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數據采集,又稱數據獲取,是利用一種裝置,從系統(tǒng)外部采集數據并輸入到系統(tǒng)內部的一個接口。數據采集技術廣泛應用在各個領域。比如攝像頭,麥克風,都是數據采集工具。

被采集數據是已被轉換為電訊號的各種物理量,如溫度、水位、風速、壓力等,可以是模擬量,也可以是數字量。采集一般是采樣方式,即隔一定時間(稱采樣周期)對同一點數據重復采集。采集的數據大多是瞬時值,也可是某段時間內的一個特征值。準確的數據測量是數據采集的基礎。數據量測方法有接觸式和非接觸式,檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件,均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提,以保證數據的正確性。數據采集含義很廣,包括對面狀連續(xù)物理量的采集。在計算機輔助制圖、測圖、設計中,對圖形或圖像數字化過程也可稱為數據采集,此時被采集的是幾何量(或包括物理量,如灰度)數據。

系統(tǒng)具有直觀的窗口圖形界面使用環(huán)境,可以對所有檢測點進行實時巡回檢測、定時檢測、均值計算、上下線報警、打印、實時打印非正常值表。系統(tǒng)各參數設定,報警上下線范圍,采樣速率等均可通過填寫菜單方式完成,利于用戶修改設定參數。

在電路設計過程中,為了增加存儲容量,增設了一個芯片。該芯片提供了8個獨立64KB模塊,通過標準的微控制器將標準命令寫入命令寄存器,地址空間為000000H~07FFFFH。

為了使人機接口方便直觀,電路中采用點陣圖形方式的LCD。該LCD內置了控制器,可以與單片機方便接口。C/D是指令/數據選擇控制,通過PS2000實現(xiàn)MCU應用系統(tǒng)與基于Pc機平臺的網關接口。同時.為便于主機與分機實現(xiàn)點對多點的信息傳輸,系統(tǒng)采用了硬件編碼的方式,使用編碼器。每個分機給定固定編碼,主機發(fā)射一個碼值,對應碼值的分機實現(xiàn)信息傳輸。系統(tǒng)采用了無線發(fā)射與接收模塊,實現(xiàn)無線信息傳輸。主機的電路原理圖如圖所示。

分機電路原理圖

為了采集現(xiàn)場信號,利用前向通道對其微弱信號調理(包括阻抗匹配、濾波、直流隔離、放大等功能)。該部件采用了2片集成電路,分別實現(xiàn)信號放大和濾波功能。然后,由芯片的ALE腳進入系統(tǒng)。為了與主機進行信號通信,在分機中同樣也采用了硬件編碼方式。利用編碼器,每個分機給定固定編碼,主機發(fā)射一個碼值,對應碼值的分機實現(xiàn)信息傳輸。同樣,系統(tǒng)采用了無線發(fā)射與接收模塊3,實現(xiàn)了與主機無線信息傳輸,分機的電路原理圖如圖所示。

其中DH-485是一種常用于工業(yè)現(xiàn)場的局域網技術,最大可連接32個設備,可連接包括可編程控制器、彩色圖形終端、PC等設備,DH-485鏈路和輔助的RS-232-C鏈路一起構成了DH-485網絡。RSLinx是AB公司可編程控制器的服務器軟件,為AB公司的PLC處理器與其他公司的軟件產品提供通信連接。通過RSLinx可在PC機上顯示整個網絡的結構和各網絡節(jié)點的工作狀態(tài),通過RSLinx在人機界面和PLC編程軟件之間、在PLC編程軟件和對應的PLC的處理器之間建立通信連接。

如圖分別為主機發(fā)送、分機接收時主機與分機軟件流程圖。

主機作為發(fā)送者,向作為接收者的分機發(fā)送數據。在這種模式下,數據傳送方向不變,即主機先發(fā)送地址繼而發(fā)送數據。

其中,主機軟件:

1、當接口的特殊功能寄存器設置完成后,主機發(fā)送一個START位和分機地址到SDATA線上。在這個模式下R/W狀態(tài)位被復位。如果主機沒有收到分機的確認,就發(fā)送一個STOP位,錯誤位被置位而傳送中止。

2、如果從機進行了確認,主機將發(fā)送預先寫在主機外部數據存儲器中的數據。每傳送一字節(jié),分機都必須發(fā)出確認。收到確認后,主機將發(fā)送下一個數據。任何時候如果分機沒能確認,主機就發(fā)送一個STOP位,錯誤位被置位而傳送中止。

3、當發(fā)送計數BYTECNT=0時,就意味著最后一個要傳送的字節(jié)已被送出,主機將發(fā)送一個STOP位表示傳送結束。

分機軟件:

1、當接口的特殊功能寄存器被設置好后,并且主機也發(fā)送了一個START位,分機等待著接收第一個數據字節(jié)(數據到達后將產生一個中斷)。一旦收到后,分機將該數據與自己的地址相比較;若匹配,分機發(fā)送一個確認到線上,并將0R/W狀態(tài)位置位后等待數據(數據到達將產生一個中斷)。

2、當主機發(fā)出一個數據字節(jié),分機將它存入自己的內部存儲器,發(fā)送確認后,等待下一個數據字節(jié)(后續(xù)數據的到達將產生一個中斷)。

3、當分機收到最后一個字節(jié),接收字節(jié)計數BYTECNT=0,此時,分機等待STOP位。一旦收到STOP,立即結束通信。

在線數據采集接口程序主要應用OPC數據訪問規(guī)范。OPC數據訪問規(guī)范主要解決服務器端和客戶端的實時數據存取問題,OPC數據訪問規(guī)范中包含三類對象,即服務器(Server)群組(Group)和數據項目(Item),三類對象的組織結構像普通文件系統(tǒng),其中服務器與分區(qū)、群組與文件夾、項目與文件一一對應,各個部分都有自己的屬性,同時負責管理其底層分支。接口程序主要通過以下幾個主要環(huán)節(jié)實現(xiàn):

1、搜索OPC服務器

2、連接OPC服務器。以上程序實現(xiàn)自動探索OPC服務器,搜索到OPC服務器后,在搜索到的OPC服務器列表中選取并連接OPC服務器:

3、創(chuàng)建一個OPC的群組(Group)

4、添加一個OPC項目(Item),一個OPC的項目(Item)對應PLC的一個地址,

5、設置OPC群組(group)的通訊方式,若IsActive為True,則為OPC服務器主動發(fā)數據,否則只有客戶端發(fā)送讀取請求,才讀數據。

6、讀取數據