導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘 要：當(dāng)前，信息技術(shù)不斷發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用到林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作中來。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立對林業(yè)業(yè)務(wù)管理水平的提高意義重大。因此，林業(yè)主管部門應(yīng)重視這一系統(tǒng)的研究和開發(fā)，并設(shè)計出更加專業(yè)和完善的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。重點對林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方式進(jìn)行詳細(xì)分析研究，旨在為林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：林業(yè)數(shù)據(jù)；采集統(tǒng)計；設(shè)計探討

如何實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地采集林業(yè)數(shù)據(jù)成為當(dāng)前林業(yè)管理部門亟需解決的問題。通過設(shè)計出專業(yè)的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的需求已成為必然趨勢。

1 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方式

1.1 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程分析

數(shù)據(jù)流程圖能更加簡明地將林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的流程呈現(xiàn)給用戶查看，便于用戶理解。下面主要分析系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流程以及林權(quán)操作數(shù)據(jù)流程：①頂層數(shù)據(jù)流程。該流程主要是對系統(tǒng)總體進(jìn)行描述，但是每一個模塊中的數(shù)據(jù)走向有著明顯的差異性。用戶只需登錄到林權(quán)子系統(tǒng)以及營造林子系統(tǒng)中，就能對林業(yè)數(shù)據(jù)的采集以及規(guī)劃工作進(jìn)行相應(yīng)地設(shè)計與制作。②林權(quán)操作數(shù)據(jù)流程。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較廣泛，其可以在營造林以及林權(quán)管理等多個業(yè)務(wù)項目中進(jìn)行使用。通過野外采集過程中所得到的數(shù)據(jù)，設(shè)計成實時的規(guī)劃設(shè)計圖，并關(guān)聯(lián)到本地的服務(wù)器，最終實現(xiàn)林權(quán)操作[1]。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的目的就是為了滿足林業(yè)的需求，實現(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計地圖等操作，同時將其與相關(guān)的申請表聯(lián)系，最終成為專業(yè)的設(shè)計軟件。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會對地圖以及申請表的相關(guān)信息進(jìn)行管理，其主要內(nèi)容包括地圖規(guī)劃設(shè)計、錄入申請表以及關(guān)聯(lián)圖表等內(nèi)容。通過詳細(xì)地分析林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)需求，根據(jù)林業(yè)發(fā)展的實際情況以及當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平，系統(tǒng)性地設(shè)計林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)庫具體設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)遵循相關(guān)原則，考慮到數(shù)據(jù)庫命名的規(guī)范性，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性以及擴(kuò)展性。同時，結(jié)合林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)要求，在林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中設(shè)計13張屬性數(shù)據(jù)表格，主要包括符號表、操作日志表、鄉(xiāng)鎮(zhèn)表、村表、戶表、系統(tǒng)用戶表格以及申請表格等。以概念結(jié)構(gòu)的E-B圖形將相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格創(chuàng)設(shè)出來，每張表格都要確定字段名、數(shù)據(jù)長度、類型能否為空。這些數(shù)據(jù)為實現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)功能奠定了基礎(chǔ)。

1.4 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.4.1 林業(yè)規(guī)劃設(shè)計圖的繪制工作

以ArcGIS Engine l0為基礎(chǔ)，對林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，其中最為主要的一種操作是在地圖圖層中進(jìn)行林業(yè)規(guī)劃圖形繪制，屬性點以及邊界點屬于林業(yè)規(guī)劃圖繪制的兩個主要項目。因為ArcGIS Enginel0不能完全地實現(xiàn)林業(yè)規(guī)劃設(shè)計過程中對于屬性點的繪制相關(guān)需求，因此，需要在原來系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改造與更進(jìn)，只有這樣才能保證設(shè)計出來的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與林業(yè)的實際需要相符合，要想實現(xiàn)這一目的，需要完成以下幾個方面的工作：首先，要在shp文件中確定的圖層位置上將屬性點確定下來，然后將屬性點繪制出來，同時還要給予這個屬性點相應(yīng)的編號是否能進(jìn)行修改以及提交等3個屬性；其次，在圖層上定義一個能夠加載的要素，并在要素上賦予這個繪制成的點，將要素加載在圖層上；最后，將featureMain對象釋放出來，加載到圖層文件上，最終完成相應(yīng)的屬性點的繪制工作[2]。

1.4.2 數(shù)據(jù)校驗流程

林業(yè)數(shù)據(jù)相應(yīng)的設(shè)計圖繪制好后生成相應(yīng)的地塊信息，然后需要打包數(shù)據(jù)，并在上傳數(shù)據(jù)前對已經(jīng)設(shè)置的地塊信息進(jìn)行核查，這一系列過程就屬于數(shù)據(jù)校驗工作流程。通過數(shù)據(jù)校驗工作的開展，對已經(jīng)生成的地塊內(nèi)的屬性點個數(shù)進(jìn)行核對，保證其個數(shù)與申請表的相關(guān)要求相符合。已經(jīng)存在的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會在實際工作過程中將這種功能忽略掉。在本次研究中，主要是借助判斷語句處理pointFeatures。首先，需要處理地塊的屬性，確定地塊內(nèi)部是否存在著屬性點，存在的屬性點數(shù)量有多少；其次，要處理的地塊是否與申請表相關(guān)聯(lián)，對地塊和申請表的關(guān)聯(lián)狀況進(jìn)行檢查，最終實現(xiàn)檢驗數(shù)據(jù)的目標(biāo)[3]。

2 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

在本次研究中，需要對林業(yè)數(shù)據(jù)采集的實際需求進(jìn)行綜合性的考慮，借助各種數(shù)據(jù)完成林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，最終設(shè)計并開發(fā)出相應(yīng)的系統(tǒng)，達(dá)到系統(tǒng)應(yīng)用自動化更新、圖表操作、處理數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)管理的目的。設(shè)計出來的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠有效地開展地塊規(guī)劃操作工作，同時和申請表相關(guān)聯(lián)，并提供兩種模式的登錄方式。另外，這種系統(tǒng)還建立了規(guī)劃造林以及造林設(shè)計的功能，有利于進(jìn)一步提高林業(yè)工作人員的工作質(zhì)量與效率。

3 結(jié)語

綜上所述，設(shè)計出合理的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能提升林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步提升我國林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的質(zhì)量與水平，相關(guān)人員需要加大開發(fā)力度，進(jìn)一步深入研究并不斷完善該系統(tǒng)，為林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

篇2

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 虛擬儀器 LabVIEW PCI-6013

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0170-01

本設(shè)計重點放在軟件部分，即利用數(shù)據(jù)采集卡PCI-6013獲得相應(yīng)的數(shù)字信號并傳到計算機(jī)中，再由計算機(jī)進(jìn)行相關(guān)分析、計算、輸出處理，顯示、打印、保存觀測結(jié)果。本設(shè)計采用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交換，完成一個完整的數(shù)據(jù)采集動態(tài)測量系統(tǒng)。

1 方案設(shè)計

本系統(tǒng)的整體方案設(shè)計為采用插入式數(shù)據(jù)采集卡PCI-6013獲得數(shù)字信號和NI公司提供的硬件驅(qū)動程序，在驅(qū)動程序的用戶接口Measurement&Automation Explorer中對硬件進(jìn)行必要的設(shè)置和測試，最后用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序以控制整個測量系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存盤功能。

2 數(shù)據(jù)采集卡的硬件安裝與配置

PCI-6013為插入式數(shù)據(jù)采集卡。在安裝PCI-6013數(shù)據(jù)采集卡前，要先安裝驅(qū)動軟件再把PCI-6013插入PC機(jī)的相應(yīng)接口，最后對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行測試。

進(jìn)行任務(wù)配置時，在“NI PCI-6013”上單擊右鍵彈出快捷菜單，通過NI-DAQmx選擇“Create Task”，通過箭頭方向，可分別進(jìn)行模擬信號輸入、模擬信號輸出、計數(shù)器輸入、計數(shù)器輸出、數(shù)字I/O口和傳感器等任務(wù)的設(shè)置。

