易控组态第4讲 数据采集和控制
如何使用组态软件进行数据采集与分析
如何使用组态软件进行数据采集与分析组态软件是一种用于实时数据监视、数据采集和分析的工具。
它能够帮助用户收集并整合来自不同设备和系统的数据，并通过可视化和数据分析功能，帮助用户获取对数据的洞察，并支持决策制定。
本文将介绍如何使用组态软件进行数据采集与分析的基本步骤和技巧。
一、数据采集1. 确定数据源：在使用组态软件进行数据采集之前，首先需要确定数据源。
数据源可能是传感器、仪表、PLC（可编程逻辑控制器）或其他数据采集设备。
2. 连接数据源：根据数据源的不同，选择合适的连接方式。
常用的连接方式包括模拟输入、数字输入、串口通信、以太网通信等。
3. 配置数据采集参数：在组态软件中，根据具体的数据源和连接方式，配置相应的数据采集参数。
参数包括采样间隔、数据格式、通信协议等。
4. 运行数据采集任务：配置完数据采集参数后，运行数据采集任务。
组态软件将会按照设定的参数从数据源中采集数据，并将其存储在本地或远程数据库中。
二、数据分析1. 数据可视化：通过组态软件提供的图表、仪表盘和报表功能，将采集到的数据进行可视化展示。
可以根据需要选择合适的图表类型，如折线图、柱状图、饼图等。
2. 数据处理：对采集到的数据进行处理，如计算平均值、最大值、最小值等。
组态软件通常提供了函数库和算术运算等功能，可以方便地进行数据处理。
3. 数据分析：基于可视化和数据处理的结果，进行数据分析。
可以进行趋势分析、周期性分析、关联分析等，以发现数据中存在的规律和趋势。
4. 报警和通知：通过设置报警条件，当数据达到或超过设定的阈值时，组态软件可以发出警报并发送通知。
这样可以及时发现并处理异常情况。
三、数据存储与共享1. 数据存储：组态软件通常支持将采集到的数据存储在本地数据库或云端数据库中。
可以选择合适的存储方式，以满足数据的安全性和查询需求。
2. 数据共享：根据需要，将存储在数据库中的数据与其他系统进行集成，实现数据的共享和交互。
可以通过API接口、数据库连接等方式实现数据共享。
易控组态软件使用说明书
目录通用组态式工业自动化监控系统易控（INSPEC）入门一、简介1.1易控是什么易控是一套通用的监控和数据采集（SCADA）软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件，俗称组态软件。
易控以通信的方式和控制系统相连，能读写控制系统内部的信息，并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息，以方便对控制流程的监视。
也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程。
易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的控制功能。
易控还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等等其它功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足。
比如易控可以作为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统联结起来, 将多个控制系统联结起来，使它们之间能交换数据、共享资源，协调和管理曾经是各自孤立的控制系统。
从而在更大范围内优化了控制结构，提高综合自动化效率。
易控可以应用于机械制造、化工、电力、冶金等任何涉及自动化控制的领域，它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间能进行数据交换即可。
易控内置了对常见PLC、DCS、PC板卡、智能仪表等设备的通信支持。
易控系统典型的使用情况如下图所示：易控可以下挂多个控制系统，同时和多个系统连接，并在它们之间转发数据，如下图所示：易控可以连接企业的管理信息系统，将实时系统中的数据上传，也可以连接其它应用程序，向它们提供实时数据，如下图所示：易控提供了丰富的对控制系统的监视、控制和管理功能，但在用户的实际应用中，使用什么功能和达到什么效果都是由用户自己来决定的。
易控系统带有一个功能强大的二次开发平台，用户通过使用该开发环境，来确定自己的最终监控功能和效果。
1.2易控主要特点易控吸取了国内外组态软件的优点，以功能强大、性能稳定、图形精美、易学易用、开发高效、扩展容易等优点为自动化系统的监控提供了理想的解决方案。
技术领先、面向未来：易控是第一套基于Microsoft的最新DOTNET平台的同类软件，还采用了大量像XML、Remoting、设计时支持架构、基于组件、及时消息等一系列最新的软件技术，结合最新的通信和控制科技，具有更多的技术优势和面向未来的发展潜力，引领了组态软件未来的发展方向。
易控组态软件使用说明书
目录一、简介............................... 错误!未定义书签。
易控是什么....................................... 错误!未定义书签。
