導語：如何才能寫好一篇數據采集系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘 要：當前，信息技術不斷發展，并被廣泛應用到林業數據采集工作中來。林業數據采集系統的建立對林業業務管理水平的提高意義重大。因此，林業主管部門應重視這一系統的研究和開發，并設計出更加專業和完善的林業數據采集系統。重點對林業數據采集系統的設計方式進行詳細分析研究，旨在為林業數據采集系統的實現提供參考。

關鍵詞：林業數據；采集統計；設計探討

如何實現快速、準確地采集林業數據成為當前林業管理部門亟需解決的問題。通過設計出專業的林業數據采集系統，滿足現代林業發展的需求已成為必然趨勢。

1 林業數據采集系統的設計方式

1.1 林業數據采集系統流程分析

數據流程圖能更加簡明地將林業數據采集系統的流程呈現給用戶查看，便于用戶理解。下面主要分析系統頂層數據流程以及林權操作數據流程：①頂層數據流程。該流程主要是對系統總體進行描述，但是每一個模塊中的數據走向有著明顯的差異性。用戶只需登錄到林權子系統以及營造林子系統中，就能對林業數據的采集以及規劃工作進行相應地設計與制作。②林權操作數據流程。林業數據采集系統的應用范圍比較廣泛，其可以在營造林以及林權管理等多個業務項目中進行使用。通過野外采集過程中所得到的數據，設計成實時的規劃設計圖，并關聯到本地的服務器，最終實現林權操作[1]。

1.2 系統功能設計

林業數據采集系統設計的目的就是為了滿足林業的需求，實現規劃、設計地圖等操作，同時將其與相關的申請表聯系，最終成為專業的設計軟件。林業數據采集系統會對地圖以及申請表的相關信息進行管理，其主要內容包括地圖規劃設計、錄入申請表以及關聯圖表等內容。通過詳細地分析林業數據采集系統的相關需求，根據林業發展的實際情況以及當前的技術發展水平，系統性地設計林業數據采集系統。

1.3 數據庫具體設計

數據庫設計應遵循相關原則，考慮到數據庫命名的規范性，保證數據的一致性和完整性以及擴展性。同時，結合林業數據采集系統的相關要求，在林業數據采集系統中設計13張屬性數據表格，主要包括符號表、操作日志表、鄉鎮表、村表、戶表、系統用戶表格以及申請表格等。以概念結構的E-B圖形將相應的數據表格創設出來，每張表格都要確定字段名、數據長度、類型能否為空。這些數據為實現林業數據采集系統的相關功能奠定了基礎。

1.4 林業數據采集系統的關鍵技術

1.4.1 林業規劃設計圖的繪制工作

以ArcGIS Engine l0為基礎，對林業數據采集系統進行二次開發，其中最為主要的一種操作是在地圖圖層中進行林業規劃圖形繪制，屬性點以及邊界點屬于林業規劃圖繪制的兩個主要項目。因為ArcGIS Enginel0不能完全地實現林業規劃設計過程中對于屬性點的繪制相關需求，因此，需要在原來系統的基礎上進行相應的改造與更進，只有這樣才能保證設計出來的林業數據采集系統與林業的實際需要相符合，要想實現這一目的，需要完成以下幾個方面的工作：首先，要在shp文件中確定的圖層位置上將屬性點確定下來，然后將屬性點繪制出來，同時還要給予這個屬性點相應的編號是否能進行修改以及提交等3個屬性；其次，在圖層上定義一個能夠加載的要素，并在要素上賦予這個繪制成的點，將要素加載在圖層上；最后，將featureMain對象釋放出來，加載到圖層文件上，最終完成相應的屬性點的繪制工作[2]。

1.4.2 數據校驗流程

林業數據相應的設計圖繪制好后生成相應的地塊信息，然后需要打包數據，并在上傳數據前對已經設置的地塊信息進行核查，這一系列過程就屬于數據校驗工作流程。通過數據校驗工作的開展，對已經生成的地塊內的屬性點個數進行核對，保證其個數與申請表的相關要求相符合。已經存在的林業數據采集系統會在實際工作過程中將這種功能忽略掉。在本次研究中，主要是借助判斷語句處理pointFeatures。首先，需要處理地塊的屬性，確定地塊內部是否存在著屬性點，存在的屬性點數量有多少；其次，要處理的地塊是否與申請表相關聯，對地塊和申請表的關聯狀況進行檢查，最終實現檢驗數據的目標[3]。

2 林業數據采集系統的實現

在本次研究中，需要對林業數據采集的實際需求進行綜合性的考慮，借助各種數據完成林業數據采集系統的設計，最終設計并開發出相應的系統，達到系統應用自動化更新、圖表操作、處理數據以及系統管理的目的。設計出來的林業數據采集系統能夠有效地開展地塊規劃操作工作，同時和申請表相關聯，并提供兩種模式的登錄方式。另外，這種系統還建立了規劃造林以及造林設計的功能，有利于進一步提高林業工作人員的工作質量與效率。

3 結語

綜上所述，設計出合理的林業數據采集系統能提升林業數據采集工作的準確性。為了進一步提升我國林業數據采集工作的質量與水平，相關人員需要加大開發力度，進一步深入研究并不斷完善該系統，為林業數據采集系統的實現奠定堅實基礎。

參考文獻：

篇2

關鍵詞：數據采集系統 虛擬儀器 LabVIEW PCI-6013

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0170-01

本設計重點放在軟件部分，即利用數據采集卡PCI-6013獲得相應的數字信號并傳到計算機中，再由計算機進行相關分析、計算、輸出處理，顯示、打印、保存觀測結果。本設計采用LabVIEW編寫數據采集程序，實現與數據采集卡的數據交換，完成一個完整的數據采集動態測量系統。

1 方案設計

本系統的整體方案設計為采用插入式數據采集卡PCI-6013獲得數字信號和NI公司提供的硬件驅動程序，在驅動程序的用戶接口Measurement&Automation Explorer中對硬件進行必要的設置和測試，最后用LabVIEW編寫數據采集程序以控制整個測量系統，實現數據的采集與存盤功能。

2 數據采集卡的硬件安裝與配置

PCI-6013為插入式數據采集卡。在安裝PCI-6013數據采集卡前，要先安裝驅動軟件再把PCI-6013插入PC機的相應接口，最后對數據采集卡進行測試。

進行任務配置時，在“NI PCI-6013”上單擊右鍵彈出快捷菜單，通過NI-DAQmx選擇“Create Task”，通過箭頭方向，可分別進行模擬信號輸入、模擬信號輸出、計數器輸入、計數器輸出、數字I/O口和傳感器等任務的設置。

