數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)備選型問答

1、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)設(shè)備選型問答         一、  DA&C系統(tǒng)一般有哪幾種形式？各有何優(yōu)點(diǎn)？未來趨勢是什么？    粗略的講，DA&C可以采用三種形式來構(gòu)成：    (1) 基于PLC的順序邏輯控制系統(tǒng)。     (2) 基于DCS的大型控制系統(tǒng)    (3) 基于PC-BASED的DA&C系統(tǒng)。    優(yōu)缺點(diǎn)見下表。  

2、;  隨著PC及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來的趨勢是PLC及DCS逐漸向PC-BASED靠攏，如采用PC的CPU、流行的Ethernet、TCP/IP通訊協(xié)議；同時(shí)PC-BASED逐漸向PLC及DCS滲透，如采用遵循IEC-1131的軟PLC。三者會(huì)取長補(bǔ)短，即PLC和DCS的開放性及通訊能力逐漸加強(qiáng)，同時(shí)PC-BASED的實(shí)時(shí)性進(jìn)一步提高。    二、  為什么說PC-BASED系統(tǒng)開放性好？    PC-BASED系統(tǒng)采用INTEL或兼容的硬件及微軟或兼容的軟件，俗稱WINTEL架構(gòu)。由于WINTEL架構(gòu)已經(jīng)成為商

3、業(yè)PC機(jī)的主流，其標(biāo)準(zhǔn)公開、結(jié)構(gòu)公開、軟件及開發(fā)工具公開，因此具有很好的開放性。且硬件成本和開發(fā)成本相比較均很低。因此，PC-BASED的DA&C架構(gòu)受到廣大用戶的歡迎。    三、基于PC-BASED的DA&C系統(tǒng)有幾種形式    (1) 基于板卡的集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；痉绞绞遣捎脭?shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。具有代表性的廠家如Advantech、NI及吉時(shí)利。主要做法是將一塊基于IAS或PCI的板卡插入工業(yè)計(jì)算機(jī)或商用機(jī)(非嚴(yán)格場合)上，將外部信號(hào)通過導(dǎo)線引至計(jì)算機(jī)的端子上然后接入數(shù)據(jù)采集卡，通過定制的軟件就可以進(jìn)行采

4、集。優(yōu)點(diǎn)是成本較低，速度塊，如1MHZ數(shù)據(jù)采集，缺點(diǎn)是可靠性一般，同時(shí)布線費(fèi)用高    (2) 基于分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；痉绞绞遣捎没诂F(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)采集智能模塊，流行的現(xiàn)場總線如RS-485(非嚴(yán)格)、CAN BUS、Profibus等。代表性的廠家如ADVANTECH ADAM系列等?；咀龇ㄊ峭ㄟ^現(xiàn)場總線將智能模塊引入計(jì)算機(jī)，上位機(jī)通過定制的軟件和智能模塊通訊。優(yōu)點(diǎn)是易維護(hù)、布線簡單、可靠性高，缺點(diǎn)是采樣速度低、成本較高。    四、  數(shù)據(jù)采集卡的分類？    按照采集信號(hào)的類型分：

5、模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入輸出、定時(shí)/計(jì)數(shù)等三種；     按照采樣速度可分成高速和低速；     按照隔離方式可分成隔離和非隔離；     因此用戶可以根據(jù)自己的需求來選擇合適的數(shù)據(jù)采集卡。    五、模擬量輸入為何分單端和差分？    來自現(xiàn)場的信號(hào)總會(huì)存在各種干擾成份，尤其是共模干擾。模擬量的差分輸入正是采用差分放大器的形式來消除模擬量的共模干擾。如果信號(hào)源比較干凈，可以采用單端輸入的方式。兩個(gè)單端可以組成一個(gè)差分輸入，因此，單端輸入容量是

6、雙端的一倍。    六、數(shù)據(jù)采集卡如何與端子搭配    研華數(shù)據(jù)采集卡與端子搭配見表。    七、A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)傳輸共有幾種形式？    將模擬量通過采集卡送入計(jì)算機(jī)，一般分成三步：(a) 啟動(dòng)A/D；(b) A/D轉(zhuǎn)換；(c) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入計(jì)算機(jī)。按照數(shù)據(jù)采集速度不同第(c)步可以采用不同的形式。    軟件查詢的方式。通過軟件檢查A/D完成標(biāo)志，讀入數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)。這種方法適合速度較慢的場合(<1KHZ)；   