易控主要特点..................................... 错误!未定义书签。
基本概念......................................... 错误!未定义书签。
二、易控的安装......................... 错误!未定义书签。
易控系统要求..................................... 错误!未定义书签。
易控系统软件的安装............................... 错误!未定义书签。
三、示例工程总体描述................... 错误!未定义书签。
四、新建工程........................... 错误!未定义书签。
启动开发环境..................................... 错误!未定义书签。
开发环境界面..................................... 错误!未定义书签。
新建工程......................................... 错误!未定义书签。
五、配置I/O通信....................... 错误!未定义书签。
相关概念......................................... 错误!未定义书签。
三菱FX系列PLC编程口通讯........................ 错误!未定义书签。
配置模拟设备..................................... 错误!未定义书签。
六、新建数据库变量..................... 错误!未定义书签。
LABVIEW数据采集与仪器控制PPT61页课件
14.3.2 模块化总线
3. PXI/CompactPCIPXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化的、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合，并增加了专门的同步总线和关键的软件特性，从而能够承受常常存在于工业应用中的恶劣环境。这使得PXI成为一个高性能的、低成本的、适用测量和自动化系统的布置平台。
引子
数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。NI公司提供了种类丰富的硬件设备以满足不同的测量与控制需求，其中包括数据采集(DAQ)硬件、实时测量与控制、PXI与Compact PCI、信号调理、开关、分布式I/O、机器视觉、运动控制、GPIB、串口和仪器控制、声音与振动测量分析、PAC(可编程自动化控制器)、VXI和VME等各种设备。应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研和教育等各个行业领域。通过丰富的驱动程序，LabVIEW能轻松实现与任何NI提供的硬件设备通讯。不仅如此，通过通用的驱动程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通讯。
14.1.2 NI-DAQmx
自动生成代码
14.2 仪器控制简介
仪器控制是指通过PC上的软件远程控制总线上的一台或多台仪器。它比单纯的数据采集要复杂的多。它需要将仪器或设备与计算机连接起来协同工作，同时还可以根据需要延伸和拓展仪器的功能。通过计算机强大的数据处理、分析、显示和存储能力，可以极大的扩充仪器的功能，这就是虚拟仪器的基本含义。
2. 信号调理从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等
第四章 数据采集和控制
第四章数据采集和控制4.1概述在控制系统中，现场的原始数据,如温度、压力、设备状态等，是系统的基础和关键，无法获取这些数据，所有针对它们进行的计算和操作就都是错误的，离开了这些数据系统就象人没有了视觉和触觉一样，自动化就是一句空话。
同样地，建立在控制系统基础之上的监控系统，及时准确地采集和控制数据也是组态软件的基础。
不过作为更高层次的系统，监控系统在实时性等方面比控制系统的要求要低。
例如，控制系统是通过电缆连接现场的每个信号/数据的，数据的采集，运算处理和控制动作很快，而监控系统一般通过通信线路从控制系统中取得现场数据，实时性就低很多，运算处理一般都是和监控相关的，并不参与过程控制，即使数据连接通信断开了，对过程控制也没有大的影响。
4.2 控制网络数据传输介绍要想了解组态软件的数据采集和控制的方式，就要了解控制系统的网络构成，对于大多数控制系统来说，一般的网络构成主要有三部分：现场层，控制层，监控层。
图4.1 控制系统和监控系统的数据采集和控制现场层：这一层包括现场的各种设备，是控制系统的被控对象，在数据传输方面主要提供数据的传输接口，这些接口包括串口，以太网等控制层：这一层包括各种对现场层设备的控制元件，是控制系统的执行机构，在数据传输方面主要是把现场来的各类电信号转换为数据信号。
监控层：这一层包括各类监控设备和数据处理设备，是控制系统的控制中心，在数据传输方面主要是对控制层来的各种数据进行处理。