接下來，通過選擇I/O類型、選擇執(zhí)行的測量或信號發(fā)生器、選擇要用的傳感器、選擇要加到該任務(wù)中的通道、增加測量的各種設(shè)置、保存任務(wù)等六步完成任務(wù)的選擇創(chuàng)建。

3 用戶界面設(shè)計

用戶界面如圖1所示，用戶需要設(shè)置的對象主要有輸入方式設(shè)置、觸發(fā)方式設(shè)置、通道選擇、采樣數(shù)、采樣率、輸出文件位置等。開關(guān)與波形顯示也要添加在前面板上，以方便用戶開關(guān)程序及觀察采集到的波形。

4 工作流程設(shè)計

總程序流程圖如圖2所示，數(shù)據(jù)采集卡讀取數(shù)據(jù)流程圖如圖3所示。按下總開關(guān)開始采集信號，數(shù)據(jù)依次輸入各通道最后由數(shù)據(jù)采集卡統(tǒng)一讀取。開關(guān)彈起，停止采集信號。

5 程序設(shè)計

數(shù)據(jù)采集設(shè)備是計算機(jī)采集外部設(shè)備數(shù)據(jù)的關(guān)鍵器件，如何從采集卡讀取數(shù)據(jù)是虛擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首要涉及的問題。由程序控制數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)的讀取。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集VI步驟如下：（1）使用DAQmx Create Channe l.vi創(chuàng)建一個模擬輸入電壓通道；（2）添加For Loop循環(huán)以保證循環(huán)采集；（3）調(diào)用DAQmx Timing.vi，將其采樣時鐘頻率設(shè)置為輸入waveform的采樣頻率，并將采樣模式設(shè)置為Finite Samples；（4）調(diào)用DAQmx Start Task.vi；（5）調(diào)用DAQmx Read.vi；（6）調(diào)用DAQmx Stop Task.vi；（7）調(diào)用DAQmx Clear Task.vi；（8）添加一波形指示，并在流程圖中把它與DAQmx Read.vi的date端口連接起來。

6 結(jié)語

數(shù)據(jù)采集是LabVIEW的應(yīng)用之一。本設(shè)計采用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序，驅(qū)動PCI-6013插入式數(shù)據(jù)采集卡，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交換。開發(fā)NI公司的PCI-6013插入式數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序，組成了一個完整的動態(tài)測量系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]唐光榮，李九齡，鄧麗曼.微型計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2]陳紅.數(shù)據(jù)采集方法.北京：中國審計出版社，2001.

[3]肖忠祥.數(shù)據(jù)采集原理.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

篇3

關(guān)鍵詞：STM32F103，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信

 

仿真駕駛模擬器是機(jī)械、電子及計算機(jī)技術(shù)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，該系統(tǒng)由駕駛室與電動伺服裝置組成的仿真駕駛單元，計算機(jī)、投影機(jī)和環(huán)形幕組成顯示單元及駕駛數(shù)據(jù)采集模塊單元組成。仿真駕駛模擬器除可進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練外，還具有汽車駕駛技能形成性評價、個性化培訓(xùn)計劃、交通事故經(jīng)典案例教學(xué)、駕駛案例性測評等的汽車駕駛應(yīng)用培訓(xùn)教學(xué)。論文格式。論文格式。其中數(shù)據(jù)采集單元實時采集仿真駕駛室內(nèi)的各操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳送到上位機(jī)，上位機(jī)通過汽車動力學(xué)模型及當(dāng)前路況信息計算出當(dāng)前速度、加速度、方向、位置等信息作為計算機(jī)實時生成圖象和控制電動伺服缸動作依據(jù)，同時依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)完成對駕駛行為過程回放、行為分析、技能等綜合評估。

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計

如圖1所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由各檢測模塊及檢測電路、單片機(jī)、采集芯片、通信接口和上位機(jī)組成。其中采集芯片是系統(tǒng)的核心部件，采用ARM核心的STM32F103芯片，采集芯片控制系統(tǒng)的變速器、轉(zhuǎn)向盤、加速踏板及各種開關(guān)等的位置狀態(tài)，包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存取、時間參數(shù)設(shè)置與主機(jī)通信等。時鐘信號也是由采集芯片產(chǎn)生，定時對采集芯片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號，使主單片機(jī)完成一次數(shù)據(jù)采集，然后又進(jìn)入休眠狀態(tài)。其中轉(zhuǎn)向裝置采用光電編碼器和現(xiàn)場可編程邏輯正列（FPEG）組成數(shù)字式傳感器，通過RS232與STM32通信。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作時，對模擬數(shù)據(jù)首先要通過放大器對信號進(jìn)行處理后傳送到STM32F103的ADC模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，對開關(guān)量和數(shù)字傳感器信號通過I/O或通信接口傳送到STM32F103，最后采集來的信號按照一定的通信協(xié)議發(fā)送到上位機(jī)處理。

圖1 汽車模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計

2 硬件設(shè)計

仿真駕駛室內(nèi)的需要檢測各種模擬裝置的信號。這些狀態(tài)根據(jù)采用的傳感器可分為三類：數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。

2.1 模擬量的采集

加速踏板、離合器踏板和行車制動踏板（三踏板）的踏板行程分別反映供油量大小、離合器結(jié)合程度及制動力大小，所以傳感器應(yīng)采集出的是連續(xù)變化的量，即是模擬量。模擬量的采集要去抗干擾能力強(qiáng)，在設(shè)計中選擇了線性位移傳感器與三踏板的機(jī)械連接組成。線性位移傳感器的阻值變化特性為直線型，能夠準(zhǔn)確反映三踏板行程的大小。

STM32 核心為CORTEX-M3，內(nèi)部集成了2個1Msps12bit的獨立ADC，2個ADC前端由兩個多路切換器組成16路的模擬輸入通道，并將每個模擬輸入通道的結(jié)果存入對應(yīng)的16個A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADDR）中。并且內(nèi)部高達(dá) 72MHZ的主頻，高達(dá)1.25DMIPS/MHZ的處理速度，ADC最高速采樣的時候需要1.5+12.5個ADC周期，高速的DMA傳輸功能，靈活強(qiáng)大的4個TIMER等。加速踏板、離合器踏板和行車制動踏板模擬信號經(jīng)多路模擬開關(guān)和信號調(diào)理電路經(jīng)相應(yīng)的控制電路與ADC0、ADC1和ADC2三個模擬通道相連，完成對信號的采樣與轉(zhuǎn)換。

2.2 開關(guān)量采集

模擬的操作有大量的開關(guān)量信號。組合開關(guān)、點火開關(guān)等采用EQ153型實車開關(guān)來實現(xiàn)仿真駕駛的開關(guān)操作功能，在實車開關(guān)上都有微動開關(guān)，主芯片可通過光電隔離器與微動開關(guān)相連，提取開關(guān)量，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平進(jìn)行處理。變速器采集模塊采用兩個PCB電路板構(gòu)成變速器模擬裝置，一個PCB電路板裝有4對發(fā)光二極管和光敏三極管，一對放光二極管和光敏三極管構(gòu)成一路采集，固定于變速器外殼內(nèi)與機(jī)械結(jié)合采集檔位桿操作動作，變速器采集模塊與主控板I/O采集接口連接，當(dāng)有檔位使能動作時，主控單片機(jī)要實時采集到變速器的使能動作。手制動采集模塊選用行程開關(guān)模擬，采集手制動動作，行程開關(guān)安裝于手制動控制桿底側(cè)，手制動采集模塊接線端子與主控板I/O接口連接，主控板能實時采集到手制動操作使能。