7、;  中斷方式。A/D完成后向PC發(fā)出中斷請求，中斷程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種方式適合速度較快的場合(<30KHZ);     DMA方式。利用DMA控制器來完成數(shù)據(jù)采集卡和PC間數(shù)據(jù)傳輸。這種方式適合大批量的快速數(shù)據(jù)傳輸。     FIFO+INT。為了進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，A/D卡上要設(shè)置先進(jìn)先出(FIFO)緩沖區(qū)，容量在1K 或以上。A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)據(jù)先放進(jìn)FIFO，當(dāng)FIFO半滿后，向PC發(fā)出中斷信號(hào)，由中斷服務(wù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。這種方式適合高速數(shù)據(jù)采集，如>100KHZ的數(shù)據(jù)采集。   

8、  特殊高速數(shù)據(jù)采集卡。如卡上內(nèi)嵌CPU的高速數(shù)據(jù)采集卡。     八、  數(shù)據(jù)采集卡軟硬件件如何整合？    一般正規(guī)廠家隨硬件會(huì)提供如下開發(fā)工具：    DOS下函數(shù)庫及例程     DOS下寄存器使用例程；     WINDOWS 16/32 BIT DLL；     VC/VB/Delpohi例程；(以上一般免費(fèi)提供)；     OCX控件(可付費(fèi)獲取)； &

9、#160;   OPC Server;     通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)整合。一般國內(nèi)的組態(tài)軟件均支持板卡，如組態(tài)王等     九、  采用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有何好處？    在眾多PC-BASED廠家中，以研華的ADAM系列分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最具有代表性。      十、現(xiàn)場總線的分類及特點(diǎn)。    （1）CAN    最初由Robert Bosch設(shè)計(jì)，以提供車輛內(nèi)電子面板控制單元

10、（Electronic Control Units, ECUs）的串行通信。其特點(diǎn)為實(shí)時(shí)、高傳輸可靠性和數(shù)據(jù)安全性，CAN產(chǎn)品廣泛、成本低，從而超出汽車工業(yè)應(yīng)用至工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，如移動(dòng)機(jī)床。    CAN面向消息，多主、廣播協(xié)議，被ISO11898標(biāo)準(zhǔn)化為高速通信，（只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和部分物理層）。CAN采用帶非破壞性位判斷的CSMA或沖突避免（CSMA/CA）以解決潛在的總線訪問沖突，不丟失數(shù)據(jù)和帶寬。識(shí)別符的長度（判斷域）為11位標(biāo)準(zhǔn)ID和29位擴(kuò)展ID（CAN Kingdom）。      （2）HART 

11、   是為了滿足過程控制應(yīng)用中，在不中斷4-20mA信號(hào)情況下，實(shí)現(xiàn)智能現(xiàn)場設(shè)備與主設(shè)備之間的雙向數(shù)字通信，最初由Rosemount開發(fā)，得到了HART通信基金會(huì)（HCF）的支持。HART協(xié)議符合OSI-RM的1、2、7層。    物理層使用基于FSK技術(shù)的Bell 202。HART可以點(diǎn)對點(diǎn)模式運(yùn)行在已有的4-20mA信號(hào)線上，過程值以模擬方式傳送，HART用來組態(tài)和測試；或者通過雙絞線以多點(diǎn)組態(tài)模式運(yùn)行，滿足本安要求時(shí)，單個(gè)電源最多可遠(yuǎn)程供電15臺(tái)設(shè)備；如果本地供電，可連接更多數(shù)量的設(shè)備。    （3） Lon

12、Works    Lonworks是對等控制網(wǎng)絡(luò)，適用于分散控制和樓宇自動(dòng)化中連接智能設(shè)備，由美國Echelon公司開發(fā)。LonWorks提供多種傳輸介質(zhì)，柔性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸速率可達(dá)2.5Mbps。介質(zhì)訪問分散爭用。應(yīng)用層提供4類36種服務(wù)，更新網(wǎng)絡(luò)變量（隱式報(bào)文）和顯式報(bào)文。變量類型為預(yù)定義類型或C語言定義。報(bào)文的發(fā)送為點(diǎn)對點(diǎn)或多點(diǎn)方式，帶或不帶確認(rèn)。    （4） Modbus PlusModbus Plus是為工業(yè)控制應(yīng)用（如過程控制和監(jiān)控信息傳遞）設(shè)計(jì)的局域網(wǎng)，由AEG Modicon開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)總線采用單/雙電纜布局，可連接至多64個(gè)可尋址節(jié)點(diǎn)，1Mbps傳輸速率。信息格式為HDLC，介質(zhì)訪問采用令牌方式。    （5） Profibus: PROcess Field BUS    Profibus由Siemens領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)