GP系列支持與橫河WT系列功率計直接連接（/E2選件），可以輕松獲取和記錄功率測量儀表的測量數據，適用于能效測試和功率分析場景。

5.4 Web遠程訪問

GP系列內置Web服務器，用戶可通過網絡瀏覽器實時監視和改變設置，無需使用專用軟件即可建立遠程實時監視系統，設置簡單、成本低廉。Web界面支持分屏顯示多個監視畫面，甚至可為監視畫面創建“我的收藏"進行保存。使用滾動條滾動趨勢波形時，可以無斷點確認過去趨勢和當前趨勢。

六、應用軟件與工具

6.1 GA10數據采集軟件

GP系列可配合SMARTDAC+ GA10數據采集軟件使用。GA10是一款基于PC的數據采集和監控軟件，支持對GP系列和GX系列記錄儀進行數據采集、趨勢顯示和數據分析。軟件支持多語言界面（簡體中文、繁體中文、英語、日語、韓語等），可同時連接多臺GP/GX設備進行集中監控。

6.2 通用查看器

GP系列支持通用查看器（Universal Viewer）軟件，允許用戶在PC上顯示波形并打印輸出，無需安裝完整的GA10軟件即可進行基本的數據查看操作。

6.3 PID控制與程序控制

GP系列通過GX90UT PID控制模塊可實現PID控制和程序控制功能，每個系統最多支持20個控制回路。設定點程序控制功能支持多達99種模式，適用于需要溫度、壓力等過程參數閉環控制的測試場景。

七、安全性與合規性

7.1 物理安全設計

GP系列前面板翻蓋可以上鎖，防止對電源開關或外部存儲介質進行誤操作。設備還具備鎖鍵功能和用戶登錄功能，可防止未經授權的參數更改。

7.2 數據完整性

GP系列支持FDA 21 CFR Part 11規范（可選件），適用于制藥等行業對電子記錄和電子簽名有嚴格合規要求的應用場景。該功能確保數據記錄的完整性、可追溯性和防篡改性。

7.3 電氣安全

GP系列在絕緣電阻方面，以太網端口、RS-422/485、各絕緣端子和地之間的絕緣電阻≥20 MΩ（500 VDC時）。耐電壓方面，在電源接口與地之間可承受3000 VAC（50/60 Hz）/1分鐘的耐壓測試。

八、行業應用場景

GP10/GP20憑借其便攜式設計、高精度測量能力和豐富的I/O配置，廣泛應用于以下領域：

汽車與運輸測試。GP10支持12 VDC電源，可在汽車內直接使用，適用于車載電子系統測試、新能源汽車電池管理系統驗證、發動機臺架試驗等移動測試場景。

電子與半導體測試。GP系列的高精度DCV測量能力和多通道并行采集特性，使其成為PCB板電源完整性測試、半導體器件特性分析和電子產品可靠性驗證的理想工具。

能源與電力測試。通過選配WT系列功率計連接功能，GP系列可用于電力電子設備效率測試、逆變器性能評估和能效分析。脈沖輸入模塊（GX90XP）適用于電能計量和轉速測量等場景。

過程控制與實驗室。GP20的大尺寸觸摸屏和多屏顯示功能使其成為實驗室多參數監控的理想平臺。PID控制模塊和程序控制功能適用于恒溫恒濕箱、溫度循環測試等過程控制場景。

制藥與生物技術。21 CFR Part 11合規選項使GP系列滿足制藥行業對數據完整性的嚴格要求，適用于藥品穩定性試驗、生產環境監測等合規性測試。

現場故障排查。GP系列的便攜設計和高精度測量能力使其成為工業現場故障排查的有力工具，可用于設備調試、現場校準和長期趨勢監測。

九、產品系列化與技術演進

GP10/GP20是橫河電機SMARTDAC+系列的重要組成部分。2014年4月，橫河電機正式發售SMARTDAC+® GP系列便攜式無紙記錄儀，新版GP系列符合FDA 21 CFR Part 11規范，可擴展多達450路輸入。

在SMARTDAC+系列的產品譜系中，GP10/GP20與GX10/GX20（面板安裝型）共享相同的I/O模塊和核心軟件平臺，用戶在GX和GP之間切換時無需重新學習操作方式。GM10模塊化數據采集單元則提供了更靈活的分布式部署方案。GA10數據采集軟件作為統一的軟件平臺，支持對整個SMARTDAC+系列設備進行集中管理。

十、結論

YOKOGAWA GP10/GP20無紙記錄儀是SMARTDAC+系列中面向便攜測試應用的智能數據采集解決方案。該系列產品以模塊化I/O架構和多點觸控交互為核心設計特征，在通道容量、顯示尺寸和擴展能力上形成了清晰的差異化布局——GP10以輕巧便攜和12 VDC供電能力適應移動測試場景，GP20以大尺寸觸摸屏和大規模通道容量應對復雜多通道測試需求。

在技術層面，GP系列集成了高精度測量電路（DCV測量精度0.01% of rdg）、雙測量周期、PID控制等專業功能，同時提供了以太網、Modbus、OPC-UA等豐富的通信協議支持，能夠靈活集成到各類自動化測試系統和工業網絡中。Web遠程訪問功能和直接打印能力進一步提升了設備的易用性和網絡化部署能力。

作為橫河電機百年測量技術積淀與SMARTDAC+智能化理念的結合，GP10/GP20為汽車、電子、能源、制藥等行業的便攜測試和長期數據采集提供了可靠、智能、高效的解決方案，體現了橫河電機在數據采集與記錄領域持續的技術創新能力和深厚的產品開發積淀。

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