上面说了数据传输的三层网络，那么数据是怎么在这三层之间传输呢？这就需要了解数据传输的介质，这些介质就包括传输的硬件和传输的协议。
4.2.1 设备硬件1、RS-232 接口在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS-232接口是目前最常用的一种串行通讯接口。
在RS-232 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。
即：逻辑"1"为-3 到-15V；逻辑"0"为+3 到+15V 。
工业控制系统中的数据采集与分析方法
工业控制系统中的数据采集与分析方法工业控制系统是指应用于各种工业生产过程中的自动化控制系统，其核心任务是通过收集与处理大量的实时数据，实现对工业过程的监控与控制。
而数据采集与分析方法则是实现工业控制系统的重要技术手段之一。
本文将从数据采集和数据分析两方面进行阐述，探讨工业控制系统中常用的数据采集与分析方法。
一、数据采集方法数据采集是指通过传感器、设备或者网络等手段收集工业控制系统中的实时数据。
合理的数据采集方法可以保证数据的准确性和及时性，为后续的数据分析提供可靠的基础。
1. 传感器数据采集传感器是工业控制系统中常用的数据采集设备之一。
通过设置传感器，可以实时监测各种工业过程中的物理参数，如温度、压力、流量等。
传感器数据采集方法直接、实时，对工业控制系统的运行状态监测和控制具有重要意义。
2. 设备数据采集工业生产过程中涉及各种设备，如机器、设备、工具等。
这些设备通常都有自己的数据输出接口，通过连接设备的数据线或者网络，可以将设备的状态和运行数据实时采集到控制系统中。
设备数据采集方法可以提供设备状态监测、故障诊断与预测等功能，为生产过程的优化和管理提供有力支持。
3. 网络数据采集随着互联网技术的发展，物联网在工业控制系统中得到广泛应用。
通过将各种智能设备接入网络，可以实现对工业控制系统中的设备、传感器、PLC等的远程监测和控制。
网络数据采集方法可以提供长距离、多地点的数据收集和反馈功能，为工业过程的实时监控和远程管理提供便利。
二、数据分析方法数据采集只是第一步，更重要的是对采集到的数据进行分析，从而提取有用的信息，为工业控制系统的运行和管理提供决策依据。
1. 统计分析统计分析是对采集到的数据进行数理统计和分组分析的方法，通过计算均值、方差、相关性等指标，揭示数据之间的关系和规律。
统计分析方法可以为工业控制系统中的异常检测、质量控制、故障诊断等问题提供基础支持。
2. 数据挖掘数据挖掘是指从大量数据中挖掘出有用的模式和规律的技术。
控制系统的数据采集与处理技术
控制系统的数据采集与处理技术随着科技的不断发展和进步，控制系统在各个领域中起着举足轻重的作用。
而控制系统的数据采集与处理技术则是其中至关重要的一环。
本文将对控制系统的数据采集与处理技术进行探讨，从数据采集的方式、处理方法以及技术应用等方面进行分析。
一、数据采集方式在控制系统中，数据采集是指将现实世界中的各种信息转化为计算机可以处理的数据形式。
常见的数据采集方式包括模拟信号采集和数字信号采集。
1. 模拟信号采集模拟信号采集是指将模拟信号通过模数转换器(ADC)转化为数字信号的过程。
在控制系统中，我们通常会采用传感器将各种物理量转化为电压或电流信号，再经过一定的放大和滤波处理后，将模拟信号送入ADC进行采样和转换。
2. 数字信号采集数字信号采集是指直接获取数字信号的过程。
例如，计算机数字输入/输出卡(DAQ)可以直接采集各种数字信号，并进行存储和处理。
数字信号采集具有抗干扰性强、采集速度高等优点，被广泛应用于控制系统中。
二、数据处理方法数据采集完成后，接下来就需要进行数据处理，以提取有用的信息，并为后续的控制决策提供依据。
在控制系统中，常用的数据处理方法包括滤波、数据压缩、特征提取以及智能算法等。
1. 滤波滤波是数据处理的基本方法之一，其目的是去除数据中的噪声和干扰，保留有用信号。
滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等，具体选择滤波器的类型和参数应根据实际情况进行。
2. 数据压缩对于大规模的数据集，为了减少数据存储和传输的开销，需要对数据进行压缩。
数据压缩可以分为有损压缩和无损压缩两种方式，具体选择哪种方式取决于对数据精度和压缩比的要求。
3. 特征提取数据处理的另一个重要环节是特征提取，即从原始数据中提取出对问题解决有帮助的特征。
常见的特征提取方法包括傅里叶变换、小波变换、主成分分析等，可以通过这些方法将原始数据转化为更具代表性和可分离性的特征。
4. 智能算法随着人工智能技术的快速发展，智能算法在控制系统数据处理中得到了广泛应用。
控制系统中的数据采集及处理技术分析
控制系统中的数据采集及处理技术分析在现代工业控制系统中，数据采集和处理技术是非常重要的一环。
它不仅能够帮助工程师们了解设备的状态，还可以帮助他们预测问题并对其进行修理。
在本文中，我们探讨控制系统中的数据采集及处理技术分析。
数据采集技术为了收集工程师们所需的数据，采集技术使用了大量的传感器。