2.3轉(zhuǎn)向盤關(guān)電編碼設(shè)計

轉(zhuǎn)向盤度采集模塊采集轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)的角度、方向?？紤]在實際駕駛中轉(zhuǎn)向盤要求有一定的間隙，在采集時，采集精度要低，所以選用了以光電編碼為原理的碼盤檢測機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向立柱連接用于模擬轉(zhuǎn)向裝置，光電編碼為750個脈沖/圈，將轉(zhuǎn)向盤的角位移轉(zhuǎn)換為電脈沖輸出。光電編碼單獨采用現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA不僅具有高精度的同步傳輸能力，而且具有速度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點。如圖2所示，由光電編碼器輸出的A相、B相和Z相脈沖信號經(jīng)光電耦合器抑制傳輸過程中的高頻噪聲信號后送入FPGA處理器，在FPGA中按照倍頻和鑒別方向設(shè)置等進(jìn)行計數(shù)處理，得到實時脈沖數(shù)，最后通過RS232與采集芯片通信，并傳輸?shù)街骺匦酒琒TM32F103。

圖2 轉(zhuǎn)向盤光電編碼硬件設(shè)計

2.3 與主機(jī)的通信接口

由于數(shù)據(jù)采集單元與上位機(jī)的主控室距離較長，所以采用傳輸距離可達(dá)1000多米，傳輸速率10Mbs的RS485總線通信標(biāo)準(zhǔn)。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片，接口設(shè)計如圖3所示。論文格式。

圖3 通信接口連接圖

3軟件設(shè)計

模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中，應(yīng)完成多路模擬信號的采集和轉(zhuǎn)換，在上位機(jī)指令下將采集到的數(shù)據(jù)按一定的通信協(xié)議向上位機(jī)發(fā)送，并根據(jù)上位機(jī)下傳的各種輸出信號直行相應(yīng)的操作并開始下一次數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)儲存在采集系統(tǒng)的存儲器中，等待上位機(jī)的上傳指令。按照采集任務(wù)，主程序可分為多路AD轉(zhuǎn)換模塊、RS485通信模塊和中斷服務(wù)程序模塊，軟件流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3.1 AD信號采集程序片段及注釋

ADC1->CR2.B.ADON = 1; //開啟ADC

ADC1->SMPR1.W= 0; //設(shè)置每個通道的采樣時間

ADC1->SQR1.W= 0; //設(shè)置序列轉(zhuǎn)換長度和通道

ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //掃描模式開啟

ADC1->SQR1.B.L= 5; //轉(zhuǎn)換長度為6

ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA

ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部觸發(fā)信號

ADC1->CR2.B.CAL= 1; //開始ADC校準(zhǔn)

3.2通信接口程序片段及注釋

與上位機(jī)的通信模塊使用了兩個中斷，分別用于接收和發(fā)送中斷。通信模塊中還需設(shè)置破特率BRR。

USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //設(shè)置波特率

USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模塊

USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模塊發(fā)送功能

USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模塊接收功以

USART1->CR3.B.DMAT= 1; //發(fā)送使用DMA方式

USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模塊發(fā)送完成中斷

USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模塊接收中斷

NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中斷

NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA結(jié)束中斷

4 結(jié)束語

本文闡述了汽車仿真駕駛模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，經(jīng)實踐表明，STM32主控芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運算和處理能力，保證了汽車仿真模擬駕駛器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠以高精度和高準(zhǔn)確度工作，完成對模擬器數(shù)據(jù)的采集。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫洪波等.TMS320C5000系列DSP系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

[2]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.

[3]張志勇.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)[J].應(yīng)用能源技術(shù),2009,10:36-38.

篇4

【關(guān)鍵詞】DSP；數(shù)據(jù)采集；CCS；TM320F2812

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度已經(jīng)迅速提高。越來越多的工廠生產(chǎn)逐漸改造了原有的手動控制，取而代之的是利用控制技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)的自動進(jìn)行。這給工業(yè)生產(chǎn)帶來了變了和效率，也給工人帶來了輕松，生產(chǎn)質(zhì)量也逐步提高。自動化的發(fā)展離不開信息工業(yè)的迅速發(fā)展和進(jìn)步。只有獲取工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種所需信息，并經(jīng)過一定的分析和判斷，獲得工業(yè)生產(chǎn)的準(zhǔn)確控制。這就需要有對應(yīng)的系統(tǒng)對過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。具體的說就是自動化要把工業(yè)現(xiàn)場運用的各種傳感器檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析。這可以對工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控和及時的進(jìn)行故障診斷。因此數(shù)據(jù)采集是工業(yè)自動化的重中之重，其次是對數(shù)據(jù)的傳輸和處理等。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，在整個工業(yè)生產(chǎn)中必不可少，它是一種對模擬量進(jìn)行檢測的裝置。工作原理是把檢測信號送到處理系統(tǒng)，根據(jù)需要進(jìn)行分析和提取。計算機(jī)接受的是數(shù)字量信號，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般要進(jìn)行模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。我們所要考慮的是數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和進(jìn)程。一般不應(yīng)該出現(xiàn)信號的嚴(yán)重失真和干擾，同時不應(yīng)該出現(xiàn)數(shù)據(jù)的較大滯后，這些對工業(yè)生產(chǎn)和監(jiān)控都有嚴(yán)重的影響。所以高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究具有重要意義。

微電子技術(shù)的發(fā)展對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。模數(shù)轉(zhuǎn)換精度、采樣率、通道數(shù)、分辨率都越來越高，這些在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中是重要參數(shù)。以前多數(shù)用單片機(jī)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而且單片機(jī)的位數(shù)也在加大，近幾年DSP的運用也較為常見。在測控方面，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)逐步用一個芯片代替，可以完成數(shù)據(jù)的采集和分析。為實現(xiàn)單一芯片數(shù)據(jù)處理的部分不足，采用DSP越來越受到重視，對DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究十分必要。

1 基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案

對系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，是整個環(huán)節(jié)的主要部分。總體方案可以直接對系統(tǒng)的構(gòu)成、特征、性能等結(jié)構(gòu)做基本的介紹。

1.1處理器

處理器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，要能達(dá)到數(shù)據(jù)處理的實時性和不失真，同時精度還要要求較高。目前運用較多的是TI公司的TMS320系列F2812芯片，它具有很高的性價比。在工業(yè)控制現(xiàn)場被廣泛使用，而且精度和運算速度較快。它的基本性能大致有：

（1）32位處理器，中斷響應(yīng)迅速，兼容一些匯編語言；

（2）采用CMOS技術(shù)，主頻可達(dá)150MHz；

（3）可以在線仿真，仿真模式較為先進(jìn)；

（4）含有多個存儲，16位的128KB閃存；

（5）有一些看門狗和定時器的各模塊；

（6）低耗能，較為節(jié)能，支持各種空閑、等待、掛起模式；

（7）10位雙向的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高，精度高；

（8）有與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的各種模塊，如串行通訊模塊、外設(shè)模塊、數(shù)字端口模塊、CAN控制模塊。

1.2 處理器通信

在通信設(shè)計中，有較多的通信電纜。考慮最多的是用RS485通信和CAN總線通信。比較這兩種方式的總線特點，CAN總線在DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有較大優(yōu)勢。在網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點都可以根據(jù)優(yōu)先權(quán)向總線發(fā)送信息；沒有地址編碼那么麻煩，不同節(jié)點可以得到相同數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性比較強(qiáng)，有較好的冗余系統(tǒng)，可靠性得到保證；CAN可以在節(jié)點出現(xiàn)錯誤的時候自動關(guān)閉數(shù)據(jù)的輸出，而且具有良好的通信協(xié)議，開發(fā)容易；同時CAN總線具有很強(qiáng)的抗干擾能力、結(jié)構(gòu)簡單。DSP本身含有CAN控制模塊，這對系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計提供便利。

1.3 上位機(jī)軟件

組態(tài)軟件是在工業(yè)控制中經(jīng)常通用的開發(fā)軟件，已經(jīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。對一些標(biāo)準(zhǔn)的模塊之間進(jìn)行組態(tài)和編程即可實現(xiàn)高可靠性的專業(yè)控制程序，通過上位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控，通用性較高。組態(tài)軟件一般有專業(yè)的軟件開發(fā)人員開發(fā)的，經(jīng)過了工業(yè)現(xiàn)場的無數(shù)次測試，質(zhì)量較為穩(wěn)定，這可以作為上位機(jī)控制程序的主要軟件工具。