接下來，通過選擇I/O類型、選擇執行的測量或信號發生器、選擇要用的傳感器、選擇要加到該任務中的通道、增加測量的各種設置、保存任務等六步完成任務的選擇創建。

3 用戶界面設計

用戶界面如圖1所示，用戶需要設置的對象主要有輸入方式設置、觸發方式設置、通道選擇、采樣數、采樣率、輸出文件位置等。開關與波形顯示也要添加在前面板上，以方便用戶開關程序及觀察采集到的波形。

4 工作流程設計

總程序流程圖如圖2所示，數據采集卡讀取數據流程圖如圖3所示。按下總開關開始采集信號，數據依次輸入各通道最后由數據采集卡統一讀取。開關彈起，停止采集信號。

5 程序設計

數據采集設備是計算機采集外部設備數據的關鍵器件，如何從采集卡讀取數據是虛擬數據采集系統首要涉及的問題。由程序控制數據采集卡數據的讀取。

創建數據采集VI步驟如下：（1）使用DAQmx Create Channe l.vi創建一個模擬輸入電壓通道；（2）添加For Loop循環以保證循環采集；（3）調用DAQmx Timing.vi，將其采樣時鐘頻率設置為輸入waveform的采樣頻率，并將采樣模式設置為Finite Samples；（4）調用DAQmx Start Task.vi；（5）調用DAQmx Read.vi；（6）調用DAQmx Stop Task.vi；（7）調用DAQmx Clear Task.vi；（8）添加一波形指示，并在流程圖中把它與DAQmx Read.vi的date端口連接起來。

6 結語

數據采集是LabVIEW的應用之一。本設計采用LabVIEW編寫數據采集程序，驅動PCI-6013插入式數據采集卡，實現與數據采集卡的數據交換。開發NI公司的PCI-6013插入式數據采集卡的驅動程序，組成了一個完整的動態測量系統。

參考文獻

[1]唐光榮，李九齡，鄧麗曼.微型計算機應用技術數據采集與控制技術.北京：清華大學出版社，2000.

[2]陳紅.數據采集方法.北京：中國審計出版社，2001.

[3]肖忠祥.數據采集原理.西安：西北工業大學出版社，2001.

篇3

關鍵詞：STM32F103，數據采集，數據通信

 

仿真駕駛模擬器是機械、電子及計算機技術為一體的復雜系統，該系統由駕駛室與電動伺服裝置組成的仿真駕駛單元，計算機、投影機和環形幕組成顯示單元及駕駛數據采集模塊單元組成。仿真駕駛模擬器除可進行模擬駕駛訓練外，還具有汽車駕駛技能形成性評價、個性化培訓計劃、交通事故經典案例教學、駕駛案例性測評等的汽車駕駛應用培訓教學。論文格式。論文格式。其中數據采集單元實時采集仿真駕駛室內的各操縱機構狀態，并將采集到的數據經串口傳送到上位機，上位機通過汽車動力學模型及當前路況信息計算出當前速度、加速度、方向、位置等信息作為計算機實時生成圖象和控制電動伺服缸動作依據，同時依據采集到的數據完成對駕駛行為過程回放、行為分析、技能等綜合評估。

1數據采集系統總體設計

如圖1所示，數據采集系統主要由各檢測模塊及檢測電路、單片機、采集芯片、通信接口和上位機組成。其中采集芯片是系統的核心部件，采用ARM核心的STM32F103芯片，采集芯片控制系統的變速器、轉向盤、加速踏板及各種開關等的位置狀態，包括對數據進行采集、存取、時間參數設置與主機通信等。時鐘信號也是由采集芯片產生，定時對采集芯片機產生復位信號，使主單片機完成一次數據采集，然后又進入休眠狀態。其中轉向裝置采用光電編碼器和現場可編程邏輯正列（FPEG）組成數字式傳感器，通過RS232與STM32通信。

數據采集系統在工作時，對模擬數據首先要通過放大器對信號進行處理后傳送到STM32F103的ADC模塊轉化為數字信號，對開關量和數字傳感器信號通過I/O或通信接口傳送到STM32F103，最后采集來的信號按照一定的通信協議發送到上位機處理。

圖1 汽車模擬器數據采集系統總體設計

2 硬件設計

仿真駕駛室內的需要檢測各種模擬裝置的信號。這些狀態根據采用的傳感器可分為三類：數字量、模擬量和開關量。

2.1 模擬量的采集

加速踏板、離合器踏板和行車制動踏板（三踏板）的踏板行程分別反映供油量大小、離合器結合程度及制動力大小，所以傳感器應采集出的是連續變化的量，即是模擬量。模擬量的采集要去抗干擾能力強，在設計中選擇了線性位移傳感器與三踏板的機械連接組成。線性位移傳感器的阻值變化特性為直線型，能夠準確反映三踏板行程的大小。

STM32 核心為CORTEX-M3，內部集成了2個1Msps12bit的獨立ADC，2個ADC前端由兩個多路切換器組成16路的模擬輸入通道，并將每個模擬輸入通道的結果存入對應的16個A/D轉換數據寄存器（ADDR）中。并且內部高達 72MHZ的主頻，高達1.25DMIPS/MHZ的處理速度，ADC最高速采樣的時候需要1.5+12.5個ADC周期，高速的DMA傳輸功能，靈活強大的4個TIMER等。加速踏板、離合器踏板和行車制動踏板模擬信號經多路模擬開關和信號調理電路經相應的控制電路與ADC0、ADC1和ADC2三個模擬通道相連，完成對信號的采樣與轉換。

2.2 開關量采集

模擬的操作有大量的開關量信號。組合開關、點火開關等采用EQ153型實車開關來實現仿真駕駛的開關操作功能，在實車開關上都有微動開關，主芯片可通過光電隔離器與微動開關相連，提取開關量，并轉換為標準邏輯電平進行處理。變速器采集模塊采用兩個PCB電路板構成變速器模擬裝置，一個PCB電路板裝有4對發光二極管和光敏三極管，一對放光二極管和光敏三極管構成一路采集，固定于變速器外殼內與機械結合采集檔位桿操作動作，變速器采集模塊與主控板I/O采集接口連接，當有檔位使能動作時，主控單片機要實時采集到變速器的使能動作。手制動采集模塊選用行程開關模擬，采集手制動動作，行程開關安裝于手制動控制桿底側，手制動采集模塊接線端子與主控板I/O接口連接，主控板能實時采集到手制動操作使能。