这些传感器可以收集各种参数，如温度、压力、流量、振动、电流等等。
这些数据可以被采集、存储和分析，以便工程师们能够更好地了解设备状态和运作情况。
在数据采集方面，有几个关键因素需要考虑。
第一个是采样频率。
采样频率是指数据的更新速度，它必须足够快，以便工程师们能够即时了解设备状态。
其次，数据的精度也非常重要。
精确的数据可以提高数据采集的可靠性和分析的准确性。
最后，数据采集的可扩展性也是一个关键因素。
系统必须可以轻松添加或减少传感器，并且能够处理更多的数据。
数据处理技术获得数据后，需要进行处理以使其能够更好地被分析。
数据处理技术主要包括数据分析、统计学和机器学习等方面。
这些技术可以帮助工程师们预测设备的维护需求，优化生产过程，并提高设备的可靠性和可用性。
在数据分析方面，有几个主要的技术。
首先是关联分析。
关联分析可以自动识别两个或多个变量之间的关系。
它可以帮助工程师们确定两个变量之间的关系，例如温度和压力之间的关系。
第二是聚类分析。
聚类分析可以将相似的数据分为一组。
这可以帮助工程师们识别设备运行中的特定事件，例如故障、停机或维护事件。
最后是异常检测。
异常检测可以自动检测异常数据点，例如粘滞点或功率异常。
统计学方法也可以用于工程数据分析。
他们可以用于理解变量之间的相互作用和关系。
对于生产过程中的数据来说，统计学方法可以帮助工程师们预测未来生产过程及问题，并提高生产线的效率和成功率。
最后，机器学习方法也广泛应用于数据处理技术。
机器学习基于数据来训练模型，以便能够自动分类、预测和识别模式。
在工业控制系统中，机器学习可以自动识别设备运行中的特定事件，并在出现问题时发出警报。
易控组态数据采集和控制课件
数据采集的软件实现
驱动程序开发
针对不同的硬件设备，需要开发相应 的驱动程序，以实现与硬件设备的通 信和控制。
数据处理和分析算法开发
针对采集到的数据进行处理和分析， 需要开发相应的算法，如滤波算法、 去噪算法、特征提取算法等。
数据可视化
将采集到的数据显示为直观的图形或 曲线，以便于分析和观察。
数据存储和管理
PowerBI
PowerBI是微软开发的一款商业智能 工具，可以实现数据的实时分析和可 视化，支持多平台、多数据源的数据 采集和分析。
04
控制原理
控制系统的基本组成
控制器
用于接收输入信号，并按 照设定的控制规律产生输 出信号，控制受控对象。
受控对象
控制系统中被控制的对象 ，可以是机器、设备、系 统等。
控制系统的设计方法
01
02
03
解析法
通过对被控对象进行数学 建模，利用控制理论进行 分析和设计。
实验法
通过实验测试和调整控制 系统参数，以达到所需的 性能指标。
综合法
结合解析法和实验法，利 用计算机仿真技术进行设 计和优化。
05
组态软件的控制实现
组态软件的基本功能
人机界面设计
组态软件具有丰富的人机界面设 计功能，支持多种控件和组件， 方便用户进行可视化监控和操作
易控组态的发展历程
• 易控组态软件起源于20世纪90年代，随着计算机技术的不断发展，易控组态软件的功能越来 越强大，应用范围也越来越广泛。目前，易控组态软件已经成为工业自动化领域中不可或缺 的工具之一，被广泛应用于电力、化工、石油、制药、冶金、水处理等众多领域。
易控组态的应用领域
• 易控组态软件可以应用于各种工业自动化领域，如电力、化工、石油、制药、冶金、水处理等。它可以实现对各种工业设 备的监控和调试，包括电机、泵、阀门、温度、压力、流量等参数。同时，易控组态软件还可以对各种工业过程进行模拟 和优化，帮助企业实现生产过程的自动化和智能化。
组态软件的基本原理与功能介绍
组态软件的基本原理与功能介绍组态软件是一种用于实时监控和控制工程系统的软件工具。
它提供了用户友好的图形用户界面，使用户能够直观地查看和操作工程设备。
本文将介绍组态软件的基本原理以及其常见的功能。
一、基本原理组态软件的基本原理是将工程系统的各个部分以图形方式呈现在计算机屏幕上，通过图形界面与实际设备进行交互。
其原理主要包括以下几个方面：1. 数据采集与处理：组态软件通过与监控设备通信，实时获取设备的数据信息。
这些数据可以是温度、压力、流量等各种测量值，也可以是设备状态、报警信息等。
2. 图形显示：获取到的数据将以图形方式显示在计算机屏幕上，通常采用二维或三维图形形式。
用户可以根据需要自定义图形界面，以方便地监控和操作设备。
3. 实时监控：组态软件能够及时更新显示的数据，并在需要时实时刷新，使用户能够随时了解设备的状态和运行情况。
用户可以通过图形界面直观地观察设备的变化，并及时采取相应的控制措施。
4. 远程控制：组态软件支持对远程设备的监控和控制。
用户可以通过网络连接到远程设备，远程监控设备运行情况，并进行远程操作。
二、功能介绍组态软件具有丰富的功能，主要包括以下几个方面：1. 数据采集与显示：组态软件可以连接各种传感器，实时采集各种数据，并将其以直观的图形形式显示在屏幕上。
用户可以选择展示特定的数据，添加趋势曲线等方式进行数据分析。
2. 实时报警与事件记录：当设备出现异常情况时，组态软件能够发出声音或弹窗报警，提醒用户采取相应的措施。
同时，软件还能记录报警事件的发生时间、类型和处理情况，为后续的故障排除提供参考。
