動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集一般要求結(jié)構(gòu)在動(dòng)作運(yùn)行過(guò)程中采集數(shù)據(jù)，而采集點(diǎn)一般是靜態(tài)測(cè)試數(shù)值較大的位置和比較關(guān)鍵的部位。通過(guò)高速計(jì)數(shù)器測(cè)量輸入、輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)傳感器測(cè)量輸入、輸出軸扭矩，并將所測(cè)數(shù)據(jù)信息上傳給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)上傳數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)的傳動(dòng)比、系統(tǒng)效率、輸入和輸出功率等信息。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象。

中文名

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集

外文名

Dynamic data acquisition

目????的

測(cè)量電壓、電流、溫度等物理現(xiàn)象

簡(jiǎn)????介

從被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程數(shù)據(jù)采集

從外部采集數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)部接口

應(yīng)用學(xué)科

儀器科學(xué)

計(jì)算機(jī)科學(xué)

控制科學(xué)

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)介

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語(yǔ)音

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集一般要求結(jié)構(gòu)在動(dòng)作運(yùn)行過(guò)程中采集數(shù)據(jù)，而采集點(diǎn)一般是靜態(tài)測(cè)試數(shù)值較大的位置和比較關(guān)鍵的部位。通過(guò)高速計(jì)數(shù)器測(cè)量輸入、輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)傳感器測(cè)量輸入、輸出軸扭矩，并將所測(cè)數(shù)據(jù)信息上傳給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)上傳數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)的傳動(dòng)比、系統(tǒng)效率、輸入和輸出功率等信息。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集

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語(yǔ)音

數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是數(shù)據(jù)采集工具。

被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間(稱采樣周期)對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測(cè)量是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測(cè)方法有接觸式和非接觸式，檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對(duì)面狀連續(xù)物理量的采集。在計(jì)算機(jī)輔助制圖、測(cè)圖、設(shè)計(jì)中，對(duì)圖形或圖像數(shù)字化過(guò)程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時(shí)被采集的是幾何量(或包括物理量，如灰度)數(shù)據(jù)。

在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場(chǎng)合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其次，總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大，與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問(wèn)世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個(gè)全新的時(shí)代。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀

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語(yǔ)音

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)原理

為了使ADC的資源能得到充分發(fā)揮，避免微處理器在同一時(shí)刻只能干同一件事情之缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出無(wú)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即整個(gè)采集儀全部由硬件線路制成，采集過(guò)程無(wú)需軟件參與，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1 采集儀結(jié)構(gòu)原理圖

圖只表示出兩通道的數(shù)據(jù)采集儀結(jié)構(gòu)，實(shí)際上只要增加圖示通道)或通道􂈗右邊的全等結(jié)構(gòu)，即可將通道數(shù)增加到更大范圍，這樣并不影響多通道同時(shí)采集。、芯片內(nèi)帶采樣保持、存儲(chǔ)器單元、緩沖器單元及相關(guān)總線組成。

輸出的數(shù)據(jù)總線直接和存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)總線相連，用于把各輸入端送來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并存寫(xiě)于各自存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器單元主要由存儲(chǔ)器和地址切換器組成，而地址切換器的二個(gè)輸入(ADD1、ADD2)􂈒分別和本機(jī)地址總線(1)􂈒及外部計(jì)算機(jī)地址總線相連，其輸出與存儲(chǔ)器地址總線相連，這樣當(dāng)采集數(shù)據(jù)時(shí)，使用本機(jī)地址總線，數(shù)據(jù)讀出到計(jì)算機(jī)時(shí)，使用外部計(jì)算機(jī)地址總線。存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線還和緩沖器單元的輸入端相連，緩沖器單元由三組三態(tài)緩沖器組成，其輸出和其它通道的對(duì)應(yīng)單元輸出相接組成三組數(shù)據(jù)總線，它們分別為X總線，􂈀􂈒Y總線，D總線􂈒，用于把存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)有選擇的送往這三組數(shù)據(jù)總線，如圖示。[1]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集各模塊功能