2.3轉向盤關電編碼設計

轉向盤度采集模塊采集轉向盤的旋轉的角度、方向。考慮在實際駕駛中轉向盤要求有一定的間隙，在采集時，采集精度要低，所以選用了以光電編碼為原理的碼盤檢測機構與轉向盤的轉向立柱連接用于模擬轉向裝置，光電編碼為750個脈沖/圈，將轉向盤的角位移轉換為電脈沖輸出。光電編碼單獨采用現場可編程邏輯陣列(FPGA)數據處理，FPGA不僅具有高精度的同步傳輸能力，而且具有速度高、體積小、抗干擾能力強的優點。如圖2所示，由光電編碼器輸出的A相、B相和Z相脈沖信號經光電耦合器抑制傳輸過程中的高頻噪聲信號后送入FPGA處理器，在FPGA中按照倍頻和鑒別方向設置等進行計數處理，得到實時脈沖數，最后通過RS232與采集芯片通信，并傳輸到主控芯片STM32F103。

圖2 轉向盤光電編碼硬件設計

2.3 與主機的通信接口

由于數據采集單元與上位機的主控室距離較長，所以采用傳輸距離可達1000多米，傳輸速率10Mbs的RS485總線通信標準。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片，接口設計如圖3所示。論文格式。

圖3 通信接口連接圖

3軟件設計

模擬器數據采集系統在數據采集過程中，應完成多路模擬信號的采集和轉換，在上位機指令下將采集到的數據按一定的通信協議向上位機發送，并根據上位機下傳的各種輸出信號直行相應的操作并開始下一次數據采集，將采集的數據儲存在采集系統的存儲器中，等待上位機的上傳指令。按照采集任務，主程序可分為多路AD轉換模塊、RS485通信模塊和中斷服務程序模塊，軟件流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3.1 AD信號采集程序片段及注釋

ADC1->CR2.B.ADON = 1; //開啟ADC

ADC1->SMPR1.W= 0; //設置每個通道的采樣時間

ADC1->SQR1.W= 0; //設置序列轉換長度和通道

ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //掃描模式開啟

ADC1->SQR1.B.L= 5; //轉換長度為6

ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA

ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部觸發信號

ADC1->CR2.B.CAL= 1; //開始ADC校準

3.2通信接口程序片段及注釋

與上位機的通信模塊使用了兩個中斷，分別用于接收和發送中斷。通信模塊中還需設置破特率BRR。

USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //設置波特率

USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模塊

USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模塊發送功能

USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模塊接收功以

USART1->CR3.B.DMAT= 1; //發送使用DMA方式

USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模塊發送完成中斷

USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模塊接收中斷

NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中斷

NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA結束中斷

4 結束語

本文闡述了汽車仿真駕駛模擬器數據采集系統的設計，經實踐表明，STM32主控芯片具有強大的數據運算和處理能力，保證了汽車仿真模擬駕駛器數據采集系統能夠以高精度和高準確度工作，完成對模擬器數據的采集。

參考文獻：

[1]孫洪波等.TMS320C5000系列DSP系統設計與開發實例[M].北京:電子工業出版社,2004.

[2]周立功等.ARM嵌入式系統教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2005.

[3]張志勇.數據采集系統硬件設計與實現[J].應用能源技術,2009,10:36-38.

篇4

【關鍵詞】DSP；數據采集；CCS；TM320F2812

引言

隨著科學技術的發展，工業生產的自動化程度已經迅速提高。越來越多的工廠生產逐漸改造了原有的手動控制，取而代之的是利用控制技術實現生產的自動進行。這給工業生產帶來了變了和效率，也給工人帶來了輕松，生產質量也逐步提高。自動化的發展離不開信息工業的迅速發展和進步。只有獲取工業生產過程中的各種所需信息，并經過一定的分析和判斷，獲得工業生產的準確控制。這就需要有對應的系統對過程中的數據進行采集、分析和處理。具體的說就是自動化要把工業現場運用的各種傳感器檢測的數據進行提取、分析。這可以對工業現場進行監控和及時的進行故障診斷。因此數據采集是工業自動化的重中之重，其次是對數據的傳輸和處理等。

數據采集系統應用較為廣泛，在整個工業生產中必不可少，它是一種對模擬量進行檢測的裝置。工作原理是把檢測信號送到處理系統，根據需要進行分析和提取。計算機接受的是數字量信號，所以數據采集系統一般要進行模擬量和數字量的轉換。我們所要考慮的是數據采集的質量和進程。一般不應該出現信號的嚴重失真和干擾，同時不應該出現數據的較大滯后，這些對工業生產和監控都有嚴重的影響。所以高性能的數據采集系統研究具有重要意義。

微電子技術的發展對數據采集系統的發展起到了促進作用。模數轉換精度、采樣率、通道數、分辨率都越來越高，這些在數據采集系統中是重要參數。以前多數用單片機構成數據采集系統，而且單片機的位數也在加大，近幾年DSP的運用也較為常見。在測控方面，數據采集系統已經逐步用一個芯片代替，可以完成數據的采集和分析。為實現單一芯片數據處理的部分不足，采用DSP越來越受到重視，對DSP的數據采集系統研究十分必要。

1 基于DSP的數據采集系統方案

對系統的總體方案設計，是整個環節的主要部分。總體方案可以直接對系統的構成、特征、性能等結構做基本的介紹。

1.1處理器

處理器是數據采集系統的核心，要能達到數據處理的實時性和不失真，同時精度還要要求較高。目前運用較多的是TI公司的TMS320系列F2812芯片，它具有很高的性價比。在工業控制現場被廣泛使用，而且精度和運算速度較快。它的基本性能大致有：

（1）32位處理器，中斷響應迅速，兼容一些匯編語言；

（2）采用CMOS技術，主頻可達150MHz；

（3）可以在線仿真，仿真模式較為先進；

（4）含有多個存儲，16位的128KB閃存；

（5）有一些看門狗和定時器的各模塊；

（6）低耗能，較為節能，支持各種空閑、等待、掛起模式；

（7）10位雙向的數模轉換器，采樣頻率高，精度高；

（8）有與外部設備進行通訊的各種模塊，如串行通訊模塊、外設模塊、數字端口模塊、CAN控制模塊。

1.2 處理器通信

在通信設計中，有較多的通信電纜。考慮最多的是用RS485通信和CAN總線通信。比較這兩種方式的總線特點，CAN總線在DSP數據采集系統中有較大優勢。在網絡中，各節點都可以根據優先權向總線發送信息；沒有地址編碼那么麻煩，不同節點可以得到相同數據；數據傳輸的實時性比較強，有較好的冗余系統，可靠性得到保證；CAN可以在節點出現錯誤的時候自動關閉數據的輸出，而且具有良好的通信協議，開發容易；同時CAN總線具有很強的抗干擾能力、結構簡單。DSP本身含有CAN控制模塊，這對系統的開發設計提供便利。

