数据采集系统设计原理PPT课件

采集通道分析
▪ 1、单个信号输入 ▪ （1）模拟量 放大，滤波 A/D
传感器
信号调理
采集电路
微机
▪ （2）开关量
或单片机
开关量
采集卡
PC
▪ （3）数字量
数字量
采集电路卡
单片机
微机 单片机
2、对于多个信号输入
▪ （1）a方案：集中采集式
▪ 多个模拟信号共用一个A/D，适用信号变化比较缓慢的场合，成本低。 如大多数工业场合电路简单，成本低，但各参数不是同步输入，而 是循环输入，在信号路数较多时，信号在保持器中会有所泄漏而出 现衰减
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
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无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
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文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
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设计 D es ig n: 王兵辉
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
13.1.2 从主机电路角度分析
▪ 在微机化测试系统中，常把CPU及其相连的存储器和接口电路统称 为主机电路。
▪ CPU：
▪ （1）PC机 ，工控机
▪ （2） 微处理器：
▪
8051系列 MCS-51系列
13.5基于IPC与PLC的测控系统
. PLC PLC PLC PLC PLC PLC PLC
PC profibus
特点：
典型应用：数控机床 网络控制系统Βιβλιοθήκη Baidu
13.4基于智能仪表的测控系统
.
Agilent 数采仪
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
RS232 RS485
数据采集软件 PC机 数据采集软件 PC机
显示器
打印机
PC主机系统
量信号通过插板与计算机打
交道，主机与控制电路系统 测量电路
之间也只通过插板进行联系。
鼠标盘
控制电路 盘
▪ 2、外接式（外总线式）
显示器
打印机
键盘
PC主机系统
鼠标盘
RS232C RS485
串行总线通信
USB总线
IEEE-488并行总线
测量电路
外接电源机箱
控制电路
外总线式的特点：
▪ 例：青岛项目 薄膜蒸发器项目
▪
南理工压力，速度测量系统
例子
.
例子
各. 种传 感器
智能数据 采集模块
下位机
RS485
工控机
.
.
USB总线数据采集系统
.
温湿度变送器
压差变送器 风速变送器 电压电流变
送器 流量传感器
各种传感器
机箱 供电电源
USB数据采集卡
USB总线
基于Labview平台 开发的数据采集
其他总线： Modbus Can总线
.
PIC101
流 量计
空压机
.
PT101 L T1 0 1
C
电加 热 器
C
TI C 1 0 2
T E 1 02
S E 1 01
雾化器
干 燥塔
T E 1 03
P T 1 02
UI 101
C
T I C 1 01
C
TE101
旋风分离器
排空
布 袋除 尘 器
引风机
SC101
▪ 例：楼宇火灾巡回探测 10HZ～1KHZ
Sensor1 Sensor2
调理电路 调理电路
Sensorn
调理电路
多
路
模 拟
采器样保持
A/D
开
关
逻辑控制
模拟量数采卡或数量模块
（1）b方案：同步采集
. 传感器
传感器
传感器
调理电路 调理电路 调理电路
采样/保持器 采样/保持器 采样/保持器
A/D转换器 A/D转换器
2、单片机的结构及组成
.
Sensor Sensor 开关量
键盘
打印
调理电路
放大滤波 整形
Smit触发器
A/D 整形
显示LED 报警
0832D/A 通信RS232
基于8051的智能仪表的组成
13.5基于IPC与PLC的测控系统
.所有的工业控制中，PLC的可靠性是最高的，其弱点是： （1）显示功能和数据处理的能力不如IPC机， （2）开关控制功能强大，模拟量控制能力稍差。 PLC一般应用于批量不大的工业设备和工厂生产过程的自 动控制。如果系统中开关量多（10个以上），采用PLC。 如今PLC 作为下位机与PC机，IPC进行连网，组成计算机 集散控制与管理系统（DCS）前景非常好。
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
其他总线： Modbus Can总线
13.4基于智能仪表的测控系统
. 智能
仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
RS485 PLC
数据采集软件 PC机
Modbus总线
13.4基于智能仪表的测控系统
.
Angilent 数采仪
RS232
智能
RS485
仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
数据采集软件 PC机 数据采集软件 PC机
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
研究生课程
传感技术与数据采集
.
第十三章数据采集系统设计原理
outline
13.1 数据采集系统分类 13.2基于单片机的数据采集系统 13.3基于计算机的数据采集系统 13.4基于智能仪器的的数据采集系统 13.4基于IPC-PLC的测控系统
13.1数据采集系统分类
一般说来，数据采集系统根据其被测量可分为模拟量、开关量、数 字量（频率、计数）。
▪
8098系列 MCS-96系列
▪
8088 等微处理机
▪
嵌入式系统,DSP系统
▪
80386
▪
80486
▪ (3)PLC
▪
13.2于PC机的主机电路
基于PC机的主机电路 1、内插式
内插式（内总线） 外接式（外总线）
内插式测控系数构成如图所
示，它只将输入或输出接口
电路制成印制电路板的插板
形式，并直接插入PC机主机 箱内的扩展槽内，通过计算 机的各种 系统总线与CPU交 键 盘 换信息，来自测量电路的测