1.4 PC和DSP接口

采用串行通訊方式，主要是通信簡單、成本低，只需要一根傳輸線、而且可以實現(xiàn)雙向信息傳送，對遠(yuǎn)距離的通信較為合適。

現(xiàn)在已經(jīng)選用TMS320F2812DSP芯片作為處理器，各個處理器采用CAN總線通信，在上位機(jī)進(jìn)行程序編寫，采用串行通訊的方式連接DSP和PC機(jī)，把現(xiàn)場的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息傳送到PC機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場的實時監(jiān)控。

2 硬件設(shè)計

2.1 電源的電路和復(fù)位電路設(shè)計

TMS320F2812DSP芯片的工作需要flash電壓3.3V和內(nèi)核電壓1.8V兩部分，對電源較為敏感。在DSP系統(tǒng)的電源設(shè)計中TPS67D301可以雙路輸出和單獨供電，剛好可以滿足所需電壓的兩部分，較為適合，而且它能夠自身產(chǎn)生復(fù)位信號，紅色部分即為復(fù)位電路。

2.2 JTAG下載口電路的設(shè)計

在設(shè)計中，需要在DSP的端口設(shè)計電路對JATG下載進(jìn)行干擾抑制，這是較為重要的部分。

2.3 通訊電路設(shè)計

對于通訊電路主要包括兩種接口的電路設(shè)計，一是CAN總線電路，另一種是串口通信電路。前面已經(jīng)根據(jù)總線特點選擇CAN總線。設(shè)計中采用符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的MAX232芯片。DSP和RS232通過74LS245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

3 軟件設(shè)計

對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要包括以下幾個方面：

（1）考慮DSP時鐘脈沖，這需要時鐘模塊實現(xiàn)；通過軟件可以實現(xiàn)外設(shè)時鐘，系統(tǒng)可靠性提高；

（2）避免DSP的外界嚴(yán)重干擾，程序被打斷，造成系統(tǒng)工作不夠順暢，需要設(shè)計“看門狗”軟件；

（3）DSP提供了較多的通用I/O口，而且有些接口可以復(fù)用，所以需要對I/O進(jìn)行軟件設(shè)計；

（4）過程控制中，中斷是必不可少的，需要對中斷系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計；

（5）組態(tài)和DSP協(xié)議；

（6）數(shù)字信號和模擬信號需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需要對此進(jìn)行軟件設(shè)計；

（7）CAN總線的運用少不了接口的軟件設(shè)計。

4 結(jié)束語

文章對DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做出了基本的分析，提出了總體方案，并對其硬件設(shè)計進(jìn)行研究，設(shè)計出各部分電路。并考慮了軟件設(shè)計的各個方面，對整體系統(tǒng)的設(shè)計起到一定的指引作用。

參考文獻(xiàn)：

篇5

【關(guān)鍵詞】虛擬儀器;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)采集卡;連續(xù)實時采集

1、引言

虛擬儀器這一概念，最初是美國NI公司在上世紀(jì)八十年代中期提出的，其實質(zhì)是將計算機(jī)作為統(tǒng)一的儀器硬件平臺，利用計算機(jī)在運算、存儲、調(diào)用、顯示、管理等方面的智能化功能，將傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能以及控制面板軟件化，從而構(gòu)建出一套同傳統(tǒng)儀器相同，同時具備計算機(jī)智能的虛擬儀器系統(tǒng)。同傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器有效的將儀器廠家定義的儀器功能轉(zhuǎn)化為用戶自定義儀器功，能更好的滿足用戶需求，在數(shù)據(jù)的測量和處理方面速度更快，且能進(jìn)行更為復(fù)雜的計算和測試，并且將所有的測試工功能、面板控件都進(jìn)行了軟件化，使用起來更為方面，價格更為低廉，更新速度更快，技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時間少、集成能力強(qiáng)。因此，虛擬儀器技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，便迅速引領(lǐng)了測試測量行業(yè)的發(fā)展潮流。下面，本文基于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的需求，采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計了一套基于生態(tài)環(huán)境的，高速、高精度、連續(xù)實時的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計

基于虛擬儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個部分，其中下位機(jī)是直接控制相關(guān)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備，一般是PLC/單片機(jī)等；上位機(jī)則是能夠直接發(fā)出操控命令的計算機(jī)，通常是PC機(jī)。上位機(jī)和下位機(jī)之間，通過軟件進(jìn)行聯(lián)結(jié)，組建成整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本方案所設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要是為了對農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實時連續(xù)監(jiān)測，因此監(jiān)測對像選擇為生態(tài)環(huán)境因子。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速度，本方案采用串口總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)采集終端與下位機(jī)，下位機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。整個系統(tǒng)硬件包括：監(jiān)測生態(tài)環(huán)境因子的溫度、濕度、光照度、雨量度傳感器；提供數(shù)據(jù)信號采樣、輸入、調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、修正以及通信的數(shù)據(jù)采集模塊；提供數(shù)據(jù)處理功能的個人計算機(jī)；肩負(fù)通信功能的串口通信模塊；肩負(fù)數(shù)據(jù)存儲功能的磁盤陣列模塊。

整個系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器采集采集數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換、修正，將數(shù)據(jù)傳輸入計算機(jī)中進(jìn)行處理，最后輸出顯示、存儲或者打印。

3、軟件設(shè)計

硬件結(jié)構(gòu)是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，軟件是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能實現(xiàn)的工具。

3.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計

目前常用的虛擬儀器軟件設(shè)計工具為LabVIEW，為了提高軟件的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，本方案也采用LabVIEW作為軟件設(shè)計工具來架構(gòu)本系統(tǒng)的相關(guān)軟件。由于生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)對于農(nóng)業(yè)應(yīng)用有著極為重要的意義，必須保證其完整性，因此本方案數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件中，對于數(shù)據(jù)的傳遞采用隊列方式進(jìn)行，分別利用隊列函數(shù)編寫傳送采集數(shù)據(jù)和讀取采集數(shù)據(jù)的子程序。對于負(fù)責(zé)串口通信的函數(shù)，則采用較為通用的VISA函數(shù)來實現(xiàn)。分別包括對串口資源的設(shè)置，如波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、流方式等；數(shù)據(jù)采集指令的發(fā)送，包括溫度數(shù)據(jù)采令指令、濕度數(shù)據(jù)采集指令、光照度數(shù)據(jù)采集指令、雨量數(shù)據(jù)采集指令四個方面，為了增加數(shù)據(jù)采集的實時性和連續(xù)性，四個通道的數(shù)據(jù)采集指令，都采用While循環(huán)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行，采集間隔時間預(yù)設(shè)三種模式：5分鐘、15分鐘、30分鐘；獲得數(shù)據(jù)的分離和保存，并判斷相應(yīng)數(shù)據(jù)傳感器是否正常工作。除此之外，對于用戶面板，需要分別設(shè)計串口資源選擇工具、數(shù)據(jù)采集間隔時間設(shè)置工具、數(shù)據(jù)保存方式設(shè)置工具，并建立四個工作狀態(tài)指示器，分別顯示溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、雨水量傳感器是否正常工作。

3.2 實時顯示窗口設(shè)計

實時顯示窗口主要任務(wù)是顯示四個通道所采集的實時數(shù)據(jù)，本方案采用曲線圖形進(jìn)行顯示，在同一面板內(nèi)建立四個窗口，運用Build Array函數(shù)對采集到的溫度、濕度、光照度、雨水量四組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再同Waveform Chart連接，最終Stack Plots顯示四組數(shù)據(jù)的曲線。為了便于曲分，四組數(shù)據(jù)的曲線，分別以不同顏色進(jìn)行顯示，并建立相應(yīng)函數(shù)和控件，設(shè)置曲線刷新模式和顯示模式。

