远程无线测控范文

远程无线测控范文（精选7篇）

远程无线测控 第1篇

1 硬件系统设计原理

1.1 系统发射部分原理

在系统的发射部分如图1所示, 利用多个温度传感器A D 5 9 0进行温度数据的采集, 由于AD590采集到的数据是模拟量, 而单片机与PTR8000射频芯片操作的数据对象都是数字量, 因此必须把AD590输出的模拟量变换成数字量, 这就要用到A/D转换器。我们选用ADC0809做为A/D转换芯片。由ADC0809出来的信号为采集的温度信号的数字量, 将此数据送入单片机, 由单片机控制PTR8000射频芯片将温度量发送到接收模块。

1.2 系统接收部分原理

在系统接收部分如图2所示, 射频传送芯片PTR8000接收从发射部分传送过来的数据, 单片机从射频芯片PTR8000中读出测得的温度值, 然后通过预先写入的程序, 将此值在LED中显示出来。同时, 将得到的温度值与预先设定的报警温度值做比较, 如果高于报警温度值, 就启动报警装置。

1.3 单片机AT89C51

AT89C51是一个低电压, 高性能CMOS8位单片机, 片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器 (RAM) , 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产, 兼容标准MCS-51指令系统, 片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元, 内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。

(1) 在本系统的发射模块中, 单片机AT89C51控制ADC0809, 得到采集到的数据, 再利用射频芯片PTR8000将数据传送出去。PTR8000与单片机AT89C51之间采用串行通信方式, 使用单片机AT89C51的R X D与T X D接口与射频传送芯片P T R 8 0 0 0的MISO与MOSI接口进行数据的传送。

(2) 在本系统的接收模块中, 单片机AT89C51控制射频芯片PTR8000接收数据包, 取得温度值信息, 将温度值信息与预设温度值进行比较, 大于或者小于 (使用时根据具体使用意图设定) , 触发相应的报警电路。并且将收到的温度值进行处理后送入LED显示电路进行显示。

1.4 射频芯片

在本系统中, 选用PTR8000作为射频芯片。无线收发一体化数传芯片PTR8000芯片性能优异, 在业界居领先水平, 它的显著特点是所需外围元件少, 因而设计非常方便。该模板块在内部集成了高频接收、PLL合成、FSK调制/解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能, 因而是目前集成度较高的无线数传产品。

在发射模块上电以后, MCU首先配置P T R 8 0 0 0芯片, 先将P W R、T X E N、T R X-C E设为配置模式, 即PWR=1, TXEN=0, TRX-C E=X, M C U通过S P I将配置数据移入PTR8000模块;当MCU采集到温度数据后, 再将此数据连同作为接收数据使用的P T R 8 0 0 0的地址通过S P I接口传送给PTR8000, PTR8000收到数据之后将自动完成数据的打包 (加前导码和CRC效验码) , 通过DR端口向MCU发出数据准备就绪信号, M C U在收到D R信号后设置T R X-C E, T X-EN为高来启动数据的发射。完成数据的发射后, 执行一条指令, 进入待机模式。

在接收模块上电以后, MCU首先配置P T R 8 0 0 0芯片, 先将P W R、T X E N、T R X-C E设为配置模式, 即PWR=1, TXEN=0, TRX-C E=X, M C U通过S P I将配置数据移入PTR8000模块;之后, 将PWR、TXEN、TRX-C E设为接收模式, 即P W R=1, T X E N=1, TRX-CE=0, 在接收到数据包后, PTR8000内部运算芯片核对接收数据中的地址信息, 是否为本机地址, 如果是, 通过AD引脚发出地址匹配信号, MCU在扫描到此信号后读出温度数据值。

2 系统软件

在本系统的程序设计中, 一个极为重要的特点是采用了大量的模块化设计, 例如在执行主程序前, 事先就设计好了PTR8000的SPI输入输出程序, PTR8000的控制寄存器的配置程序, PTR8000的状态转换程序等;此程序的另一个重要特点就在采用了大量的宏定义, 例如在程序的开头, 就事先把一些主要的可选参数进行了宏定义, 例如“#defineCH_NO_FREQ_422_4MHz0x0000”, 在对应的控制寄存器配置程序中, 在对发射频率进行配置时, 如果要设定发射频率422.4MHz, 那么经过换算后要给对应的控制寄存器写如0X0000, 在进行宏定义后, 就不用那么麻烦, 只需要程序的对应位置该为C H_N O_F R E Q_4 2 2_4 M H z就可以了。发射程序模块图如图3, 接收程序模块图如图4所示。

3 结语

随着远程测控技术的进一步发展和应用, 人们对测控系统的要求越来越高, 例如:测量参数多样性, 测量的实时性以及测控系统的智能性。结合单片机技术和射频技术, 该方案能够对传感器采集到的数据进行发送和接收, 并对此模块做了详细的测试, 给出了整个发射模块、接收模块的结构和软件程序并实现了远程测控的要求。该无线远程测量系统, 在调式时实现了传输距离大于150米, 温度测试的误差小于5%, 通信延迟时间小于1秒等技术指标。

参考文献

[1]强锡富.传感器[M].哈尔滨工业大学出版社, 2001.

[2]解月珍, 谢沅清.通信电子电路[M].机械工业出版社, 2003.

[3]陈光军.数据通信技术与应用[M].北京邮电大学出版社, 2005.