1.3 上位機軟件

組態軟件是在工業控制中經常通用的開發軟件，已經實現標準化。對一些標準的模塊之間進行組態和編程即可實現高可靠性的專業控制程序，通過上位機人機界面進行監控，通用性較高。組態軟件一般有專業的軟件開發人員開發的，經過了工業現場的無數次測試，質量較為穩定，這可以作為上位機控制程序的主要軟件工具。

1.4 PC和DSP接口

采用串行通訊方式，主要是通信簡單、成本低，只需要一根傳輸線、而且可以實現雙向信息傳送，對遠距離的通信較為合適。

現在已經選用TMS320F2812DSP芯片作為處理器，各個處理器采用CAN總線通信，在上位機進行程序編寫，采用串行通訊的方式連接DSP和PC機，把現場的各種生產數據和信息傳送到PC機進行現場的實時監控。

2 硬件設計

2.1 電源的電路和復位電路設計

TMS320F2812DSP芯片的工作需要flash電壓3.3V和內核電壓1.8V兩部分，對電源較為敏感。在DSP系統的電源設計中TPS67D301可以雙路輸出和單獨供電，剛好可以滿足所需電壓的兩部分，較為適合，而且它能夠自身產生復位信號，紅色部分即為復位電路。

2.2 JTAG下載口電路的設計

在設計中，需要在DSP的端口設計電路對JATG下載進行干擾抑制，這是較為重要的部分。

2.3 通訊電路設計

對于通訊電路主要包括兩種接口的電路設計，一是CAN總線電路，另一種是串口通信電路。前面已經根據總線特點選擇CAN總線。設計中采用符合RS232標準的MAX232芯片。DSP和RS232通過74LS245進行電平轉換。

3 軟件設計

對于數據采集系統的軟件設計，主要包括以下幾個方面：

（1）考慮DSP時鐘脈沖，這需要時鐘模塊實現；通過軟件可以實現外設時鐘，系統可靠性提高；

（2）避免DSP的外界嚴重干擾，程序被打斷，造成系統工作不夠順暢，需要設計“看門狗”軟件；

（3）DSP提供了較多的通用I/O口，而且有些接口可以復用，所以需要對I/O進行軟件設計；

（4）過程控制中，中斷是必不可少的，需要對中斷系統進行軟件設計；

（5）組態和DSP協議；

（6）數字信號和模擬信號需要進行轉換，需要對此進行軟件設計；

（7）CAN總線的運用少不了接口的軟件設計。

4 結束語

文章對DSP的數據采集系統做出了基本的分析，提出了總體方案，并對其硬件設計進行研究，設計出各部分電路。并考慮了軟件設計的各個方面，對整體系統的設計起到一定的指引作用。

參考文獻：

篇5

【關鍵詞】虛擬儀器;數據采集;數據采集卡;連續實時采集

1、引言

虛擬儀器這一概念，最初是美國NI公司在上世紀八十年代中期提出的，其實質是將計算機作為統一的儀器硬件平臺，利用計算機在運算、存儲、調用、顯示、管理等方面的智能化功能，將傳統儀器的專業化功能以及控制面板軟件化，從而構建出一套同傳統儀器相同，同時具備計算機智能的虛擬儀器系統。同傳統儀器相比，虛擬儀器有效的將儀器廠家定義的儀器功能轉化為用戶自定義儀器功，能更好的滿足用戶需求，在數據的測量和處理方面速度更快，且能進行更為復雜的計算和測試，并且將所有的測試工功能、面板控件都進行了軟件化，使用起來更為方面，價格更為低廉，更新速度更快，技術性能高、擴展性強、開發時間少、集成能力強。因此，虛擬儀器技術一經出現，便迅速引領了測試測量行業的發展潮流。下面，本文基于農業應用的需求，采用虛擬儀器技術，設計了一套基于生態環境的，高速、高精度、連續實時的數據采集系統。

2、系統硬件設計

基于虛擬儀器技術的數據采集系統包括上位機和下位機兩個部分，其中下位機是直接控制相關設備獲取數據的設備，一般是PLC/單片機等；上位機則是能夠直接發出操控命令的計算機，通常是PC機。上位機和下位機之間，通過軟件進行聯結，組建成整個數據采集系統。本方案所設計的數據采集系統，主要是為了對農業應用中的生態環境進行實時連續監測，因此監測對像選擇為生態環境因子。為了提高數據傳輸速度，本方案采用串口總線進行數據傳輸，實現采集終端與下位機，下位機與上位機之間的數據傳輸。整個系統硬件包括：監測生態環境因子的溫度、濕度、光照度、雨量度傳感器；提供數據信號采樣、輸入、調節、A/D轉換、修正以及通信的數據采集模塊；提供數據處理功能的個人計算機；肩負通信功能的串口通信模塊；肩負數據存儲功能的磁盤陣列模塊。

整個系統由溫度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器采集采集數據，經由數據采集模塊對數據進行采樣、轉換、修正，將數據傳輸入計算機中進行處理，最后輸出顯示、存儲或者打印。

3、軟件設計

硬件結構是整個數據采集系統的硬件基礎，軟件是整個數據采集系統功能實現的工具。

3.1 數據采集軟件設計

目前常用的虛擬儀器軟件設計工具為LabVIEW，為了提高軟件的可擴展性和適應性，本方案也采用LabVIEW作為軟件設計工具來架構本系統的相關軟件。由于生態環境數據對于農業應用有著極為重要的意義，必須保證其完整性，因此本方案數據采集系統軟件中，對于數據的傳遞采用隊列方式進行，分別利用隊列函數編寫傳送采集數據和讀取采集數據的子程序。對于負責串口通信的函數，則采用較為通用的VISA函數來實現。分別包括對串口資源的設置，如波特率、數據位、奇偶校驗、流方式等；數據采集指令的發送，包括溫度數據采令指令、濕度數據采集指令、光照度數據采集指令、雨量數據采集指令四個方面，為了增加數據采集的實時性和連續性，四個通道的數據采集指令，都采用While循環結構來進行，采集間隔時間預設三種模式：5分鐘、15分鐘、30分鐘；獲得數據的分離和保存，并判斷相應數據傳感器是否正常工作。除此之外，對于用戶面板，需要分別設計串口資源選擇工具、數據采集間隔時間設置工具、數據保存方式設置工具，并建立四個工作狀態指示器，分別顯示溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、雨水量傳感器是否正常工作。

3.2 實時顯示窗口設計

實時顯示窗口主要任務是顯示四個通道所采集的實時數據，本方案采用曲線圖形進行顯示，在同一面板內建立四個窗口，運用Build Array函數對采集到的溫度、濕度、光照度、雨水量四組數據進行處理，再同Waveform Chart連接，最終Stack Plots顯示四組數據的曲線。為了便于曲分，四組數據的曲線，分別以不同顏色進行顯示，并建立相應函數和控件，設置曲線刷新模式和顯示模式。

