CN100422885C - 高速智能工业数据采集控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据采集和控制系统，特指一种高速智能工业数据采集控制器。采用计算机控制多节点、长距离通讯，每个通讯口带有控制盒，控制盒由PC机控制，PC机配合人性化的工业组态控制系统软件使控制盒在断电状态下由拨码开关直接选择，选定后上电立即确定；控制盒设有端子接线口、调试通讯监视状态口及级联口，每路采集控制点均可自由设置为输入口或者为输出口，控制盒内设有高速、精减指令集CPU处理技术芯片、A/D转换芯片、D/A转换芯片及高速模拟开关电路。满足通讯的实时性、数据的正确性和可靠性的要求，且数据的输入、输出快，组态设置方便；抗干扰能力强、工作稳定性高。
Description
技术领域：
本发明涉及数据采集和控制系统，特指一种高速智能工业数据采集控制器。
背景技术：
随着网络技术和电子科技的发展，应用于工业部的各类数据采集控制器也相继问世，而对于工业数据的采集，需要保证数据的正确性和可靠性。在目前人们所使用的采集控制器大致存在有如下缺陷：
1、结构复杂、体积庞大，制作成本较高，且接线、组态设置不便；
2、数据的采集点有限，采集和输出速度偏慢，整个系统抗干扰性差，工作稳定性不足。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种整个系统具有强的抗干扰性能，最多可设2016个采集点，且每路采集控制点均可自由设置为输入口或者为输出口，工作稳定性高，方便与各种车载或实验台测试设备等仪器设备连接，并可长距离通讯及高速输入和输出的高速智能工业数据采集控制器。
为达到上述目的，本发明所述的高速智能工业数据采集控制器采用计算机控制多节点、长距离通讯，每个通讯口可以带63个控制盒，即2016个数据采集点，并且采集点与PC机之间的通讯距离在200米内可达到通讯波特率115.2K；控制盒由PC机控制，PC机配合人性化的工业组态控制系统软件使控制盒在断电状态下由拨码开关直接选择，选定后上电立即确定；控制盒设有端子接线口、调试通讯监视状态口及级联口，每路采集控制点均可自由设置为输入口或者为输出口，控制盒内设有高速精减指令集CPU处理技术芯片、A/D转换芯片、D/A转换芯片及高速模拟开关电路。
该控制器的模拟量输入输出信号电压组态与电流组态可自由设置；数字量采集信号与输出驱动电压范围宽，可外接0～32V(直流)；数字量输出驱动电流最高可以达到直流1A。
一个控制盒上带有16路模拟量输入/输出，同时可以分别选择电压型输入输出或电流型输出状态。
该控制器分为16路模拟量输入输出和16路数字量输入输出，每种方式均可分别对每一个口设置其输入输出状态。
本发明所述的高速智能工业数据采集控制器，具有如下优点：1、采用计算机控制多节点、长距离通讯，实现每个通讯口可带63个控制盒，即2016个数据采集点，并且采集点与PC机之间的通讯距离在200米内可达到通讯波特率115.2K；满足通讯的实时性、数据的正确性和可靠性的要求，且数据的输入、输出快。2、组态控制系统软件的人性化设计，一个控制盒处理变量较多，组态设置方便，所用的信号点可以根据具体需要随意配置为输入或输出。3、控制负载电流可达到1A，一般负载可直接控制，不要外加扩展电路。
4、抗干扰能力强、工作稳定性高。
附图说明：
附图1为本发明的系统控制框图；
附图2为控制盒的原理方框图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明做进一步说明：
见附图1、2所示，本发明所述的高速智能工业数据采集控制器主要硬件装置包括控制盒(16路模拟量输入输出和16路数字量输入输出模块)、RS485/RS232通讯装置、PC机(监控终端)。该采集控制器采用计算机控制多节点、长距离通讯，且每个通讯口最多可级联63个控制盒，即2016个数据采集点，并且采集点与PC机之间的通讯距离在200米内可达到通讯波特率115.2K。控制盒由PC机控制，PC机配合人性化的工业组态控制系统软件使控制盒在断电状态下由拨码开关直接选择，选定后上电立即确定；控制盒设有端子接线口、调试通讯监视状态口及级联口，每路采集控制点均可自由设置为输入口或者为输出口，控制盒内设有高速精减指令集CPU处理技术芯片(ATMEGA16)、A/D转换芯片、D/A转换芯片(TLV5616)及高速模拟开关电路。
智能可编程工业控制技术，PC机编程容易、控制灵活。高速智能工业采集控制系统保证人性化的人机操作界面与直观的状态，方便的调整与连接方式，组态设置方便。控制盒在断电状态下由拨码开关直接选择，选定后上电立即确定。
在大量的端子接线口、调试通讯监视状态口、级联口以及机械安装固定位的状态下，保证控制盒的体积尽量小，同时要保证安装、组态的方便。每路采集控制点均可自由设置为输入口或者为输出口；模拟量输入输出信号电压组态与电流组态可自由设置，使用方便；数字量采集信号与输出驱动电压范围宽，可外接0～32V(直流)；数字量输出驱动电流最高可以达到直流1A。
采用新型高速精减指令集CPU处理技术芯片(ATMEGA16)，在晶振频率为7.3728MHz时，平均每条指令0.135微秒；高速A/D转换芯片，采样频率达到100KHz；高速D/A转换芯片，每位D/A转换建立时间为3微秒；以及采用高速模拟开关电路，保证采集信号与输出信号的准确性和可靠性，保证控制的适时性。
小型控制盒的集成度高，一个控制盒上带有16路模拟量输入/输出和16路数字量输出口。同时可以分别选择电压型输入输出和电流型输出状态，控制系统的抗干扰能力强，工作稳定性高。
该系统分为16路模拟量输入输出和16路数字量输入输出，每种方式均可分别对每一个口设置其输入输出状态。
图1、2所示，数字量传感器的信号输入电压或电流输送到控制盒，先后经光电隔离、输入缓冲器，最终由高速精减指令集CPU处理技术芯片(ATMEGA16)处理，并输出给相关的压控设备。而模拟量传感器发出的信号经模拟开关、采样保持器、12位的高速A/D转换芯片后，输给高速精减指令集CPU处理技术芯片(ATMEGA16)处理，并经12位的高速D/A转换芯片输出给相关的开关量控制设备；整个过程，控制盒由PC机控制，PC机编程容易、控制灵活。高速智能工业采集控制系统保证人性化的人机操作界面与直观的状态，方便的调整与连接方式，组态设置方便。
本发明可适用于多种情况下采样，采集信号与输出信号的准确性与可靠性高，适时性好，利于监控中心对具体状态进行分析和管理。
Claims (1)
1. 高速智能工业数据采集控制器，其特征在于：该控制器采用计算机控制多节点、长距离通讯，每个通讯口带有控制盒，控制盒由PC机控制，PC机配合人性化的工业组态控制系统软件使控制盒在断电状态下由拨码开关直接选择，选定后上电立即确定；控制盒设有端子接线口、调试通讯监视状态口及级联口，每路采集控制点均自由设置为输入口或者为输出口，控制盒内设有高速精减指令集CPU处理技术芯片、A/D转换芯片、D/A转换芯片及高速模拟开关电路；每个通讯口最多级联63个控制盒，即2016个数据采集点，并且采集点与PC机之间的通讯距离在200米内达到通讯波特率115.2K；模拟量输入输出信号电压组态与电流组态自由设置；数字量采集信号与输出驱动电压外接直流0～32V；数字量输出驱动电流最高达到直流1A。
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