4、數(shù)據(jù)存儲構(gòu)件

本方案所設(shè)計的基于虛擬儀器技術(shù)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，需要同時對溫度、濕度、光照度、雨水量四組數(shù)據(jù)進(jìn)行實時、連續(xù)、高速的采集，因此需要大容量高速存儲系統(tǒng)的支持，在這兒我們采用RAID將多個獨立的物理硬件進(jìn)行組合，形成一個龐大的邏輯硬盤的辦法，以提高整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲性能。

為了進(jìn)一步減少磁盤空間的占用量，同時保證存儲數(shù)據(jù)的正確性，本系統(tǒng)在存儲數(shù)據(jù)時，采用時間順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲。一方面，對四個通道的實時數(shù)據(jù)按時間順序進(jìn)行連續(xù)存儲，另一方面根據(jù)設(shè)定時間進(jìn)行觸發(fā)，由系統(tǒng)對一個時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，如求平均數(shù)，最大值，最小值等，然后再對這些計算處理結(jié)果進(jìn)行保存。

5、結(jié)束語

本系統(tǒng)采用四通道并行采集的方式，能同時實現(xiàn)溫度、濕度、光照度、雨水量的實時采集，并利用上位機(jī)的計算、處理功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示；同時采用串口通信方法，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的高速傳輸；磁盤陣列更為龐大的數(shù)據(jù)量提供了強(qiáng)大的存儲性能，有效的保證了數(shù)據(jù)的有效性和完整性。此外，基于LabVIEW平臺所架構(gòu)的軟件系統(tǒng)，有效的實現(xiàn)了軟件的擴(kuò)展性和兼容性，給用戶提供了友好的操作界面和強(qiáng)大的功能支撐。通過數(shù)據(jù)傳感器的更換和采集因子的擴(kuò)展，可以很好的滿足工程、農(nóng)業(yè)、科技等眾多領(lǐng)域?qū)崟r監(jiān)測的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]楊樂平,李海濤.虛擬儀器技術(shù)概論[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

篇6

生產(chǎn)調(diào)度是指產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，基于生產(chǎn)的各種約束，實現(xiàn)材料、人力、機(jī)器等資源共享的合理配置和使用，通過對共享資源的有效分配，實現(xiàn)預(yù)設(shè)生產(chǎn)指標(biāo)的最優(yōu)化，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)是指生產(chǎn)線上的所有數(shù)據(jù)，把生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息提供給工程師和管理人員，在改進(jìn)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)流程的同時更新相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。2）質(zhì)量數(shù)據(jù)。質(zhì)量數(shù)據(jù)是生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是產(chǎn)品在生產(chǎn)線的質(zhì)量信息。質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)線的合格率、工位好品和壞品的數(shù)量、產(chǎn)品合格率、壞品缺陷的種類等，質(zhì)量數(shù)據(jù)龐大且種類繁多。由于質(zhì)量數(shù)據(jù)是生產(chǎn)線管理、維護(hù)、改良的第一手資料，因此要重視質(zhì)量數(shù)據(jù)的可靠性、真實性、實時性。3）物料數(shù)據(jù)。物料數(shù)據(jù)是物料分配和物料供給的數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率有重要的影響作用，因此要嚴(yán)格控制物料發(fā)放和物料裝配，充分保障物料數(shù)據(jù)的實時性。

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案

采集系統(tǒng)采用生產(chǎn)調(diào)度的系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集和存儲，以及和下級生產(chǎn)系統(tǒng)互相連接，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集。采集系統(tǒng)通過圖形化對生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和控制，這種圖形化模式可以提供實時的生產(chǎn)趨勢圖，為公司生產(chǎn)狀況的具體分析提供全面的歷史數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)報表的便捷查詢還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和全局化的同步確認(rèn)。

2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的內(nèi)容采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要是各個生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，主要采集內(nèi)容如下：1）空分/DCS氣化/航天爐的控制系統(tǒng)；2）罐區(qū)DCS/乙二醇的控制系統(tǒng)；3）熱電DCS控制系統(tǒng)；4）脫鹽水PLC的控制系統(tǒng)；5）循環(huán)水PLC的控制系統(tǒng)；6）110KV變電所的后臺數(shù)據(jù)；7）地磅電腦的計量裝置。

2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組織2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能1）通信接口：通信接口要配置Client、anybus和OPC2.0Server進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。2）采集服務(wù)器：采集服務(wù)器要內(nèi)置Client和OPC2.0Server對各個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，并且建立關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歷史和實時趨勢圖，以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)交錯的歷史和實時趨勢圖，使關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化一目了然。不僅如此，采集服務(wù)器還要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的同步報警功能和報表分析功能。3）應(yīng)用服務(wù)器：應(yīng)用服務(wù)器要對數(shù)據(jù)服務(wù)器上的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、分類、排序，并二次處理實時數(shù)據(jù)，把處理數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。實時數(shù)據(jù)的二次處理可以提供工藝的流程圖、歷史的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報警信息、機(jī)泵的運行情況等具體信息。4）調(diào)度工作站：調(diào)度工作站主要進(jìn)行調(diào)度和管理，不僅可以查看生產(chǎn)流程的組態(tài)畫面、設(shè)備運行情況、報警信息和實時數(shù)據(jù)，還可以查詢歷史數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的趨勢圖、實時數(shù)據(jù)的趨勢圖。5）WEB服務(wù)器：WEB服務(wù)器主要對應(yīng)用服務(wù)器上處理后的二次數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過關(guān)系表的建立，對數(shù)據(jù)進(jìn)行三次處理。數(shù)據(jù)的三次處理能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)高級檢索等，并且利用第三方工具，完成數(shù)據(jù)庫接口的建立和訪問權(quán)限系統(tǒng)的設(shè)定。6）生產(chǎn)部門的客戶機(jī)：生產(chǎn)部門的客戶機(jī)不僅可以通過IE瀏覽器的使用，訪問WEB服務(wù)器，對相關(guān)的數(shù)據(jù)、報表、狀態(tài)圖等進(jìn)行查詢和檢索，還可以利用防火墻把客戶機(jī)連接到調(diào)度網(wǎng)上，基于Web/Client的技術(shù)對實時數(shù)據(jù)的狀態(tài)圖進(jìn)行直接查看。

3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用功能

篇7

首先是開發(fā)框架的構(gòu)成。開發(fā)者在開發(fā)的過程中，把Android系統(tǒng)自身的開源性、開放性特點充分的發(fā)揮出來，在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的嵌入式開發(fā)。利用現(xiàn)階段的移動終端的普及化，提高設(shè)備的可操作性，把開發(fā)的過程分為以下幾個層次：底層操作系統(tǒng)層、中間件層、應(yīng)用程序框架層以及應(yīng)用程序?qū)?。其次就是前期的平臺搭建準(zhǔn)備?；贏ndroid平臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)的研發(fā)是一種應(yīng)用程序開發(fā)類，這種應(yīng)用程序的實現(xiàn)語言是Java技術(shù)，技術(shù)的使用平臺是移動智能終端，也是智能型手機(jī)、平板等移動設(shè)備。在開發(fā)的過程中，要基于Android平臺搭建一個適合自己軟件的開發(fā)環(huán)境，需要以下的開發(fā)工具和程序的開發(fā)包：包括JDK、JDK是提供Java編譯環(huán)境的基本條件。在最新版本的JDK中自動包含了JRE，這為Java的運行提供了一定的環(huán)境。除此之外，就是Eclipse，這是Java的IDE的一種開發(fā)工具。最后就是具體的環(huán)境搭建流程。進(jìn)行了前期的開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備階段之后，就要構(gòu)建一個具體的環(huán)境搭建流程，要基于PC版Windows操作系統(tǒng)來進(jìn)行一定的桌面開發(fā)，在開發(fā)的過程中要注意以下的問題；在進(jìn)行Android平臺開發(fā)過程中，以及相關(guān)的環(huán)境搭建中，其使用的JDK工具以及Eclipse環(huán)境，必須嚴(yán)格的按照相關(guān)順序進(jìn)行工作，并要做好一定的檢查工作，避免在使用的過程中中出現(xiàn)錯誤。