4、數據存儲構件

本方案所設計的基于虛擬儀器技術的生態環境數據采集系統，需要同時對溫度、濕度、光照度、雨水量四組數據進行實時、連續、高速的采集，因此需要大容量高速存儲系統的支持，在這兒我們采用RAID將多個獨立的物理硬件進行組合，形成一個龐大的邏輯硬盤的辦法，以提高整個系統的數據存儲性能。

為了進一步減少磁盤空間的占用量，同時保證存儲數據的正確性，本系統在存儲數據時，采用時間順序結構進行數據的存儲。一方面，對四個通道的實時數據按時間順序進行連續存儲，另一方面根據設定時間進行觸發，由系統對一個時間段內的數據進行計算處理，如求平均數，最大值，最小值等，然后再對這些計算處理結果進行保存。

5、結束語

本系統采用四通道并行采集的方式，能同時實現溫度、濕度、光照度、雨水量的實時采集，并利用上位機的計算、處理功能對數據進行處理顯示；同時采用串口通信方法，實現采集數據的高速傳輸；磁盤陣列更為龐大的數據量提供了強大的存儲性能，有效的保證了數據的有效性和完整性。此外，基于LabVIEW平臺所架構的軟件系統，有效的實現了軟件的擴展性和兼容性，給用戶提供了友好的操作界面和強大的功能支撐。通過數據傳感器的更換和采集因子的擴展，可以很好的滿足工程、農業、科技等眾多領域實時監測的需要。

參考文獻

[1]楊樂平,李海濤.虛擬儀器技術概論[M].北京:電子工業出版社,2003.

篇6

生產調度是指產品在生產過程中，基于生產的各種約束，實現材料、人力、機器等資源共享的合理配置和使用，通過對共享資源的有效分配，實現預設生產指標的最優化，企業經濟效益的最大化。1）生產數據。生產數據是指生產線上的所有數據，把生產數據的信息提供給工程師和管理人員，在改進生產工藝、生產設備、生產流程的同時更新相應的生產數據。2）質量數據。質量數據是生產數據的關鍵，是產品在生產線的質量信息。質量數據主要包括生產線的合格率、工位好品和壞品的數量、產品合格率、壞品缺陷的種類等，質量數據龐大且種類繁多。由于質量數據是生產線管理、維護、改良的第一手資料，因此要重視質量數據的可靠性、真實性、實時性。3）物料數據。物料數據是物料分配和物料供給的數據，對生產線的生產效率有重要的影響作用，因此要嚴格控制物料發放和物料裝配，充分保障物料數據的實時性。

2數據采集系統的方案

采集系統采用生產調度的系統完成數據的采集和存儲，以及和下級生產系統互相連接，實現生產數據的實時采集。采集系統通過圖形化對生產狀態進行監督和控制，這種圖形化模式可以提供實時的生產趨勢圖，為公司生產狀況的具體分析提供全面的歷史數據，并且數據報表的便捷查詢還可以實現網絡化和全局化的同步確認。

2.1數據采集系統的內容采集系統的數據采集主要是各個生產系統的數據，主要采集內容如下：1）空分/DCS氣化/航天爐的控制系統；2）罐區DCS/乙二醇的控制系統；3）熱電DCS控制系統；4）脫鹽水PLC的控制系統；5）循環水PLC的控制系統；6）110KV變電所的后臺數據；7）地磅電腦的計量裝置。

2.2數據采集系統的組織2.3數據采集系統的功能1）通信接口：通信接口要配置Client、anybus和OPC2.0Server進行協議轉換。2）采集服務器：采集服務器要內置Client和OPC2.0Server對各個生產系統的生產數據進行實時采集，并且建立關鍵數據的歷史和實時趨勢圖，以及關鍵數據交錯的歷史和實時趨勢圖，使關鍵數據的變化一目了然。不僅如此，采集服務器還要設置網絡的同步報警功能和報表分析功能。3）應用服務器：應用服務器要對數據服務器上的實時數據進行采集、儲存、分類、排序，并二次處理實時數據，把處理數據發送到數據庫服務器。實時數據的二次處理可以提供工藝的流程圖、歷史的生產數據、實時的生產數據、報警信息、機泵的運行情況等具體信息。4）調度工作站：調度工作站主要進行調度和管理，不僅可以查看生產流程的組態畫面、設備運行情況、報警信息和實時數據，還可以查詢歷史數據、歷史數據的趨勢圖、實時數據的趨勢圖。5）WEB服務器：WEB服務器主要對應用服務器上處理后的二次數據進行采集，通過關系表的建立，對數據進行三次處理。數據的三次處理能夠實現數據查詢、數據維護、數據高級檢索等，并且利用第三方工具，完成數據庫接口的建立和訪問權限系統的設定。6）生產部門的客戶機：生產部門的客戶機不僅可以通過IE瀏覽器的使用，訪問WEB服務器，對相關的數據、報表、狀態圖等進行查詢和檢索，還可以利用防火墻把客戶機連接到調度網上，基于Web/Client的技術對實時數據的狀態圖進行直接查看。

3數據采集系統的應用功能

篇7

首先是開發框架的構成。開發者在開發的過程中，把Android系統自身的開源性、開放性特點充分的發揮出來，在這個基礎上進行后續的嵌入式開發。利用現階段的移動終端的普及化，提高設備的可操作性，把開發的過程分為以下幾個層次：底層操作系統層、中間件層、應用程序框架層以及應用程序層。其次就是前期的平臺搭建準備。基于Android平臺的數據采集系統的技術的研發是一種應用程序開發類，這種應用程序的實現語言是Java技術，技術的使用平臺是移動智能終端，也是智能型手機、平板等移動設備。在開發的過程中，要基于Android平臺搭建一個適合自己軟件的開發環境，需要以下的開發工具和程序的開發包：包括JDK、JDK是提供Java編譯環境的基本條件。在最新版本的JDK中自動包含了JRE，這為Java的運行提供了一定的環境。除此之外，就是Eclipse，這是Java的IDE的一種開發工具。最后就是具體的環境搭建流程。進行了前期的開發環境準備階段之后，就要構建一個具體的環境搭建流程，要基于PC版Windows操作系統來進行一定的桌面開發，在開發的過程中要注意以下的問題；在進行Android平臺開發過程中，以及相關的環境搭建中，其使用的JDK工具以及Eclipse環境，必須嚴格的按照相關順序進行工作，并要做好一定的檢查工作，避免在使用的過程中中出現錯誤。