面板控制單元主要有下列功能①控制各通道存儲(chǔ)器單元的地址切換器，使存儲(chǔ)器使用本機(jī)地址總線還是外部計(jì)算機(jī)地址總線②控制各通道的緩沖器單元，使哪個(gè)通道數(shù)據(jù)信號(hào)送往哪組數(shù)據(jù)總線，如圖中的(3)、(4)控制線③送觸發(fā)信號(hào)到計(jì)數(shù)器單元的端，使計(jì)數(shù)器清零，進(jìn)而使基準(zhǔn)時(shí)鐘輸出，開(kāi)始一個(gè)采集過(guò)程。

輸入端分別和總線與總線相連，其模擬輸出端可送往外部的一記錄儀或示波器，用于完成任意兩通道當(dāng)采集儀通道數(shù)大于時(shí)信號(hào)的同時(shí)數(shù)模轉(zhuǎn)換。

存儲(chǔ)器單元中的存儲(chǔ)器當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或轉(zhuǎn)換輸出時(shí)使用本機(jī)地址總線，僅當(dāng)外部計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，才使用計(jì)算機(jī)地址總線，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線和采集儀的D總線相連。[1]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集性能特點(diǎn)

現(xiàn)已研制成功的采集儀的最大特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)全部采用硬件線路制成，無(wú)需CPU參與或與CPU有關(guān)的DMA，就可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的高速、多通道同時(shí)采集，其特征是一個(gè)時(shí)鐘脈沖可使各通道數(shù)據(jù)同時(shí)采集并存寫(xiě)各自存儲(chǔ)器一次，還使ADC的資源能夠得到完全發(fā)揮。

采集數(shù)據(jù)可分多存儲(chǔ)區(qū)域存儲(chǔ)，即內(nèi)部存儲(chǔ)器可分為10或16個(gè)區(qū)(即把所有ADC卡上的存儲(chǔ)器全部統(tǒng)一分區(qū))，同時(shí)記錄10或16個(gè)物理事件信息，供進(jìn)一步比較.

儀器所采集的數(shù)據(jù)可直接送往示波器顯示，或直接送往X-Y記錄儀記錄，還可通過(guò)專用接口送往外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所有這些動(dòng)作過(guò)程均由邏輯線路完成。進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，一個(gè)時(shí)鐘周期可實(shí)現(xiàn)兩通道數(shù)據(jù)同時(shí)讀取一次。但當(dāng)數(shù)據(jù)送往計(jì)算機(jī)時(shí)只能一個(gè)通道一個(gè)通道地進(jìn)行。[1]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集微機(jī)高速采樣

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計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速發(fā)展，微機(jī)應(yīng)用日益普及深入。微機(jī)在通訊自動(dòng)化，工業(yè)自動(dòng)控制，電子測(cè)量，信息管理和信息系統(tǒng)等方面都得到了廣泛應(yīng)用。在能源動(dòng)力、冶金、化工、醫(yī)學(xué)和電器性能測(cè)試等許多場(chǎng)合都需要同時(shí)對(duì)多通道快速變化的模擬信號(hào)進(jìn)行采集、預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析處理、自動(dòng)報(bào)表生成、信號(hào)變化趨勢(shì)顯示和輸出打印等。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，使微型計(jì)算機(jī)高速數(shù)采成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用中最有潛力和最為活躍的領(lǐng)域之一。研究和開(kāi)發(fā)相關(guān)的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、研制新型特別是智能化的工業(yè)產(chǎn)品，是我們目前面對(duì)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