3. 远程控制与操作：组态软件不仅可以对设备进行监控，还能进行相应的远程控制。
用户可以通过软件界面远程开关设备，调整设备参数，实现对远程设备的全面控制。
4. 报表生成与导出：组态软件支持生成各种报表，如历史数据表、设备运行状态表等。
用户可以根据需要选择不同的报表格式，并将其导出为Excel、PDF等文件格式进行保存或打印。
自动化控制系统中的数据采集与处理
自动化控制系统中的数据采集与处理现代自动化控制系统通常涉及大量的传感器和执行器，而数据采集与处理是实现自动化控制的核心环节之一。
本文将探讨在自动化控制系统中，数据采集与处理的重要性以及一些常用的方法和技术。
一、数据采集的重要性数据采集是自动化控制系统中的第一步，它涉及到对环境、设备和过程等信息进行收集和记录。
数据采集的主要目的是获取所需的实时数据，以便对系统进行控制和监测。
在自动化控制系统中，正确、准确地采集数据对于实现系统的稳定运行和高效控制至关重要。
数据采集的过程包括传感器的选择和安装、信号调理、模拟信号的数字化转换等。
传感器的选择要考虑到被测量的参数类型、精度要求、环境条件等因素。
安装传感器时需要注意安装位置的选择和固定方式，以确保采集到的数据准确可靠。
二、数据采集的方法和技术1. 模拟信号采集：传感器通常会输出模拟信号，因此需要将模拟信号转换为数字信号。
这一步骤称为模拟信号采集。
常见的模拟信号采集方法包括差分放大、滤波、采样和保持等。
2. 数字信号采集：在自动化控制系统中，数字信号采集是更为常见的方法。
数字信号采集可以通过使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
数字信号采集具有抗干扰能力强、稳定性高、精度高等优点，适用于各种控制系统。
3. 无线传输：近年来，随着物联网技术的发展，无线传输在数据采集中得到广泛应用。
无线传输技术可以将数据从传感器无线传输到数据采集中心，避免了布线的麻烦，提高了系统的灵活性和可扩展性。
三、数据处理的方法和技术1. 数据预处理：采集到的原始数据通常会包含噪声、干扰等不确定因素，需要进行数据预处理。
数据预处理的方法包括滤波、去噪、校正等，目的是提高数据的可靠性和准确性。
2. 数据分析：数据分析是数据处理的关键环节，它可以通过统计方法、数学模型等手段对采集到的数据进行分析和处理。
数据分析可以得到系统的运行状态、故障诊断信息等，为后续的控制和决策提供支持。
3. 数据存储与传输：在自动化控制系统中，数据存储和传输是必不可少的环节。
组态软件的数据处理与分析技巧
组态软件的数据处理与分析技巧组态软件是一种常用的工业自动化软件，广泛应用于生产控制和监控系统中。
它能够通过采集、处理和展示各类数据，帮助工程师和操作人员更好地监控和控制设备和过程。
在使用组态软件进行数据处理和分析时，掌握一些技巧能够更高效地工作。
本文将介绍几种常用的组态软件的数据处理与分析技巧。
一、数据采集与处理技巧1. 精确定义采样周期：合理的采样周期能够保证数据的准确性和实时性。
根据被监控系统和控制要求，确定合适的采集频率，并在组态软件中进行设置。
2. 预处理数据：组态软件通常提供了数据处理功能，如滤波、补偿和标定等。
根据实际需求，对采集到的原始数据进行预处理，去除噪声、修正误差，以提高数据的可靠性和准确性。
3. 异常数据处理：在数据采集过程中，可能会出现异常数据或异常情况。
通过设置阈值和报警条件，及时发现和处理异常数据，并进行合理的数据修正和记录。
4. 数据存储与备份：组态软件通常提供了数据存储和备份功能。
合理设置数据存储周期和存储结构，确保数据的安全性和完整性。
定期进行数据备份，以防止数据丢失和遗漏。
二、数据分析与表达技巧1. 数据可视化：组态软件通常支持各种图形绘制功能，如曲线图、柱状图和饼状图等。
在数据分析过程中，选择合适的图表类型，清晰地展示数据，帮助用户直观地理解数据特征和趋势。
2. 趋势分析：通过对历史数据的分析，可以预测未来的数据趋势和变化规律。
组态软件提供了趋势分析工具，可通过设置时间范围和数据范围，生成趋势图并提供分析报告。
3. 统计分析：组态软件还提供了统计分析功能，如平均值、标准差和相关系数等。
通过对数据进行统计分析，可以揭示数据之间的关系和规律，帮助用户做出更准确的决策和优化控制。
4. 报表生成与导出：组态软件可以根据用户需求生成各类报表，并支持报表导出功能。
用户可以根据需要选择报表格式和内容，并进行定制化设置，满足不同场景的数据分析和展示需求。
三、实践中的技巧与经验分享1. 多屏显示：组态软件支持多屏显示功能，用户可以将不同的数据和图形显示在不同的屏幕上，方便同时监控多个变量和过程。
数据采集与控制
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＰＲＯＤＵＣＴＳＣＨＩＮＡｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎＯＣＴＯＢＥＲ２００３１１专题特写数据采集与控制研华工控林佳本１概述数据采集与控制系统的基本任务是物理信号（电压／电流）的产生或测量。