2、具體的功能模塊設計由于該系統的主要作用就是要進行一些

地理數據的實踐采集作業，所以在進行相關設計的時候，采集終端的主要應用平臺以下面幾種模塊為主：2.1數據管理模塊數據管理模塊就是要把提供相關的地圖、底圖以及圖層的各種數據的采集加載功能，這種功能一定要支持自定義瓦片地圖的疊加功能，這樣就可以把數據有效的融合多圖層信息，讓采集數據變得更加可視化，對于采集作業人員的實際操作有著很大的幫助，可以有效的提高目標地理環境數據的采集情況。2.2地圖操作模塊地圖操作模塊就是要提供在終端顯示的地圖操作的基本功能。2.3數據采集模塊數據采集就是基于要進行作業的目標數據的各種動態信息的采集與實時編輯信息的相關功能。可以根據作業目標的點狀、線狀以及面狀屬性，來進行相對應的數據采集與匹配的格式。2.4數據編輯模塊數據編輯模塊，是在己采集數據的基礎上進行相關的瀏覽數據、添加數據、修改數據、存儲數據以及查詢和刪除數據等具體操作功能。2.5路徑導航模塊根據基礎位置展開的相關目標區域以及導航的實際功能，它主要分為數據采集目標區域路徑導航、采集作業區軌跡顯示以及相關的位置數據導航驗證功能等。如圖1所示。

3、關鍵性技術問題

首先是校正影像圖與底圖加載時的具體的坐標系統一的實際問題。在實際的操作過程中，為了讓給工作人員方便對相同位置的實際的地理信息環境進行核實更新，要把前期采集到最新數據以及圖層應用到和他對應的相關數據底圖中去，并且要全部的加載到操作系統中。但是在實際的應用操作過程中因為不同時間批次的數據采集作業所使用過的具體的遙感影像校正圖是不一定相同的，這也就直接導致了在進行一系列的切片處理過程過的最后數據采集疊加圖就會出現坐標系不標準、不統一的實際情況，意味著不同時間、批次進行采集的數據出現不匹配的現象，不利于實際的比對數據以及發現相關的變化規律。其次是對相關的新增目標數據的符號涂鴉以及入庫匹配的實際問題。對于在進行相關的新增數據的采集過程中，操作人員會涉及到具體的符號匹配問題，但是在實際的符號數據庫中操作人員是不能找到與之匹配的對應標識的，所以操作人員在進行數據采集的時候，要把新采集到的數據與對應的目標進行手工涂鴉來標定特點的符號，如果在實際的操作過程中操作人員沒有及時進行工涂鴉符號或者沒有把新增的符號進行入庫，就會直接導致新增采集數據的最終混亂以及涂鴉符號的無序匹配狀況的發生。最后是相關的服務專題地圖快速生成的實際問題。在實際的操作過程中，因為操作人員采集到的作業目標數據包含著具體的位置信息，則會針對具體的服務專題圖生成實際的各種需求，通過系統的分析就可迅速的匹配對應的地圖數據以及底圖信息。

4、結語

篇8

關鍵詞 虛擬儀器；數據采集；數據存儲；LabWindows

中圖分類號TP392 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）108-0211-02

虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）是現代計算機技術和儀器技術深層次結合的產物，是當今計算機輔助測試（CAT）領域的一項重要技術。它解決了傳統儀器設備面臨的許多難題，改善了傳統儀器設備配套固定、應用狹窄、功能單一的缺點，虛擬儀器系統可以靈活地應用于各種測量控制環境，而且實現了功能用途多元化，可以從軟件方面改善許多傳統儀器設備無法實現的功能[2]。本文應用虛擬儀器開發平臺LabWindows開發了一種數據采集系統，本系統不僅具有一定的實用價值，也有很大的功能擴展性，只需知道采集板卡的基本參數，用戶就可以自行設計程序，實現其他功能。

1系統總體方案選擇

綜觀目前國內外虛擬儀器開發的現狀，虛擬儀器總體結構有以下兩種形式：

1）系統集成式虛擬儀器系統：將測試儀器儀表設計成為PC機的I/O插卡，直接插入計算機的I/O擴展槽中，這樣可將不同儀器儀表集成在一個系統內，從而大大降低成本。所有的這些儀器插卡均在符合統一標準的軟件支持下供用戶操作，共享計算機資源。因此這樣的系統具有成本上的優勢，儀器插卡具有很強的抗干擾能力，在虛擬儀器系統設計中應用十分廣泛；

2）基于總線技術式虛擬儀器系統：此類虛擬儀器則是做成具有總線結構的測試儀器的主機板，在總線底板插槽上插入模擬量輸入/輸出、數字量輸入/輸出、頻率或脈沖量輸入/輸出等功能插件，可組成具有不同規模和功能的測試系統，測控機箱與計算機通過互連總線相連，各測試設備與計算機網絡通過現場總線相連，從而構成一個自動測控系統。這類虛擬儀器由于采用標準的總線結構，系統比較靈活方便，可以連接多種設備，而且其測控機箱獨立，可以減少干擾，具有較高的精度。但系統成本較高并且在跨總線連接設備時會增加軟件開發的工作量。

綜合比較上述兩種方案的優缺點，考慮到設計要求和成本等因素，本次虛擬儀器系統的設計采用plug-in DAQ的硬件平臺，即以標準的PC機為基本框架平臺，通過插入數據采集卡獲得具有信號的輸入/輸出功能的硬件平臺，利用不同的軟件模塊實現不同的功能。本方案的優點是成本較低，軟件決定系統的功能，真正體現了虛擬儀器的靈活性和成本較低的優勢。

2系統硬件設計

數據采集及處理系統的總體結構如圖1所示，硬件平臺選用PC機為總體框架，數據采集卡為UN105N型A/D多功能數據采集卡，虛擬儀器系統運行環境為WINDOWS XP，開發語言選擇為LabWindows。

圖1 數據采集系統結構框圖

3系統軟件設計

數據采集系統程序主要是利用C語言進行編程，借助Labwindows進行界面設計，實現了三路數據的高速采集，各通道數據和波形顯示，數據存儲及打印的功能。系統軟件程序采用模塊化設計思想，主要由四個部分組成，分別是采集函數、顯示函數、儲存函數以及打印函數。

數據采集系統設計中，硬件選用的是優采公司UA105N型多功能數據采集卡，由于該卡未帶WINDOWS下驅動，沒有Win32接口函數供調用。故在編程時需要自己編寫采集代碼。數據采集系統的采集控制有多種方法，分別說明如下：

1）軟件觸發，軟件通道選擇：這種方法是由程序指令觸發A/D轉換板進行數據采集，由程序指令任意選擇A/D轉換板采樣通道，是一種比較靈活的采集控制方法；

2）定時觸發，軟件通道選擇：這種方法是采用定時器定時觸發采集，即是通過對板上定時器8253通道0的控制編程，使之發出等間隔的脈沖觸發A/D轉換板采集，可以在單通道采集時獲得準確的采樣頻率。但由于軟件轉換通道不能實現最佳時序，所以在多通道采集時不能達到采集要求；