20世紀(jì)八十年代后期，PC機(jī)市場(chǎng)開(kāi)始快速發(fā)展，越來(lái)越多的PC機(jī)應(yīng)用得到開(kāi)發(fā)。PC機(jī)的廣泛應(yīng)用不但改變了我們的計(jì)算方式，而且對(duì)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域也帶來(lái)了翻天覆地的變化。特別是使用越來(lái)越先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使基于PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向著高速、高效、智能化、多功能化，多樣化方向發(fā)展。[2]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集基于PLC與上位機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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可編程控制器(PLC)是一種具有極高可靠性的通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，它具有能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，但PLC在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、圖形顯示、用戶界面等方面功能較差，如果將上位計(jì)算機(jī)與PLC結(jié)合起來(lái)，充分利用計(jì)算機(jī)與PLC本身的資源，就可以使兩者實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，組成高性價(jià)比的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。因此，PLC與上位機(jī)之間的串行通信是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通訊原理

PLC與上位機(jī)通信主要有以下方式：

①運(yùn)用組態(tài)軟件WinCC方法通信速度快，可靠性好，但需購(gòu)買軟件，價(jià)格高，適用于較大控制系統(tǒng)；

②觸摸屏監(jiān)控方法通信問(wèn)題已由廠商解決，可靠性高，但靈活性不好，功能不強(qiáng)，且價(jià)格較高；

圖2 系統(tǒng)連接③自由口模式下與上位計(jì)算機(jī)通信，通信協(xié)議完全由用戶自己定義，可任意讀取PLC存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)，成本低，編程復(fù)雜，對(duì)開(kāi)發(fā)人員水平要求較高。其系統(tǒng)連接如圖2所示。[3]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集上位機(jī)通訊程序設(shè)計(jì)

圖3 通訊流程上位機(jī)在通訊過(guò)程中始終作為主機(jī)，定時(shí)發(fā)送巡檢指令，等待從機(jī)PLC的應(yīng)答。若無(wú)應(yīng)答信息或應(yīng)答信息校驗(yàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)顯示通訊故障；若接收到正確應(yīng)答信息，則系統(tǒng)作相應(yīng)處理，其通訊流程如圖3所示。

在Windows環(huán)境下，用VC++提供的通訊控件MSComm編寫(xiě)所需串行通信程序。在應(yīng)用程序中添加通訊控件，它有很多重要的屬性，在初始化程序中必須對(duì)其進(jìn)行必要設(shè)置。[3]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集PLC通訊程序設(shè)計(jì)

圖4 通訊流程系列PLC有兩種通訊模式:一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PPI)通訊模式，另一種是對(duì)用戶完全開(kāi)放的自由口通訊模式。PPI模式用于PLC間直接連接的通訊，可以組成網(wǎng)絡(luò)。自由口模式應(yīng)用于PLC與計(jì)算機(jī)間通訊，其通訊流程如圖4所示。

在通訊過(guò)程中，PLC始終作為從機(jī)等待來(lái)自主機(jī)的巡檢指令，若接收到錯(cuò)誤的巡檢指令，則丟棄巡檢信息，等待下一次巡檢；若接收到正確的巡檢指令，則根據(jù)指令要求上傳相應(yīng)數(shù)據(jù)。[3]

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

系統(tǒng)以串行通訊為基礎(chǔ)，建立了基于PLC和上位機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集方案，充分利用了PLC在開(kāi)關(guān)量、模擬量和高速計(jì)數(shù)方面的強(qiáng)大功能和上位計(jì)算機(jī)在圖形顯示、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有可靠性、穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，開(kāi)發(fā)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。[3]

詞條圖冊(cè)

更多圖冊(cè)

參考資料

1.

劉軍海, 陸明珠, 蘇啟生. 一種高速多通道動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀[J]. 自動(dòng)化儀表, 1995(2):29-31.

2.

丁玉棟. 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)[D]. 重慶大學(xué), 2002.

3.

高彥軍, 賈永峰. 基于PLC與上位機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新, 2009, 22(3):161-162.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用计算机进行实时自动采集,动态数据采集的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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