但是要使计算机系统能够测量物理信号，必须要使用传感器把物理信号转换成电信号（电压或电流信号）。
有时不能把被测信号直接连接到数据采集卡，而必须使用信号调理辅助电路，先将信号进行一定的处理。
总之，数据采集与控制系统是在硬件板卡／远程采集模块的基础上借助软件来控制整个系统的工作－包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。
这里将要讨论的是关于数据采集板卡的应用方面的一些相关的基础问题，远程数据采集模块的使用方法，将在后续的文章中讲述。
２数据采集板卡选择参数浅释（１）模拟量在使用数据采集卡的时候，操作的对象主要就是模拟量输入／输出，数字量输入／输出。
对于模拟量，工程中通常会对如下的一些量比较关注：输入模式（单端输入或差分输入）、分辨率、输入范围、采样速率，精度和噪声等。
单端输入以一个共同接地点为参考点。
这种方式适用于输入信号为高电平（大于１Ｖ），信号源与采集端之间的距离较短（小于１５英尺），并且所有输入信号有一个公共接地端。
如果不能满足上述条件，则需要使用差分输入。
差分输入方式下，每个输入可以有不同的接地参考点。
并且，由于消除了共模噪声的误差，所以差分输入的精度较高。
输入范围是指数据采集卡能够量化处理的最大、最小输入电压值。
数据采集卡提供了可选择的输入范围，它与分辨率、增益等配合，以获得最佳的测量精度。
分辨率是模／数转换所使用的数字位数。
分辨率越高，输入信号的细分程度就越高，能够识别的信号变化量就越小。
增益表示输入信号被处理前放大或缩小的倍数。
给信号设置一个增益值，就可以实际减小信号的输入范围，使模数转换能尽量地细分输入信号。
总之，输入范围，分辨率及增益决定了输入信号可识别的最小模拟变化量。
如何使用组态软件进行设备远程监测与控制
如何使用组态软件进行设备远程监测与控制随着科技的不断发展，人们对设备远程监测与控制的需求也越来越大。
组态软件作为一种应用广泛的工具，为实现设备的远程监控和控制提供了便利。
本文将介绍如何使用组态软件进行设备远程监测与控制的步骤和方法。
一、组态软件的基本介绍组态软件是一种通过图形化界面来设计、配置和管理设备的软件工具。
它可以实现设备的远程监测、控制和管理，同时提供数据的采集、存储和分析功能。
组态软件通常包含了各种设备的通信协议和数据处理模块，具备良好的兼容性和扩展性。
二、组态软件的安装和配置1. 下载并安装组态软件：根据需要选择合适的组态软件，并从官方网站或可信来源下载安装文件。
安装过程相对简单，按照提示完成安装即可。
2. 进行基本配置：安装完成后，打开软件并进行基本配置。
这包括设置通信协议、设备地址、端口号等相关参数。
根据不同的设备和网络环境，配置方式会有所不同，需要参考软件的使用手册或官方文档进行操作。
三、远程监测设备1. 设备连接：在组态软件的界面上，选择要监测的设备，通过合适的通信方式与设备建立连接。
通常可以选择串口、以太网、Modbus等协议进行设备连接。
2. 数据采集：一旦设备连接成功，组态软件将开始采集设备的相关数据。
这些数据可以包括设备的状态、参数、运行信息等。
不同的组态软件在数据采集方面具有不同的功能和灵活性，用户可以根据自己的需求进行配置和设置。
3. 数据展示：组态软件一般提供了丰富的数据展示和监测功能，可以通过图表、曲线、仪表盘等形式直观地展示设备的运行状况。
用户可以实时监测设备的状态，以便及时做出相应的调整和决策。
四、远程控制设备1. 设备连接：与远程监测类似，远程控制设备也需要先与目标设备建立连接。
确保设备连接的稳定性和安全性非常重要。
2. 控制命令：一旦与设备建立连接，组态软件将提供相应的控制操作界面。
用户可以通过该界面发送控制命令，实现对设备的遥控操作。
例如，开关设备、调整设备参数、设置工作模式等。
控制系统中的数据采集与处理技术
控制系统中的数据采集与处理技术数据采集与处理是现代控制系统中重要的环节，它涉及到对各种信号的获取、传输、解析和处理。
准确和高效的数据采集与处理技术可以有效地提高控制系统的性能和稳定性。
本文将介绍控制系统中常用的数据采集和处理技术及其应用。
一、模拟信号采集与处理技术在控制系统中，模拟信号是最常见的一种信号类型。
它可以是连续变化的电压、电流、温度等物理量。
模拟信号采集与处理技术主要用于对这些模拟信号进行采样、滤波和放大等处理。
1. 采样技术采样是指将连续时间的模拟信号转化为离散时间的数字信号。
常见的采样方式有脉冲采样和保持采样。
脉冲采样通过取样信号模拟模拟信号形成采样脉冲，保持采样则是通过开关电路将模拟信号保持在指定电平上。
2. 滤波技术滤波是为了去除模拟信号中的噪声和杂频，使得信号更加纯净和稳定。
常见的滤波方式有低通滤波、高通滤波和带通滤波等。
低通滤波器可以去除高频噪声，而高通滤波器可以去除低频噪声。
3. 放大技术模拟信号经过采样和滤波后，可能需要进行放大以适应后续的处理和控制任务。
放大可以使用运放等放大器件来实现，通过改变输入输出之间的电压关系，将模拟信号进行放大。
二、数字信号采集与处理技术随着计算机技术的发展，数字信号采集与处理技术在控制系统中得到广泛应用。
它通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后利用计算机进行进一步的处理。