3）手動觸發，自動通道掃描：可實現最高頻率下通道順序遞增快速循環采集，也可設置不連續的通道。

根據設計的要求，本程序采用了定時觸發，自動通道掃描的方式進行數據采集，為便于數據處理，通道設置為自動順序遞增。

對采集到的數據進行數據處理，最有效的方法是將其繪制成波形圖，從波形中直觀的看出數據變化規律，是否有明顯的干擾，是何種信號，還可以直觀的判斷出采集過程是否有誤。但這種方法顯示的波形圖不夠精確，因此，本程序設計中考慮到上述因素，選擇了在顯示波形的同時，也顯示采集到的數據。

虛擬儀器在測量領域的一大優勢就是可以很方便的利用計算機方便且廉價的存儲能力，將大量數據以及波形存儲在磁盤中，不僅可以很方便的查找，還可以很方便的還原數據與波形，應用于其他處理。本采集程序中數據的存儲十分簡單易行，可以任意選擇通道進行數據與波形的保存，數據存儲格式采用ASCII的存儲格式，可根據需要輸入相應的文件名，并可以自由選擇存儲路徑。

4儀器前面板設計

圖2 數據采集系統操作界面

數據采集系統操作界面如圖2所示，設計總體上包括兩個部分，參數設置部分及圖形數據顯示部分。參數設置部分包括起始通道號、各通道采集頻率、各通道采集點數及需要繪圖的通道設置。在設置好三個基本參量后，用戶可點擊【采集】按鈕開始采集。此時系統將在后臺進行操作，完成對各參量的初始化，以及數據的采集工作。在采集完成以前【繪圖】、【保存】、【打印】為隱藏按鈕，點擊也不起作用，當采集完成以后，彈出【采集完成】的提示對話并激活這三個按鈕。需要觀察波形和數據時，先在參數設置中選擇需要繪圖的通道，然后點擊【繪圖】按鈕，便可在右邊的圖表中繪制波形圖，并且在文本框中顯示采集的數據，不同通道的波形可用不同的顏色繪制。波形中，橫坐標表示采集到的點的順序，縱坐標表示相應點對應的電壓值，考慮到一般需要，繪圖和數據顯示時均顯示全部采集到的數據。圖3為某此數據采集后得到的波形圖，圖4為某次數據采集后得到的采集數據。

圖3 某次數據采集后得到的波形圖

圖4 某次數據采集后得到的采集數據

5結論

本文設計的數據采集系統實現了多通道數據采集、顯示、存儲及打印的功能，并生成執行文件，使得用戶不需在PC機上安裝LabWindows/CVI軟件，只需安裝并運行執行文件即可進行數據的采集。實際應用表明，該數據采集系統具有成本低、功能強、操作簡單、使用方便等特點，同時虛擬儀器“軟件決定系統功能”的思想也使得本系統具有很高的靈活性和可擴展性，用戶可在本系統的基礎上通過改變或增加軟件程序，改變或者擴展系統的功能，可增加示波器、數據處理及濾波、標定等功能。

參考文獻

篇9

    一般,每個USB設備由一個或多個配置控制其行為。使用多配置原因是對操作系統的支持;一個配置由接口組成;接口則是由管道組成;管道與USB設備的端點對應,一個端點可以配置為輸入輸出兩個管道。在固件編程中,USB設備、配置、接口和管道都用描述符報告其屬性。

    圖1為USB多層次通信模型。端點0默認配置為控制管道,用來完成所規定的設備請求(USB協議第九章)。其它端點可配置為數據管道。對開發而言,主要的大數據傳輸都是通過數據管道完成的[2]。

    USB傳輸類型包括批量傳輸、等時傳輸、中斷傳輸和控制傳輸,每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應用范圍都不同[3]。控制傳輸可靠性是最高的,但速度最慢;等時傳輸速度快,滿足實時性,但可靠性低。在具體應用中,端點傳輸類型可根據傳輸速度和可靠性選擇。

    在USB通信協議中,主機取得絕對主動權利,設備只能是“聽命令行事”,通過一定的命令格式(設備請求)完成通信。USB設備請求包括標準請求、廠商請求和設備類請求。設備的枚舉是標準請求命令完成的;廠商請求是用戶定義的請求;設備類請求是特定的USB設備類發出的請求,例如海量儲存類、打印機類和HID(人機接口)類。固件編程中設備請求必須遵循一定的格式,包括請求類型、設備請求、值、索引和長度。

    1.2 USB接口芯片選擇

    USB接口芯片的類型有:

    (1)按傳輸速度的高低:低速和全速可選USB1.1接口芯片,例如公司的和公司的系列;高速可選USB2.0接口芯片,例如Philips公司的ISP1581和Cypress公司的CY7C68013。

    (2)是否帶MCU(微控制器):一般Philips公司的都不帶MCU,Cypress公司大多都帶,例如AN2131。

    (3)是否帶主控器功能:不需要主機參與,主從設備間可進行數據傳輸,芯片有Philips公司的ISP1301和Cypress公司的SL811HS等。

    還有專門用途USB芯片,例如閃存專用芯片IC1114。工程中用戶可根據自己的需求選擇一款性價比高的芯片。另外可用開發資源也是要考慮的重要方面,例如開發板和芯片廠商提供的網上資源,可大大降低開發的難度。

    2 基于USB接口的數據采集系統的設計

    2.1 系統簡介

    該系統能夠實現16路溫度數據自動采集,系統的組成框圖如圖2所示。主要包括8個組成部分:中央處理器選用AT89C52芯片,完成各部分控制功能和USB傳輸協議;實時時鐘記錄當前測量溫度的時間;溫度傳感器和接口電路主要完成溫度采集,并讀入MCU處理;復位電路完成對MCU的上電復位和電源電壓監視;看門狗電路用來監視MCU是否工作;存儲電路主要存儲采集到的溫度數據以及采集的實時時間;電源電路主要為各部分提供要求的電源;外設與主機間的通信電路采用USB接口。

    2.2 接口芯片選擇

    接口電路采用Philips公司的PDIUSBD12[4](以下簡稱為D12)芯片。主要因為D12芯片信息、開發資源豐富,具有較高的性價比。

    D12芯片的主要特點包括:

    ·符合USB1.1版本規范;

    ·可與任何外部微控制器/微處理器實現高速并行接口(2MB/s);

    ·采用GoodLink技術的連接指示器,在通信時使LED閃爍;

