产品介绍

　　动态数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。动态数据采集一般要求结构在动作运行过程中采集数据而采集点一般是静态测试数值较大的位置和比较关键的部位。通过高速计数器测量输入、输出数据通过传感器测量输入、输出轴扭矩并将所测数据信息上传给计算机。计算机根据上传数据计算出相应的传动比、系统效率、输入和输出功率等信息。动态数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象。

　　动态数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。动态数据采集一般要求结构在动作运行过程中采集数据而采集点一般是静态测试数值较大的位置和比较关键的部位。通过高速计数器测量输入、输出数据通过传感器测量输入、输出轴扭矩并将所测数据信息上传给计算机。计算机根据上传数据计算出相应的传动比、系统效率、输入和输出功率等信息。动态数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象。

　　数据采集又称数据获取是利用一种装置从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域。比如摄像头麦克风都是数据采集工具。

　　被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量如温度、水位、风速、压力等可以是模拟量也可以是数字量。采集一般是采样方式即隔一定时间(称采样周期)对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式检测元件多种多样。不论哪种方法和元件均以不影响被测对象状态和测量环境为前提以保证数据的正确性。数据采集含义很广包括对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中对图形或图像数字化过程也可称为数据采集此时被采集的是几何量(或包括物理量如灰度)数据。

　　在互联网行业快速发展的今天数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域数据采集领域已经发生了重要的变化。首先分布式控制应用场合中的智能数据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次总线兼容型数据采集插件的数量不断增大与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。国内外各种数据采集机先后问世将数据采集带入了一个全新的时代。

　　为了使ADC的资源能得到充分发挥避免微处理器在同一时刻只能干同一件事情之缺点设计出无的数据采集系统即整个采集仪全部由硬件线c;采集过程无需软件参与其结构原理如图1所示。

　　图只表示出两通道的数据采集仪结构实际上只要增加图示通道)或通道右边的全等结构即可将通道数增加到更大范围这样并不影响多通道同时采集。、芯片内带采样保持、存储器单元、缓冲器单元及相关总线组成。

　　输出的数据总线直接和存储器单元的数据总线c;用于把各输入端送来的模拟信号转换成数字信号并存写于各自存储器。存储器单元主要由存储器和地址切换器组成而地址切换器的二个输入(ADD1、ADD2)分别和本机地址总线;及外部计算机地址总线c;其输出与存储器地址总线c;这样当采集数据时使用本机地址总线c;数据读出到计算机时使用外部计算机地址总线。存储器的数据总线还和缓冲器单元的输入端相连缓冲器单元由三组三态缓冲器组成其输出和其它通道的对应单元输出相接组成三组数据总线c;它们分别为X总线;Y总线c;D总线c;用于把存储器的数据有选择的送往这三组数据总线]

　　面板控制单元主要有下列功能①控制各通道存储器单元的地址切换器使存储器使用本机地址总线还是外部计算机地址总线②控制各通道的缓冲器单元使哪个通道数据信号送往哪组数据总线)控制线③送触发信号到计数器单元的端使计数器清零进而使基准时钟输出开始一个采集过程。

　　输入端分别和总线与总线c;其模拟输出端可送往外部的一记录仪或示波器用于完成任意两通道当采集仪通道数大于时信号的同时数模转换。

　　存储器单元中的存储器当进行数据采集或转换输出时使用本机地址总线c;仅当外部计算机读取数据时才使用计算机地址总线c;计算机的数据总线和采集仪的D总线]

　　现已研制成功的采集仪的最大特点是其结构全部采用硬件线c;无需CPU参与或与CPU有关的DMA就可实现动态数据的高速、多通道同时采集其特征是一个时钟脉冲可使各通道数据同时采集并存写各自存储器一次还使ADC的资源能够得到完全发挥。

　　采集数据可分多存储区域存储即内部存储器可分为10或16个区(即把所有ADC卡上的存储器全部统一分区)同时记录10或16个物理事件信息供进一步比较.

　　仪器所采集的数据可直接送往示波器显示或直接送往X-Y记录仪记录还可通过专用接口送往外部计算机进行数据处理所有这些动作过程均由逻辑线路完成。进行D/A转换时一个时钟周期可实现两通道数据同时读取一次。但当数据送往计算机时只能一个通道一个通道地进行。[1]

　　计算机技术在飞速发展微机应用日益普及深入。微机在通讯自动化工业自动控制电子测量信息管理和信息系统等方面都得到了广泛应用。在能源动力、冶金、化工、医学和电器性能测试等许多场合都需要同时对多通道快速变化的模拟信号进行采集、预处理、数据分析处理、自动报表生成、信号变化趋势显示和输出打印等。应用领域的不断拓宽使微型计算机高速数采成为计算机应用中最有潜力和最为活跃的领域之一。研究和开发相关的新技术实现对传统产业的技术改造、研制新型特别是智能化的工业产品是我们目前面对的挑战和机遇。

　　20世纪八十年代后期PC机市场开始快速发展越来越多的PC机应用得到开发。PC机的广泛应用不但改变了我们的计算方式而且对数据采集领域也带来了翻天覆地的变化。特别是使用越来越先进的计算机技术使基于PC机的数据采集系统向着高速、高效、智能化、多功能化多样化方向发展。[2]

　　可编程控制器(PLC)是一种具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置它具有能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点但PLC在数据储存、图形显示、用户界面等方面功能较差如果将上位计算机与PLC结合起来充分利用计算机与PLC本身的资源就可以使两者实现优势互补组成高性价比的监测控制系统。因此PLC与上位机之间的串行通信是实现这一目标的关键技术。

　　图2 系统连接③自由口模式下与上位计算机通信通信协议完全由用户自己定义可任意读取PLC存储区数据成本低编程复杂对开发人员水平要求较高。其系统连接如图2所示。[3]

　　图3 通讯流程上位机在通讯过程中始终作为主机定时发送巡检指令等待从机PLC的应答。若无应答信息或应答信息校验错误系统显示通讯故障若接收到正确应答信息则系统作相应处理其通讯流程如图3所示。

　　在Windows环境下用VC提供的通讯控件MSComm编写所需串行通信程序。在应用程序中添加通讯控件它有很多重要的属性在初始化程序中必须对其进行必要设置。[3]

　　图4 通讯流程系列PLC有两种通讯模式:一种是点对点(PPI)通讯模式另一种是对用户完全开放的自由口通讯模式。PPI模式用于PLC间直接连接的通讯可以组成网络。自由口模式应用于PLC与计算机间通讯其通讯流程如图4所示。

　　在通讯过程中PLC始终作为从机等待来自主机的巡检指令若接收到错误的巡检指令则丢弃巡检信息等待下一次巡检若接收到正确的巡检指令则根据指令要求上传相应数据。[3]

　　系统以串行通讯为基础建立了基于PLC和上位机为核心的数据采集方案充分利用了PLC在开关量、模拟量和高速计数方面的强大功能和上位计算机在图形显示、数据计算、数据存储等方面的优势。相对于单片机为核心的数据采集系统本系统具有可靠性、稳定性好数据处理能力强开发时间短等优点。[3]

　　刘军海, 陆明珠, 苏启生. 一种高速多通道动态数据采集仪[J]. 自动化仪表, 1995(2):29-31.