1. 模数转换技术模数转换技术主要包括采样和量化两个步骤。
采样是指以一定的频率对模拟信号进行采样，量化则是将采样后的信号按照一定的精度进行数字化表示。
2. 数字信号处理技术数字信号处理技术可以对采集到的数字信号进行滤波、谱分析、重构等操作。
它包括离散时间信号处理和离散傅里叶变换等算法。
3. 压缩与传输技术数字信号可以通过压缩技术将其压缩成更小的数据量，以便于传输和存储。
常见的压缩技术有无损压缩和有损压缩。
传输技术包括串行传输和并行传输，以及网络传输等。
三、实时性与可靠性保证在控制系统中，数据采集与处理的实时性和可靠性是非常关键的。
学习使用LabVIEW进行数据采集与控制
学习使用LabVIEW进行数据采集与控制LabVIEW是一种图形化编程环境，它是一种用于实现数据采集和控制的强大工具。
在工程和科学领域中，数据采集和控制是一项重要的任务，而LabVIEW正是为这些任务提供了简单、直观和高效的解决方案。
在本文中，我们将探讨学习使用LabVIEW进行数据采集和控制的一些关键方面。
首先，了解LabVIEW的界面和基本元素是学习的第一步。
LabVIEW的界面是基于图形化编程的思想，它使用了一种称为“虚拟仪器”的概念。
虚拟仪器是一种在计算机上执行操作控制和数据采集的软件模拟。
LabVIEW的界面直观易懂，用户可以通过拖拽和连接图标来构建程序。
在LabVIEW中，数据采集和控制的核心是通过信号输入和输出来实现的。
信号输入可以来自各种传感器、设备和仪器，而信号输出可以控制各种执行器和设备。
在LabVIEW中，信号输入和输出用称为“Virtual Instrument (VI)”的图形化程序来表示。
用户可以通过连接不同的VI来构建复杂的数据采集和控制系统。
为了实现数据采集和控制，LabVIEW提供了丰富的功能模块和工具包。
这些功能模块可以用于数据读取、数据处理、数据通信和控制执行等任务。
用户可以根据具体需求选择合适的功能模块，并通过拖拽和连接来构建程序。
此外，LabVIEW还提供了一些高级工具，如图像处理、信号处理和通信协议等，使用户能够更方便地实现复杂的功能。
除了基本的功能模块和工具包，LabVIEW还支持用户自定义功能和扩展。
用户可以根据自己的需求编写自己的模块和函数，并将其集成到LabVIEW的开发环境中。
此外，LabVIEW还支持与其他编程语言和硬件设备的集成，如C++、Python和Arduino等。
这使得用户可以更灵活地使用LabVIEW来实现各种数据采集和控制任务。
在学习和使用LabVIEW时，除了掌握基本的操作和功能，还需要了解一些实际应用方面的知识。
数据采集和控制常常需要与传感器、仪器和设备进行交互，因此对这些设备的了解是至关重要的。
工业自动化的数据采集与控制技术
工业自动化的数据采集与控制技术随着科技的迅猛发展，工业自动化的应用越来越广泛，数据采集与控制技术成为了工业自动化的关键。
本文将从工业自动化的发展历程、数据采集技术的应用、工业控制技术的发展以及未来技术发展趋势四个方面进行论述。
一、工业自动化的发展历程工业自动化是指通过各种传感器、执行器、计算机等技术手段，实现生产、制造、加工、流程控制等过程的自动化技术。
从最初的机械操作到现代的数字化自动化，工业自动化经历了长足的发展。
20世纪70年代初，PLC（可编程控制器）开始应用于工业自动化中，它的应用使得制造过程的控制和监控变得更加便捷。
20世纪90年代以来，工业自动化技术出现了仪器仪表、传感器、人机界面等多种复杂的设备和系统，为工业自动化技术的应用提供了更加先进的手段。
二、数据采集技术的应用数据采集技术是工业自动化的基础，它通过传感器等设备实时采集工业生产中的数据，包括压力、温度、流量、湿度等多种实时数据，并通过网络传输将数据汇聚到控制中心，实现对生产过程的实时监控和控制。
在数据采集技术应用中，传感器是关键设备之一。
传感器可以从工业生产现场采集各种数据，并将这些数据转换为电信号输出到后台处理系统中。
不同种类的传感器对数据的采集有着不同的方法，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等多种类型的传感器。
三、工业控制技术的发展工业控制技术是工业自动化的重要组成部分，它通过将数据采集系统获取的实时数据进行分析，形成生产过程的控制策略，从而实现对生产过程的精确控制。
随着控制技术的不断发展，多种控制方式不断涌现。
具体来说，根据不同的控制策略和控制对象，控制技术可以分为PID控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等多种类型。
四、未来技术发展趋势未来，工业自动化技术将更加智能化，模块化和人性化。
智能化：未来的工业设备将不仅仅是处理功能，还具备监测、学习、演绎、预测等智能特性，能够更好地响应人类的需要。
模块化：未来的机器将成为由多种模块组成的部件，可以按照需要进行拆卸和拼装。
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工程设计提示