    ·主端點的雙緩沖配置增加了數據吞吐量并輕松實現實時數據傳輸;

    ·在批量和等時模式下均可實現1MB/s的數據傳輸率;

    ·完全自治的直接內存存取DMA操作。

    2.3 接口硬件設計

    由D12接口組成的通信電路原理如圖3所示。關于D12的各引腳說明見參考文獻[4]。多路地址/數據總線ALE接單片機的ALE腳,這樣使用MOVX指令可以與D12接口,對D12操作就象對RAM操作一樣,此時忽略A0(命令口和數據口地址線)的輸入。因為沒有使用DMA傳輸方式,所以沒有用到DMACK_N、 EOT_N和DMREQ_N DMA引腳。INT_N是USB中斷請求腳,發出USB中斷請求;GL_N是GoodLink指示燈,在調試過程中非常有用,在通信時會不停閃爍。如果一直亮或者一直暗,表示USB接口有問題,如果D12掛起,則LED關閉。CLKOUT是D12的時鐘輸出,可以通過固件編程改變其頻率,在調試固件時,可作為參考。

    2.4 接口程序設計

    USB接口程序設計是USB開發的核心。USB接口程序設計包括三部分:單片機程序開發、USB設備驅動程序開發、主機應用程序開發。三者互相配合,才能完成可靠、快速的數據傳輸。

    2.4.1 單片機程序設計

篇10

關鍵詞：流量計；Profibus-DP；GE90-70PLC

中圖分類號：TH81 文獻標識碼：A

1概述

現場總線控制系統FCS（fieldbus control system），是繼基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統、集散控制系統DCS后的基于現場總線的新一代控制系統。目前，比較具有影響力的現場總線有：基金會現場總線（FF，Foundation Fieldbus）、LonWorks、PROFIBUS、CAN和HART等等。其中，PROFIBUS是當前最為流行的現場總線技術之一。在電動機、閥門、開關等電氣設備的保護和控制上選用帶有PROFIBUS-DP接口的智能裝置能夠更好的滿足工廠自動化及監控系統的信息集成要求，又能降低系統接線的復雜程度，從而縮短工程的設計、建設和調試的周期。

Profibus包括三個兼容系列：Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA。FMS提供大量的通信服務用于完成以中等傳輸速度進行的循環和非循環的通信服務；DP是一種經過優化的高速廉價的通信連接，適用于實時性要求較高的場合，主要用于自動控制與分散式外設之間的通信；PA是專為過程自動化而設計，具有本質安全性，用于安全性要求較高的場合及總線供電的站點。

2系統設計方案

本文章通過結合現行開發的基于PROFIBUS-DP的超聲波流量計數據采集系統，主要介紹了現場總線技術，以及如何實現PROFIBUS總線與PLC通訊的相關技術。

系統由現場上位機、PLC、流量計組成，上位機使用VIEWSTAR軟件進行組態，實現數據實時采集更新、歷史曲線和實時曲線顯示、報警、數據存儲、查詢等功能。下位機使用GE90-70 PLC，通過Profibus-DP與現場流量計建立通訊采集數據。

2.1站后流量信號的生成

本項目通過超聲波流量計測定供水渠道的流量。超聲波流量計型號采用：青島清方華瑞電氣自動化有限公司的RISONIC 2000。

RISONIC 2000主機通過PB-B-RS232/485接口總線橋模塊輸出標準RS232信號（Profibus-DP通訊協議）。

2.2信號傳輸和接入

RISONIC 2000主機安裝在監測站，通訊采用RS232接口，標準Profibus-DP通訊協議。PLC安裝在泵站中控室，由于監測站到泵站中控室距離3公里，因此采用4芯光纖連接監測站到泵站中控室。

主機信號輸出端口增加RS232轉光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過光纖接入泵站中控室，再通過光纖轉標準Profibus-DP的通訊協議模塊，轉換為Profibus-DP的通訊方式，接入GE90-70 PLC的 Profibus通訊模塊。

PLC程序中增加數據接收及處理程序塊，并對VIEWSTAR上位機進行配置顯示流量相關信息。

3系統硬件設計

3.1 PLC的系統配置

本系統采用的PLC是GE90-70 系列PLC，模塊配置如下圖：

增加Profibus通訊模塊5136-PFB-VME，用于接收基于Profibus協議的信號。

3.2通訊物理連接

現場連線圖如下：

流量計RISONIC 2000主機信號輸出端口連接RS232轉光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過光纖接入泵站中控室，再通過光纖轉標準Profibus-DP的通訊協議模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），轉換為Profibus-DP通訊方式，接入GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME。

4系統信號分析及軟件設計

4.1超聲波流量計的輸出信號分析

超聲波流量計主機RISONIC 2000可輸出如下信號：

Q（瞬時流量）、Vf（正向累計流量）、Vr（逆向累計流量）、V1（流速1）、V2（流速21）、V3（流速3）、V4（流速4）、V5（流速5）、V6（流速6）、V7（流速7）、V8（流速8）、H（水位）、T（水溫）。

主機提供RS232信號接口，連接PB-B-RS232 485總線模塊后輸出符合標準Profibus-DP通訊協議的信號。

3.2數據格式及其協議細節

Q（瞬時流量）：

Sending： 20 0A 80 67 00 00 00 00 11 01

Recieved： 80 0E 20 21 00 00 00 0A CC 1A 46 00 05 02

以瞬時流量為例，協議如上。其中黑體數字為四個字節的瞬時流量值（浮點數）。

按照協議，通訊主站每發送一條命令數據到流量計后，流量計就返回相應的輸出值。因此在接收端即公用PLC中需發送不同的命令數據來得到相應的信號數據。

3.3程序軟件設計

VME模塊配置：通過SST Profibus Configuration軟件配置GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME，設置主從站、數據長度和類型等參數，導出二進制數，通過超級終端將配置輸入到VME模塊。

在PLC中增加數據接受和處理程序段：

在 90-70 CPU 中，GE Fanuc 提供標準的子程序塊來初始化 5136-PFB 模塊，并讀取 5136-PFB 模塊中的數據。

程序如下圖所示，INIT子程序用于初始化5136-PFB，Get和Put用于讀寫5136-PFB的數據。

核對流量計與PLC通訊數據區域，在PLC中增加關于流量計上傳數據計算處理。

VIEWSTAR2000配置：在SCADA增加相應的流量計信號點。

增加流量顯示畫面：新增流量信號畫面，將修改完畢的畫面復制到本站工作站及服務器、調度中心工作站及服務器。

結語

PROFIBUS-DP現場總線控制系統既是一個開放的通信系統，又是一個全分布控制系統，這是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術，工程實踐證明，本系統運行穩定，數據傳輸安全可靠。