一种高精度数据采集及控制系统设计

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1、第４６卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．５２０１６年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１６一种高精度数据采集及控制系统设计李明，安书董，路辉（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：数据采集与控制系统是现代检测与控制技术的核心，工业控制领域对数据采集与控制系统的性能要求越来越高。设计了一种可拓展通道数目的高精度数据采集和控制系统，系统采用一主多从的模式，整个控制系统由ＣＡＮ总线构成通讯网络，中央控制器负责整体调度各节点控制器的工作，节点控制器有３路高精度Ａ／Ｄ和６路高精度Ｄ／

2、Ａ资源，负责各节点信号采集与控制。关键词：数据采集；控制；高精度；Ａ／Ｄ；Ｄ／Ａ中图分类号：ＴＰ２７４，ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１６）０５-０１２３-０４DesignandImplementationofaHigh-accuracyDataAcquisitionandControlSystemＬＩＭｉｎｇ，ＡＮＳｈｕ-ｄｏｎｇ，ＬＵＨｕｉ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，China）Abstract：Ｄ

3、ａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｍｏｄｅｒｎｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎ－ｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓａｂｌｅｃｈａｎｎｅｌｎｕｍｂｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｓｉｎｇｌｅ-ｍａｓｔｅｒａｎｄｍｕｌｔｉ-ｓ

4、ｌａｖｅｓａｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄ．Ｍｏｒｅｐｒｅｃｉｓｅｌｙ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｃｃｏｍ－ｐｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈＣＡＮｂｕｓ，ａｃｅｎｔｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｍｍａｎｄｎｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ａｎｄｅａｃｈｎｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ－ｌｅｒａｃｈｉｅｖｅｓｓｉｇｎａｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｔｉｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｎｏｄｅｂｙｕｓｉｎｇａ３－ｃｈａｎｎｅｌＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄａ６－ｃｈａｎｎｅｌＤ／Ａｃｏｎｖ

5、ｅｒｔｅｒ．Keywords：ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ；ｈｉｇｈ-ａｃｃｕｒａｃｙ；Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ｄ／Ａｃｏｎｖｅｒｔｅｒ引言器组成（节点控制器可拓展）。中央控制器负责整体调度各节点控制器的工作；节点控制器有３路高精度数据采集与控制系统是数字系统的主要组成单Ａ／Ｄ和６路高精度Ｄ／Ａ资源，负责各节点信号采集与元，它与传感器技术、计算机技术、信号处理技术一起［１］控制。构成了现代检测与控制技术的基础。数据采集与控制系统广泛地应用于各个领域，人们关心的不再是数据采集与控制系统能否实现某种功能，而是更关注其１总体方

6、案设计各项性能：比如采样速率、控制周期、采样精度、控制精为了将各节点控制器中各通道数据很好结合，实度、采集与控制通道数目和抗干扰能力等，尤其是采样现测量与控制系统的集成化，提高系统的工作效率，引精度、采集与控制的通道数目。目前，大多数数据采集入了“一主多从”的控制方案。整个采集与控制系统与控制系统都是在某项性能具有较突出的优势，只是通过ＣＡＮ总线构成通讯网络，以便各个节点控制器之单一具有高精度或高速采样或固定通道数目的功能，间、中央控制器和各节点控制器之间对数据信息、命令而缺少一种既具有高精度采样与控制，又具有可拓展信息等数据的传输。系统控

7、制网络架构如图１所示。通道数目的系统。因此，在当前市面上绝大多数数据一个以ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ为核心的中央控制器（Ｃｅｎｔｒａｌ采集与控制系统在使用中都具有一定的局限性。ＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ，ＣＣＵ）和若干个包含Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ资源的节本文设计了一种多通道高精度同步数据采集和伺点控制器（ＮｏｄｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ，ＮＣＵ）是本系统的主要组服控制系统。系统由一个中央控制器和若干节点控制成部分。ＣＣＵ负责对整个数据采集与控制系统的进收稿日期：２０１６－０７－０５基金项目：航空科学基金项目资助（２０１２１９３１００２）作者简介：李明（１９９０－）

8、，男，陕西榆林人，助理工程师，硕士，主要研究方向为计算机硬件、数据采集、控制。・１２４・航空计算技术第４６卷第５期行统一调度与管理，对各个ＮＣＵ的工作状态进行监测芯片，其内置１５