2、具體的功能模塊設(shè)計由于該系統(tǒng)的主要作用就是要進(jìn)行一些

地理數(shù)據(jù)的實踐采集作業(yè)，所以在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計的時候，采集終端的主要應(yīng)用平臺以下面幾種模塊為主：2.1數(shù)據(jù)管理模塊數(shù)據(jù)管理模塊就是要把提供相關(guān)的地圖、底圖以及圖層的各種數(shù)據(jù)的采集加載功能，這種功能一定要支持自定義瓦片地圖的疊加功能，這樣就可以把數(shù)據(jù)有效的融合多圖層信息，讓采集數(shù)據(jù)變得更加可視化，對于采集作業(yè)人員的實際操作有著很大的幫助，可以有效的提高目標(biāo)地理環(huán)境數(shù)據(jù)的采集情況。2.2地圖操作模塊地圖操作模塊就是要提供在終端顯示的地圖操作的基本功能。2.3數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集就是基于要進(jìn)行作業(yè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)的各種動態(tài)信息的采集與實時編輯信息的相關(guān)功能?？梢愿鶕?jù)作業(yè)目標(biāo)的點狀、線狀以及面狀屬性，來進(jìn)行相對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與匹配的格式。2.4數(shù)據(jù)編輯模塊數(shù)據(jù)編輯模塊，是在己采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)的瀏覽數(shù)據(jù)、添加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)以及查詢和刪除數(shù)據(jù)等具體操作功能。2.5路徑導(dǎo)航模塊根據(jù)基礎(chǔ)位置展開的相關(guān)目標(biāo)區(qū)域以及導(dǎo)航的實際功能，它主要分為數(shù)據(jù)采集目標(biāo)區(qū)域路徑導(dǎo)航、采集作業(yè)區(qū)軌跡顯示以及相關(guān)的位置數(shù)據(jù)導(dǎo)航驗證功能等。如圖1所示。

3、關(guān)鍵性技術(shù)問題

首先是校正影像圖與底圖加載時的具體的坐標(biāo)系統(tǒng)一的實際問題。在實際的操作過程中，為了讓給工作人員方便對相同位置的實際的地理信息環(huán)境進(jìn)行核實更新，要把前期采集到最新數(shù)據(jù)以及圖層應(yīng)用到和他對應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)底圖中去，并且要全部的加載到操作系統(tǒng)中。但是在實際的應(yīng)用操作過程中因為不同時間批次的數(shù)據(jù)采集作業(yè)所使用過的具體的遙感影像校正圖是不一定相同的，這也就直接導(dǎo)致了在進(jìn)行一系列的切片處理過程過的最后數(shù)據(jù)采集疊加圖就會出現(xiàn)坐標(biāo)系不標(biāo)準(zhǔn)、不統(tǒng)一的實際情況，意味著不同時間、批次進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，不利于實際的比對數(shù)據(jù)以及發(fā)現(xiàn)相關(guān)的變化規(guī)律。其次是對相關(guān)的新增目標(biāo)數(shù)據(jù)的符號涂鴉以及入庫匹配的實際問題。對于在進(jìn)行相關(guān)的新增數(shù)據(jù)的采集過程中，操作人員會涉及到具體的符號匹配問題，但是在實際的符號數(shù)據(jù)庫中操作人員是不能找到與之匹配的對應(yīng)標(biāo)識的，所以操作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時候，要把新采集到的數(shù)據(jù)與對應(yīng)的目標(biāo)進(jìn)行手工涂鴉來標(biāo)定特點的符號，如果在實際的操作過程中操作人員沒有及時進(jìn)行工涂鴉符號或者沒有把新增的符號進(jìn)行入庫，就會直接導(dǎo)致新增采集數(shù)據(jù)的最終混亂以及涂鴉符號的無序匹配狀況的發(fā)生。最后是相關(guān)的服務(wù)專題地圖快速生成的實際問題。在實際的操作過程中，因為操作人員采集到的作業(yè)目標(biāo)數(shù)據(jù)包含著具體的位置信息，則會針對具體的服務(wù)專題圖生成實際的各種需求，通過系統(tǒng)的分析就可迅速的匹配對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)以及底圖信息。

4、結(jié)語

篇8

關(guān)鍵詞 虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)存儲；LabWindows

中圖分類號TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）108-0211-02

虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計算機(jī)輔助測試（CAT）領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。它解決了傳統(tǒng)儀器設(shè)備面臨的許多難題，改善了傳統(tǒng)儀器設(shè)備配套固定、應(yīng)用狹窄、功能單一的缺點，虛擬儀器系統(tǒng)可以靈活地應(yīng)用于各種測量控制環(huán)境，而且實現(xiàn)了功能用途多元化，可以從軟件方面改善許多傳統(tǒng)儀器設(shè)備無法實現(xiàn)的功能[2]。本文應(yīng)用虛擬儀器開發(fā)平臺LabWindows開發(fā)了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)不僅具有一定的實用價值，也有很大的功能擴(kuò)展性，只需知道采集板卡的基本參數(shù)，用戶就可以自行設(shè)計程序，實現(xiàn)其他功能。

1系統(tǒng)總體方案選擇

綜觀目前國內(nèi)外虛擬儀器開發(fā)的現(xiàn)狀，虛擬儀器總體結(jié)構(gòu)有以下兩種形式：

1）系統(tǒng)集成式虛擬儀器系統(tǒng)：將測試儀器儀表設(shè)計成為PC機(jī)的I/O插卡，直接插入計算機(jī)的I/O擴(kuò)展槽中，這樣可將不同儀器儀表集成在一個系統(tǒng)內(nèi)，從而大大降低成本。所有的這些儀器插卡均在符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的軟件支持下供用戶操作，共享計算機(jī)資源。因此這樣的系統(tǒng)具有成本上的優(yōu)勢，儀器插卡具有很強(qiáng)的抗干擾能力，在虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用十分廣泛；

2）基于總線技術(shù)式虛擬儀器系統(tǒng)：此類虛擬儀器則是做成具有總線結(jié)構(gòu)的測試儀器的主機(jī)板，在總線底板插槽上插入模擬量輸入/輸出、數(shù)字量輸入/輸出、頻率或脈沖量輸入/輸出等功能插件，可組成具有不同規(guī)模和功能的測試系統(tǒng)，測控機(jī)箱與計算機(jī)通過互連總線相連，各測試設(shè)備與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)場總線相連，從而構(gòu)成一個自動測控系統(tǒng)。這類虛擬儀器由于采用標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較靈活方便，可以連接多種設(shè)備，而且其測控機(jī)箱獨立，可以減少干擾，具有較高的精度。但系統(tǒng)成本較高并且在跨總線連接設(shè)備時會增加軟件開發(fā)的工作量。

綜合比較上述兩種方案的優(yōu)缺點，考慮到設(shè)計要求和成本等因素，本次虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計采用plug-in DAQ的硬件平臺，即以標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)為基本框架平臺，通過插入數(shù)據(jù)采集卡獲得具有信號的輸入/輸出功能的硬件平臺，利用不同的軟件模塊實現(xiàn)不同的功能。本方案的優(yōu)點是成本較低，軟件決定系統(tǒng)的功能，真正體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性和成本較低的優(yōu)勢。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件平臺選用PC機(jī)為總體框架，數(shù)據(jù)采集卡為UN105N型A/D多功能數(shù)據(jù)采集卡，虛擬儀器系統(tǒng)運行環(huán)境為WINDOWS XP，開發(fā)語言選擇為LabWindows。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序主要是利用C語言進(jìn)行編程，借助Labwindows進(jìn)行界面設(shè)計，實現(xiàn)了三路數(shù)據(jù)的高速采集，各通道數(shù)據(jù)和波形顯示，數(shù)據(jù)存儲及打印的功能。系統(tǒng)軟件程序采用模塊化設(shè)計思想，主要由四個部分組成，分別是采集函數(shù)、顯示函數(shù)、儲存函數(shù)以及打印函數(shù)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中，硬件選用的是優(yōu)采公司UA105N型多功能數(shù)據(jù)采集卡，由于該卡未帶WINDOWS下驅(qū)動，沒有Win32接口函數(shù)供調(diào)用。故在編程時需要自己編寫采集代碼。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集控制有多種方法，分別說明如下：