•进行组态前，了解整个监控系统的通信方式，根据现场和设备的需要选 择合适的设备驱动方式，既可以提高通信速率又可以节省成本。 •在使用易控建立设备通信前，先使用第三方通信软件进行测试，如厂家 自己的调试软件或串口调试工具等。 •设备与组态软件在进行通信的过程中往往需要设置一些通信的参数，如 串口号、波特率等，在易控的通信驱动帮助文档中对于这些参数的设置都 有介绍。按照系统点表建寄存器，注意某些设备有地址偏移。 •重视通信的某些参数：查询周期、通信超时、通信延时和通信出错控制， 更改这些参数有时可以显著改善通信质量。 •在易控软件和设备通讯有问题时，通过日志查看器查看是否有相关的错 误提示，根据提示修改相关的配置等。 •易控组态软件按设备变量的个数多少进行收费，购买软件前就需要对设 备变量进行合理规划。
通道
设备的硬件接口称为“通道”。 易控和仪器、仪表、PLC等外部设备进行信息交换的“走廊”或者“媒介”。
通道类型
串口通道、以太网通道、虚拟设备通道、OPC通道、板卡通道、各种 现场总线接口通道以及一些特殊的软件通道等等
通道属性
通道名称、说明、是否启用、通信状态、通信出错控制等
快捷功能
通道的复制、粘贴以及通道下设备的直接运行等
Thank
You！
IO通信的优化采样：
仅采集易控后台及运行环境已打开画面中使 用的变量 提高采集效率 工程树目录 “运行选项”节点下的“IO”菜 单项
4.4 设备网关
数据交互通常采用方式： 硬件网关：增加硬件成本，采集的数据稳定性很难保证 脚本程序赋值：执行时效率较低，编写较多脚本赋值程序 易控组态软件: 通过 “设备网关”功能实现 通过将不同设备中需要关联的两个变量同时关联到同一个工程变量，实现它们之 间的直接数据交换 不需编写脚本程序，而且效率大幅提高
第四讲：数据采集和控制
第4讲 数据采集和控制
教学目的要求
• • • 掌握设备通信基础 掌握数据采集与控制的管理和优化 掌握易控的设备网关功能
教学重点
•Hale Waihona Puke • 设备和设备变量的建立 虚拟设备
教学难点：
采集控制现场的输入输出信号
教学方法：
大屏幕投影演示 易控软件操作
时间安排：
1.5学时
4.1 数据采集和控制概述
快捷功能：
易控设备变量和工程变量的分开设计： 工程的上位开发和下位开发分开进行，上位开发不会因下位信息的经常变化 而反复修改，提高工程开发效率 工程变量没有和硬件通道进行绑定，使硬件层与逻辑层隔离 内置设备网关功能 实现通信链路的冗余，是易控网络分布式数据采集的基础
虚拟设备
物理上并不存在的假想硬件，工作过程和真实设备没有区别 主要用于测试及获取一些需要按照规律变化的信号 可以产生多个按照不同规律变化的信号 提供寄存器类型： Increase、 Decrease、 Random、 Sine、 SquareWave、 Static、 Triangle
设备
在现场进行数据采集的硬件产品称为“设备”，易控软件通信的对象。 设备按照设备类型、通信接口类型、生产厂家等分类。
设备类型
PLC、智能仪表、变频器、OPC设备、板卡等
设备属性
设备名称、说明、是否启用、通信状态、通信延时、地址格式、记录
读成功信息、记录写成功信息、通信出错控制等
通信程序
设备通信程序的简称 针对不同类型、厂家和型号的设备，按照设备的特定通信协议编写 实现组态软件和设备之间数据通信能力的软件模块 工程中配置的主要工作是配置不同设备的设备通信驱动程序
虚拟设备的使用： 在工程开发过程中抛弃实际的硬件设备 完成工程的开发任务，在工程调试过程中 再使用实际的设备进行调试。 利用按规律变化的寄存器数值实现一些 特殊的动画效果等。
4.3 通信管理和优化
通信状态监控
通信状态：
反映通道和设备的通信状态 连接一个工程变量，通过变量的数值了解通信是 否正常
及时准确地采集和控制现场数据 开发人员不需要了解现场的通信介质、通信接口、通信协议等久 能够快速建立与设备的连接
用户关注问题：
数据采集的通信速度、稳定性 支持硬件接口的种类 拥有通信协议的数量
4.2 设备通信基础知识
组态软件实现对现场设备的数据采集与控制的条件： 组态软件与现场设备之间要有物理连接 组态软件按照一定的协议与现场设备进行通信 易控组态软件: 对支持的设备提供驱动程序 组态软件不能直接和设备建立连接 设备必须挂接到通道上，在一个通道上可以挂接多个设备
易控通信程序：按照对应设备的名称和通信方式命名，并按照对应设备的类型、生产 厂家、设备型号进行组织管理。
设备变量
与现场设备寄存器对应的变量，也称为“IO变量”。 设备中的一个或多个连续的可读写地址。 易控设备变量：
按照现场设备驱动程序中的要求开发 每种设备的所有寄存器地址几乎都可以使用 建立设备寄存器时根据特点智能屏蔽 属性：寄存器类型、起始地址、单元长度、数据类型、数据库变量、当前值、读写方式、 查询周期、数据转换等
是否启用：
动态启停设备或者通道的通信 连接一个开关型工程变量 在现场设备检修过程中有用，避免监控系统的误操 作导致检修过程中的事故
数据管理和优化
通信出错控制：
连续几次通信失败后重建通道连接 重建通道连接失败后，每隔几分钟尝试打开通道 禁用通道方式：始终尝试连接和经过几小时仍无 法建立连接禁用该通道