基于工控机数据采集系统的开发

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1、万方数据基于工控机数据采集系统的开发李菊叶(陕西理工学院计算机科学与技术系陕西汉中723200)摘要：工业控制计算机(以下简称工控机)是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。传统意义上将用于工业生产过程的测量、控制和管理的计算机统称为工业控制计算机，它包括计算机和过程输入、输出通道2部分。但今天的工控机的内涵已经远不止这些，其应用范围也已经远远超出工业过程控制。因此，工控机是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域、具有恶劣环境适应能力、能长期稳定工作的加固计算机。本文介绍了基于工控机数据高密度采集数字信号系统的开发，详细说明了系统的设计方法及关键技术。并对PcI广一-9113A数据采集板进

2、行了介绍，以及c++builder的数据库访问技术。关键词：数据采集；PCL--9113A；数字信号；数据库1引盲一些特殊仪器的某些关键部位的开关参数需要严格符合标准，但是由于其位置的特殊性，检测起来费时费力，为了方便测量并实现多个部位多个参数值的同时自动检测，研制出一套基于工控机高密度数据采集系统，其可靠性、稳定性高、测试准确，使用方便且人机界面友好。2数据采集系统原理模拟输入信号，即在时间上与幅值上均连续变化的信号，首先经过一个预采样滤波器，然后由采样保持电路每隔一个采样间隔读出一次数据，再由模数转换器(ADC)量化为二进制数码，即成为计算机可以接受和处理的数字信号。接着由计算机进行数据

3、处理，处理后的数据经由数模转换器(DAC)，将数字信号转换为模拟信号。在此转换过程中，二进制数码首先转换为连续时间脉冲。脉冲之间的空隙则经过“再建平滑滤波器”来填充平滑以恢复成模拟信号。数据采集系统的简化框图如图所示：马霸小¨谰午刊翻鲨3系统硬件设计方案该系统从硬件结构上分为数据采集模块和数据处理模块两部分。数据采集模块由待测开关，传感器、信号处理和数据采集卡组成；数据处理模块由工控机的处理系统组成。系统原理框图见图l所示。待测开关的按压行程和按压压力两个参数分别通过位移和压力传感器检测并输出模拟信号，该信号经前置处理后输入PCL-818L采集卡模拟输入通道。前置处理的作用是将传感器输出来的

4、信号处理成适合后面的A／D转换的信号，一般通过(差分)放大与抗混滤波即可；待测开关的接触电阻由毫欧电阻表检测并输出数字信号。该信号可直接连接采集卡数字输入通道，该采集卡是带有FIFO的高速采样A／D板直接控制采样。戈-1jK力传鹧器l-i信号处，TI【，r拧渊帆持●-1化穆促媾器I-数姚宋毵}：PCI-9113A一1mo删【．托l3．1工控机的基本组成及特点工控机由计算机基本系统和过程I／O系统组成。计算机基本系统由系统总线、主机模板存储器板、人机接口板与CRT、磁盘机、打印机等通用外围设备组成。过程I／O系统由输入信号调理板和A／D转换器将现场传感器测量的物理信号转变为电信号，模拟量经模数

5、转换(A／D转换器)。变成数字量输入计算机，计算机输出信号经数模(D，A)转换和输出调理(隔离放大)成执行机构的功率驱动信号控制执行机构。(1)硬件系统一般有运行操作台．可放置计机、CRT、外设、主机柜、I／0机柜机箱、电源、接线子板、接地保护装置等)等。(2)软件系统由实时操作系统、实时数据库及用软件、数据采集与处理软件、各类控制软件(Pm)直接数字控制、先进控制软件组成。(3)工控机与商用及个人机比较。它的特点是强调过程输入输出能力，高可靠性，抗干扰性与实时性。为了使工控机(1PC)能在工业之恶劣环境下保连续运行以及能承受恶劣环境中的高低温冲击、振动、电磁干扰、潮湿、盐雾等，在结构设计上

6、工控机与商用的PC机有明显地差别。IPC机箱内设计了push-pull风冷，保持箱内正气压并加有空气过滤器、软硬盘封闭门等，有效地防止了温度过高和粉尘的侵入。IPC内设计了一个带橡胶的压条，可以对插入IPC中的任何板卡进行固定，对软驱和硬盘架也特别设计了橡胶缓冲，提高了整机的抗冲击与振动性能。IPC内采用开关电源，提供高质量的DC，其MTBF(平均无故障时间)至少在50000小时，机箱全钢封闭，有效地防止了EMI。鉴于装配线95万方数据现代经济信息上环境比较恶劣，振动、干扰、噪声都比较大，采用研祥的]PC．68II系列。工业级CPU卡的模块化结构，也使其在维修时替换快速，还特别设计了Watc

7、hdogTimcr和板上Hasb／IlAM依0M电子盘等。3．2PcI—9113A数据采集卡PCI．9113总线数据采集卡型号：PCI．9113特性：o32路单端12位模拟量输入通道O超过5000Vrms绝缘o12位逐次逼近MD转换器(ADS774或兼容芯片)O32位PCI总线，即插即用。可编程增益X1，X10，X100o双极性或单极性模拟输入范围。最高至60KHz的采样速率，o自动扫描通道选择0板上低通滤波