1）軟件觸發(fā)，軟件通道選擇：這種方法是由程序指令觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由程序指令任意選擇A/D轉(zhuǎn)換板采樣通道，是一種比較靈活的采集控制方法；

2）定時觸發(fā)，軟件通道選擇：這種方法是采用定時器定時觸發(fā)采集，即是通過對板上定時器8253通道0的控制編程，使之發(fā)出等間隔的脈沖觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換板采集，可以在單通道采集時獲得準(zhǔn)確的采樣頻率。但由于軟件轉(zhuǎn)換通道不能實現(xiàn)最佳時序，所以在多通道采集時不能達(dá)到采集要求；

3）手動觸發(fā)，自動通道掃描：可實現(xiàn)最高頻率下通道順序遞增快速循環(huán)采集，也可設(shè)置不連續(xù)的通道。

根據(jù)設(shè)計的要求，本程序采用了定時觸發(fā)，自動通道掃描的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為便于數(shù)據(jù)處理，通道設(shè)置為自動順序遞增。

對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最有效的方法是將其繪制成波形圖，從波形中直觀的看出數(shù)據(jù)變化規(guī)律，是否有明顯的干擾，是何種信號，還可以直觀的判斷出采集過程是否有誤。但這種方法顯示的波形圖不夠精確，因此，本程序設(shè)計中考慮到上述因素，選擇了在顯示波形的同時，也顯示采集到的數(shù)據(jù)。

虛擬儀器在測量領(lǐng)域的一大優(yōu)勢就是可以很方便的利用計算機(jī)方便且廉價的存儲能力，將大量數(shù)據(jù)以及波形存儲在磁盤中，不僅可以很方便的查找，還可以很方便的還原數(shù)據(jù)與波形，應(yīng)用于其他處理。本采集程序中數(shù)據(jù)的存儲十分簡單易行，可以任意選擇通道進(jìn)行數(shù)據(jù)與波形的保存，數(shù)據(jù)存儲格式采用ASCII的存儲格式，可根據(jù)需要輸入相應(yīng)的文件名，并可以自由選擇存儲路徑。

4儀器前面板設(shè)計

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作界面

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作界面如圖2所示，設(shè)計總體上包括兩個部分，參數(shù)設(shè)置部分及圖形數(shù)據(jù)顯示部分。參數(shù)設(shè)置部分包括起始通道號、各通道采集頻率、各通道采集點數(shù)及需要繪圖的通道設(shè)置。在設(shè)置好三個基本參量后，用戶可點擊【采集】按鈕開始采集。此時系統(tǒng)將在后臺進(jìn)行操作，完成對各參量的初始化，以及數(shù)據(jù)的采集工作。在采集完成以前【繪圖】、【保存】、【打印】為隱藏按鈕，點擊也不起作用，當(dāng)采集完成以后，彈出【采集完成】的提示對話并激活這三個按鈕。需要觀察波形和數(shù)據(jù)時，先在參數(shù)設(shè)置中選擇需要繪圖的通道，然后點擊【繪圖】按鈕，便可在右邊的圖表中繪制波形圖，并且在文本框中顯示采集的數(shù)據(jù)，不同通道的波形可用不同的顏色繪制。波形中，橫坐標(biāo)表示采集到的點的順序，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)點對應(yīng)的電壓值，考慮到一般需要，繪圖和數(shù)據(jù)顯示時均顯示全部采集到的數(shù)據(jù)。圖3為某此數(shù)據(jù)采集后得到的波形圖，圖4為某次數(shù)據(jù)采集后得到的采集數(shù)據(jù)。

圖3 某次數(shù)據(jù)采集后得到的波形圖

圖4 某次數(shù)據(jù)采集后得到的采集數(shù)據(jù)

5結(jié)論

本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)了多通道數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲及打印的功能，并生成執(zhí)行文件，使得用戶不需在PC機(jī)上安裝LabWindows/CVI軟件，只需安裝并運行執(zhí)行文件即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。實際應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有成本低、功能強(qiáng)、操作簡單、使用方便等特點，同時虛擬儀器“軟件決定系統(tǒng)功能”的思想也使得本系統(tǒng)具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性，用戶可在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過改變或增加軟件程序，改變或者擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，可增加示波器、數(shù)據(jù)處理及濾波、標(biāo)定等功能。

參考文獻(xiàn)

篇9

    一般,每個USB設(shè)備由一個或多個配置控制其行為。使用多配置原因是對操作系統(tǒng)的支持;一個配置由接口組成;接口則是由管道組成;管道與USB設(shè)備的端點對應(yīng),一個端點可以配置為輸入輸出兩個管道。在固件編程中,USB設(shè)備、配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。

    圖1為USB多層次通信模型。端點0默認(rèn)配置為控制管道,用來完成所規(guī)定的設(shè)備請求(USB協(xié)議第九章)。其它端點可配置為數(shù)據(jù)管道。對開發(fā)而言,主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過數(shù)據(jù)管道完成的[2]。

    USB傳輸類型包括批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸和控制傳輸,每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應(yīng)用范圍都不同[3]?？刂苽鬏斂煽啃允亲罡叩?但速度最慢;等時傳輸速度快,滿足實時性,但可靠性低。在具體應(yīng)用中,端點傳輸類型可根據(jù)傳輸速度和可靠性選擇。

    在USB通信協(xié)議中,主機(jī)取得絕對主動權(quán)利,設(shè)備只能是“聽命令行事”,通過一定的命令格式(設(shè)備請求)完成通信。USB設(shè)備請求包括標(biāo)準(zhǔn)請求、廠商請求和設(shè)備類請求。設(shè)備的枚舉是標(biāo)準(zhǔn)請求命令完成的;廠商請求是用戶定義的請求;設(shè)備類請求是特定的USB設(shè)備類發(fā)出的請求,例如海量儲存類、打印機(jī)類和HID(人機(jī)接口)類。固件編程中設(shè)備請求必須遵循一定的格式,包括請求類型、設(shè)備請求、值、索引和長度。

    1.2 USB接口芯片選擇

    USB接口芯片的類型有:

    (1)按傳輸速度的高低:低速和全速可選USB1.1接口芯片,例如公司的和公司的系列;高速可選USB2.0接口芯片,例如Philips公司的ISP1581和Cypress公司的CY7C68013。

    (2)是否帶MCU(微控制器):一般Philips公司的都不帶MCU,Cypress公司大多都帶,例如AN2131。

    (3)是否帶主控器功能:不需要主機(jī)參與,主從設(shè)備間可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,芯片有Philips公司的ISP1301和Cypress公司的SL811HS等。

    還有專門用途USB芯片,例如閃存專用芯片IC1114。工程中用戶可根據(jù)自己的需求選擇一款性價比高的芯片。另外可用開發(fā)資源也是要考慮的重要方面,例如開發(fā)板和芯片廠商提供的網(wǎng)上資源,可大大降低開發(fā)的難度。

    2 基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

    2.1 系統(tǒng)簡介

    該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)16路溫度數(shù)據(jù)自動采集,系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。主要包括8個組成部分:中央處理器選用AT89C52芯片,完成各部分控制功能和USB傳輸協(xié)議;實時時鐘記錄當(dāng)前測量溫度的時間;溫度傳感器和接口電路主要完成溫度采集,并讀入MCU處理;復(fù)位電路完成對MCU的上電復(fù)位和電源電壓監(jiān)視;看門狗電路用來監(jiān)視MCU是否工作;存儲電路主要存儲采集到的溫度數(shù)據(jù)以及采集的實時時間;電源電路主要為各部分提供要求的電源;外設(shè)與主機(jī)間的通信電路采用USB接口。

    2.2 接口芯片選擇

    接口電路采用Philips公司的PDIUSBD12[4](以下簡稱為D12)芯片。主要因為D12芯片信息、開發(fā)資源豐富,具有較高的性價比。

    D12芯片的主要特點包括:

