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远程数据采集模块
阅读:5348时间:2010-11-27 10:58:30

  数据采集记录仪在工业控制领域中有着十分重要的意义。在许多工业场合。尤其是对于一些分散的、无人值守的现场.需要对数据进行定时采集以便及时了解现场的情况.并根据情况发送控制命令。远程数据采集模块就是基于远程数据采集模块平台的通信模块,它将通信芯片、存储芯片等集成在一块电路板上,使其具有发送通过远程数据采集模块平台收发短消息、语音通话、数据传输等功能。一般分为数据采集与数据存储传输两个部分。

特点

  远程数据采集模块模拟量采集一线通模块,可采集电压、电流、毫伏、各种类型热电阻温度、各种类型热电偶温度,通道类型随意组合。模块采用RS485通讯接口,支持MODBUS-RTU和自由口通讯协议,可以连接PLC、DCS以及国内外各种组态软件。

  输入通道采用双端差动输入。输入、电源、网络及通道之间电气隔离,有效抑制各类共模干扰,消除通道间的相互影响。每个通道的信号类型可以任意设置。

  热电阻、热电偶输入有断路检测功能,采集结果为温度值,热电偶输入自动进行冷端温度补偿。

  一线通模块具有一阶数字滤波、50Hz工频抑制功能,对抑制工业现场的工频干扰十分有效,保证微弱信号的采集精度,同时,一线通模块具有自动校准、系统校准功能,随时修正由于环境温度变化引起的测量误差,保证一线通模块在整个工作温度范围内的采集精度。

  另外,其还有如下主要特性:

  ●16路多功能模拟量输入通道。

  ●14种输入信号类型。

  ●通道信号类型随意组合。

  ●双端差动输入。

  ●自动校准功能。

  ●输入电气隔离。

  ●RS485通讯接口。

  ●MODBUS-RTU协议;自由通讯口协议。

参数

  ●通道数量:16路。

  ●精    度:温度:±(0.1[%]FS+0.1)℃。

  ●扫描周期:1秒。

  ●分 辨 率:20位AD。

  ●隔离电压:网络隔离1500V;通道间隔离400V。

  ●通讯接口:RS485/MODBUS-RTU协议。

  ●通讯参数:19200bps/无奇偶校验/1位起始位/1位停止位。

  ●通信距离:1200米。

  ●通讯介质:普通双绞线

  ●外型尺寸:135X58X28mm

  ●工作电源:24VDC/1瓦。

  ●工作环境:温度-20~70℃,湿度≤85[%] RH

原理

  1、 采集信号分析

  由于远程数据采集模块对信号采集与记录上有较高的要求,如下:

  1) 3路直流0~±2.5V。14~16bit,分辨值0.1mV;

  2) 1路交流0~±40v 14~16bit,分辨值0.1mV,自动档量程预选;

  3) 4路通用10位AD.范围0~5v(预留)。

  信号的采集过程为:首先采集并存储128个信号采样点,计算并存储此128个信号采样点中8个连续数据点的“斜率”。8个连续数据点的“斜率”计算算法为:首先每2个连续数据点计算一次斜率K1=(Y1-Y2)/(X1-X2).一次循环后得到4个斜率.对4个斜率取平均值并将此作为8个连续数据点的“斜率”。然后对前后一段时间的斜率的大小与走势进行比较.并根据相应的阈值来确定ON/OFF电位的位置。

  2、 数据采集

  由于LPC2220内部提供一个8路10位A/D转换器.且转换时间低至2.44us捕足该系统对信号采集的基本要求。因此在进行数据采集的时候.就直接利用其内部提供的A/D转换器。LPC2220拥有一个10位8路A/D转换器.A/D转换器的基本时钟由VPB时钟提供.每个转换器包含一个可编程分频器,可将时钟调整至逐次逼迫转换所需的4.5MHz()。完全满足精度要求的转换需要11个转换时钟。此MD转换器的主要特性如下:

  1)1个10位逐次逼近式模数转换器:

  2)具有掉电模式:

  3)10位转换时间小于2.44μs;

  4)一个或多个输入的Burst转换模式:

  启动A/D转换器的方式非常灵活.既可以单路软件启动,也可以设置为BURST模式对几路信号逐个循环采样。与其他LPC2000系列单片机相比,LPC2220增加了独立的基准电压源引脚。这对提高转换精度很有利。由于被采集信号相对较复杂,且在ON/OFF电位处可能有较大的纹波,而实验证明的硬件滤波也无法达到非常理想的要求,因此必须使用软件滤波来减少纹波对信号采样的影响.具体滤波方法主要有中值/中值平均滤波法、限幅,限幅平均滤波法、算术/算术平均滤波法、消抖,消抖平均滤波法、加权递推,加权递推平均滤波法等。该系统主要采用中值平均滤波法与算术平均滤波法相结合的方法。

内部结构
远程数据采集模块原理框图

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