數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展

1、1 / 3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 設(shè)計(jì) 50 年代， 1956 年美國首先研究了用在軍事上的測(cè)試 系統(tǒng)，目標(biāo) 是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù) 是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速性和一定的 靈活性可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn) 可。大約在 60 年代后期，國外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)入市場，此階段的數(shù)據(jù) 采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專業(yè)的系統(tǒng)。20 世紀(jì) 70 年代中后期，隨著微型的發(fā)展，誕生了采集器，儀表同計(jì)算機(jī)溶于一 體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超

2、過了傳統(tǒng)的自是這一類的 典型代表。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機(jī)箱內(nèi)，然后 由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測(cè)試 任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ谔砑拥膶I(yè)的機(jī)箱里即可完成 硬件平臺(tái)中建，如果采集測(cè)試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ?添加到專用的機(jī)箱即可完成硬件平臺(tái)重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。 20 世紀(jì) 80 年代后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)，單片機(jī)和大規(guī)模集 成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處 理能力大大加強(qiáng)。20 世紀(jì) 90

3、年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事，航 空電子設(shè)備及宇航技術(shù)，工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能，高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。目前有的 DAS 產(chǎn)品精度已達(dá)16 位，采集速度每秒達(dá)到幾十萬次以上。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在 工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不 同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)， 迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。該階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高速，模塊化和即插即用方 向發(fā)展，典型系統(tǒng)有 VXI 總線系統(tǒng)， PCI,PXI 總線系統(tǒng)等，數(shù)

4、據(jù)位以達(dá)到 32 位總線寬 度，采用頻率可以達(dá)到 lOOMSps。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡 式模塊，可以充分保證其隱定性急可靠性，但其昂貴的價(jià)格是阻礙它在自動(dòng)化領(lǐng)域取 得了成功的應(yīng)用。串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化方向發(fā)展，可靠性不斷提高。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)物理層通信，由于采用RS485 雙絞線，電力載波，無線和光纖，所以其技術(shù)得到了不斷發(fā)展和完善。其在工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的 應(yīng)用。由于目前局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)工廠管理層局域網(wǎng)，車間層的局域網(wǎng)和底層 的設(shè)備網(wǎng)已經(jīng)可以有效地連接在一起，可以有效地把多臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備聯(lián)在一起，以 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線

5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展與通信協(xié)議施耐德電信公司的 Modicom 產(chǎn)品早在 1978 年就推出了世界第一個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場控制 (PLC)2 / 3和主機(jī)的通信協(xié)議 modbus，該協(xié)議簡潔，開放，可靠而逐漸成為事實(shí)上的工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1989 年推出的世界上第一個(gè)對(duì)等的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) modbus plus ，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù) 的高速，實(shí)場總線的對(duì)比測(cè)試中，以太網(wǎng)顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)，使其能夠勝任數(shù)據(jù)采 集和控制對(duì)實(shí)時(shí)性，可靠性，抗干擾性的嚴(yán)格要求。以太網(wǎng)已被證明是未來數(shù)據(jù)采集 和控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，并將極大地速進(jìn)信息從傳感器到管理層的集成。2 國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況數(shù)據(jù)采集器是一種具有現(xiàn)場記

6、錄，分析功能的設(shè)備和現(xiàn)場記錄，離線分析機(jī)器設(shè) 備等狀態(tài)數(shù)據(jù)功能的便攜式分析儀器。它把安裝在機(jī)器設(shè)備上的震動(dòng)傳感器和過程傳 感器等所測(cè)得的信號(hào)作為為輸入，配以各種測(cè)量分析技術(shù)以及多樣化的顯示格式所組 成的一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行定期巡回狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷等多種 領(lǐng)域。它能和計(jì)算機(jī)一起組成獨(dú)立的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，是機(jī)器設(shè)備的計(jì)算機(jī)輔助診斷手 段之一。2.1 國外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)狀隨著國外微電子技術(shù)，計(jì)數(shù)機(jī)技術(shù)，測(cè)控技術(shù)和數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展，目前國外 數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)較初期有了很大的發(fā)展。從近來國外公司展示的新產(chǎn)品可以看出， 主要的發(fā)展可以概括為功能多樣，體積減小和使用方便等三個(gè)方便。此外，

7、數(shù)據(jù)采集 器的特點(diǎn)還反映在如下幾個(gè)方面：( 1) 它即使一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器，又是一臺(tái)功能較全的機(jī)器狀態(tài)分析儀，不僅有常 用的時(shí)域分析和頻域 FFT 分析，而且還可以做倒譜，細(xì)化，包絡(luò)譜和時(shí)頻 域分析等功能；( 2) 它即是采集器，又可以兼做其它儀器來用。如法國邁威公司的 moviloc 數(shù) 據(jù)采集器，就可作為一臺(tái)動(dòng)平衡儀來用，它不但可以做單一平面的動(dòng)平衡， 還可以做六個(gè)平面的動(dòng)平衡；( 3) 存儲(chǔ)量大，從低頻到高頻頻域率測(cè)量范圍寬，能適應(yīng)機(jī)器從低速到高速的 各種監(jiān)測(cè)范圍需要；( 4) 可利用振動(dòng)傳感器或過程傳感器或電量傳感器等輸入多種物理量，如振動(dòng) 加速度，位移，相位，轉(zhuǎn)速，溫度，壓力，流量，電壓，電流，和功率等， 形成多叁數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；5) 數(shù)據(jù)采集器配套的軟件是以通用窗口的軟件為基礎(chǔ)，功能較強(qiáng)。一套軟件 可同時(shí)支持?jǐn)?shù)中不同型號(hào)與不同檔次的數(shù)據(jù)采集器。6) 數(shù)據(jù)采集器已經(jīng)安裝了 LCD 背光顯示屏，并盡量減少了操作鍵；元器件高 度集成化，并減輕機(jī)器的重量；采用防水撞擊的密封外殼，能適應(yīng)惡劣的 于一身及高抗干擾能力的方向發(fā)展。這就對(duì)系統(tǒng)前端擔(dān)任掃描及測(cè)量任務(wù)