    ·符合USB1.1版本規(guī)范;

    ·可與任何外部微控制器/微處理器實現(xiàn)高速并行接口(2MB/s);

    ·采用GoodLink技術(shù)的連接指示器,在通信時使LED閃爍;

    ·主端點的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸;

    ·在批量和等時模式下均可實現(xiàn)1MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率;

    ·完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作。

    2.3 接口硬件設(shè)計

    由D12接口組成的通信電路原理如圖3所示。關(guān)于D12的各引腳說明見參考文獻(xiàn)[4]。多路地址/數(shù)據(jù)總線ALE接單片機(jī)的ALE腳,這樣使用MOVX指令可以與D12接口,對D12操作就象對RAM操作一樣,此時忽略A0(命令口和數(shù)據(jù)口地址線)的輸入。因為沒有使用DMA傳輸方式,所以沒有用到DMACK_N、 EOT_N和DMREQ_N DMA引腳。INT_N是USB中斷請求腳,發(fā)出USB中斷請求;GL_N是GoodLink指示燈,在調(diào)試過程中非常有用,在通信時會不停閃爍。如果一直亮或者一直暗,表示USB接口有問題,如果D12掛起,則LED關(guān)閉。CLKOUT是D12的時鐘輸出,可以通過固件編程改變其頻率,在調(diào)試固件時,可作為參考。

    2.4 接口程序設(shè)計

    USB接口程序設(shè)計是USB開發(fā)的核心。USB接口程序設(shè)計包括三部分:單片機(jī)程序開發(fā)、USB設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)、主機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)。三者互相配合,才能完成可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。

    2.4.1 單片機(jī)程序設(shè)計

篇10

關(guān)鍵詞：流量計；Profibus-DP；GE90-70PLC

中圖分類號：TH81 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（fieldbus control system），是繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)DCS后的基于現(xiàn)場總線的新一代控制系統(tǒng)。目前，比較具有影響力的現(xiàn)場總線有：基金會現(xiàn)場總線（FF，F(xiàn)oundation Fieldbus）、LonWorks、PROFIBUS、CAN和HART等等。其中，PROFIBUS是當(dāng)前最為流行的現(xiàn)場總線技術(shù)之一。在電動機(jī)、閥門、開關(guān)等電氣設(shè)備的保護(hù)和控制上選用帶有PROFIBUS-DP接口的智能裝置能夠更好的滿足工廠自動化及監(jiān)控系統(tǒng)的信息集成要求，又能降低系統(tǒng)接線的復(fù)雜程度，從而縮短工程的設(shè)計、建設(shè)和調(diào)試的周期。

Profibus包括三個兼容系列：Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA。FMS提供大量的通信服務(wù)用于完成以中等傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù)；DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速廉價的通信連接，適用于實時性要求較高的場合，主要用于自動控制與分散式外設(shè)之間的通信；PA是專為過程自動化而設(shè)計，具有本質(zhì)安全性，用于安全性要求較高的場合及總線供電的站點。

2系統(tǒng)設(shè)計方案

本文章通過結(jié)合現(xiàn)行開發(fā)的基于PROFIBUS-DP的超聲波流量計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要介紹了現(xiàn)場總線技術(shù)，以及如何實現(xiàn)PROFIBUS總線與PLC通訊的相關(guān)技術(shù)。

系統(tǒng)由現(xiàn)場上位機(jī)、PLC、流量計組成，上位機(jī)使用VIEWSTAR軟件進(jìn)行組態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集更新、歷史曲線和實時曲線顯示、報警、數(shù)據(jù)存儲、查詢等功能。下位機(jī)使用GE90-70 PLC，通過Profibus-DP與現(xiàn)場流量計建立通訊采集數(shù)據(jù)。

2.1站后流量信號的生成

本項目通過超聲波流量計測定供水渠道的流量。超聲波流量計型號采用：青島清方華瑞電氣自動化有限公司的RISONIC 2000。

RISONIC 2000主機(jī)通過PB-B-RS232/485接口總線橋模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)RS232信號（Profibus-DP通訊協(xié)議）。

2.2信號傳輸和接入

RISONIC 2000主機(jī)安裝在監(jiān)測站，通訊采用RS232接口，標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP通訊協(xié)議。PLC安裝在泵站中控室，由于監(jiān)測站到泵站中控室距離3公里，因此采用4芯光纖連接監(jiān)測站到泵站中控室。

主機(jī)信號輸出端口增加RS232轉(zhuǎn)光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過光纖接入泵站中控室，再通過光纖轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP的通訊協(xié)議模塊，轉(zhuǎn)換為Profibus-DP的通訊方式，接入GE90-70 PLC的 Profibus通訊模塊。

PLC程序中增加數(shù)據(jù)接收及處理程序塊，并對VIEWSTAR上位機(jī)進(jìn)行配置顯示流量相關(guān)信息。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 PLC的系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)采用的PLC是GE90-70 系列PLC，模塊配置如下圖：

增加Profibus通訊模塊5136-PFB-VME，用于接收基于Profibus協(xié)議的信號。

3.2通訊物理連接

現(xiàn)場連線圖如下：

流量計RISONIC 2000主機(jī)信號輸出端口連接RS232轉(zhuǎn)光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過光纖接入泵站中控室，再通過光纖轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP的通訊協(xié)議模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），轉(zhuǎn)換為Profibus-DP通訊方式，接入GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME。

4系統(tǒng)信號分析及軟件設(shè)計

4.1超聲波流量計的輸出信號分析

超聲波流量計主機(jī)RISONIC 2000可輸出如下信號：

Q（瞬時流量）、Vf（正向累計流量）、Vr（逆向累計流量）、V1（流速1）、V2（流速21）、V3（流速3）、V4（流速4）、V5（流速5）、V6（流速6）、V7（流速7）、V8（流速8）、H（水位）、T（水溫）。

主機(jī)提供RS232信號接口，連接PB-B-RS232 485總線模塊后輸出符合標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP通訊協(xié)議的信號。

3.2數(shù)據(jù)格式及其協(xié)議細(xì)節(jié)

Q（瞬時流量）：

Sending： 20 0A 80 67 00 00 00 00 11 01

Recieved： 80 0E 20 21 00 00 00 0A CC 1A 46 00 05 02

以瞬時流量為例，協(xié)議如上。其中黑體數(shù)字為四個字節(jié)的瞬時流量值（浮點數(shù)）。

按照協(xié)議，通訊主站每發(fā)送一條命令數(shù)據(jù)到流量計后，流量計就返回相應(yīng)的輸出值。因此在接收端即公用PLC中需發(fā)送不同的命令數(shù)據(jù)來得到相應(yīng)的信號數(shù)據(jù)。

3.3程序軟件設(shè)計

VME模塊配置：通過SST Profibus Configuration軟件配置GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME，設(shè)置主從站、數(shù)據(jù)長度和類型等參數(shù)，導(dǎo)出二進(jìn)制數(shù)，通過超級終端將配置輸入到VME模塊。

在PLC中增加數(shù)據(jù)接受和處理程序段：

在 90-70 CPU 中，GE Fanuc 提供標(biāo)準(zhǔn)的子程序塊來初始化 5136-PFB 模塊，并讀取 5136-PFB 模塊中的數(shù)據(jù)。

程序如下圖所示，INIT子程序用于初始化5136-PFB，Get和Put用于讀寫5136-PFB的數(shù)據(jù)。

核對流量計與PLC通訊數(shù)據(jù)區(qū)域，在PLC中增加關(guān)于流量計上傳數(shù)據(jù)計算處理。

VIEWSTAR2000配置：在SCADA增加相應(yīng)的流量計信號點。

增加流量顯示畫面：新增流量信號畫面，將修改完畢的畫面復(fù)制到本站工作站及服務(wù)器、調(diào)度中心工作站及服務(wù)器。

結(jié)語

PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放的通信系統(tǒng)，又是一個全分布控制系統(tǒng)，這是一項以智能傳感器、控制、計算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，工程實踐證明，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。