抽油机井远程测控技术 第2篇

在抽油机井的生产过程中, 其工作状况的好坏直接关系到原油产量。由于大部分油井分散, 距离远, 人工巡井劳动强度大, 发现问题的及时性和准确性得不到保障, 油田经济损失较大。

2 远程测控系统简介

本系统集计算机技术、通信技术、数据采集技术和传感器技术于一体, 利用安装在抽油机井上的高精度的数据采集器, 获取电压、电流、温度、回压、负荷、红外等多项动态资料, 利用多种传感器和通信接口将其传输到测控中心, 并可通过微波、光缆等将数据传给采油厂计算机网络用户, 实现对抽油机井生产的实时监控。

2.1 系统结构组成

本系统采用主从式结构, 由一个主站、多个子站组成。主站是测控中心, 配有主机、显示器、打印机、工控服务器、U P S电源等设备, 通过光缆或微波等信道与油田局域网连接。子站是测控点 (单井) , 配有从属数据机 (简称“从机”) 、传感器。一台主机依据不同通信方式可带上百至上千台从机, 主、从机之间采用超短波、GSM、GPRS、C D M A1X四种无线通信信道;从机安装在现场, 用以接收传感器信号并发送到主机。

该系统结构具有功能强大、组网方便、稳定可靠、操作简单、便于升级维护、界面清晰美观等特点。

2.2 系统工作方式

本系统启动后处于巡测工作方式, 即各子站从机在自检工作方式下, 对抽油机井电流、温度、回压等日常生产管理资料进行实时监测, 并且时刻接收主站主机发出的点名信号。收到主机点名信号后, 从机就转入发射状态, 将监测到的数据发往主机。主机经编码调制后, 将收到的从机信息按照操作员的要求进行处理, 也可由操作员直接控制主机查看指定从机的监测数据。

2.3 主站功能

(1) 主站对各子站的运行状态进行巡回检测。如果抽油机井发生停机, 或井口温度、电压、电机电流、回压、负荷、红外等数据达到设定预警值, 那么子站会立即向主站发出告警, 并将有关信息发射至主站。主站根据告警优先的原则, 中断一部分运行程序, 转入处理告警信息, 同时向操作员发出声光报警信号, 并在显示器上显示“故障清单”。

(2) 主站对各子站进行有关数据的测试。主站可以实时输出子站各井的电压、三相电流、井口温度、回压、负荷、红外等数据表, 并可通过微波将数据传给采油厂计算机网络用户, 供职能部门监督检查。

2.4 子站功能

各子站的自检工作方式—监测方式, 是靠自身的系统程序运行, 通过分析各数据采集器的状态参数, 来判断本井是否有异常情况, 若有, 则立即向主站发出告警, 并将有关信息同步发到主站。遇到断相、过流等紧急情况, 子站还能及时切断主电路, 以保护好电器设备。

3 系统技术参数

3.1 运行环境

工作电源:测控中心 (主机) 220V±20%, 各抽油机井检测点380V±20%

湿度:测控中心80%RH, 各检测点防水

温度:-30—+85度

3.2 检测范围

电压:0-1500V

电流:0-150A, 0-400A

温度:-55—+200度

负荷:0-150KN

回压、红外:由传感器决定

3.3 检测精度

0.5—1%

3.4 无线通信距离

超短波:点对点方式≥12Km, 组网方式≥30Km

GSM/GPRS/CDMA1X:在移动、联通基站覆盖的地域

3.5 通信方式及相关参数

超短波:工作频率227-233.4MHz, 256个信道, 间隔25KHz

3.6 检测时间

超短波:主机每2-4秒检测一台从机数据, 无时间要求时, 一台主机可带从机的数量不限。

GSM/GPRS/CDMA1X:根据费用而定, 要做到每口井每2分钟取一次数据, 每个点每年的费用约600元。

4 现场试验及效果

该系统于2003年四月下旬在樊120新区开始试用, 分别在F120-1、F120-8、F120-14等9口抽油机井上安装了发射机 (子站) , 在矿调度室安装了接收机 (主站) 。为了验证系统监测数据的准确可靠性, 我们对电流、冲次、示功图等资料进行了多次的现场实测, 通过对比和调试, 总体效果较好。如:六月初, 我们对这9口井测了示功图, 与同一天系统主站显示的示功图对比, 负荷相差无几, 形状吻合及基本吻合的达到了100%, 而且主站显示得更为准确, 很好地反映了抽油泵和井筒的工作状况。

从电流、冲次对比表中可以看出:主站显示的电流数据与实测的基本符合, 但冲次相差较多, 还需继续调试。

试验表明:该系统除能实时准确地监测抽油机井多项动态资料外, 还能显示井位, 并在室内遥控检测各井的工作状况, 及时地对生产中的异常情况进行告警。该系统监控距离可达30公里, 适合于野外高温、雨季、严冬、风雪等恶劣环境的生产监控, 主站应用软件界面良好、实用、极易操作。该系统在排除油井故障和防止原油被盗方面发挥了积极作用, 试用两个多月来, 已成功预防了3起油井蜡卡事故和28起原油被盗事件, 减少直接经济损失达30余万元。

5 下步打算

(1) 对冲次误差较大的抽油机井, 继续进行参数的调试, 直至系统监测结果与真实值的误差符合标准要求, 吻合率达到100%。

(2) 继续与厂家合作, 解决本系统的未尽事宜, 如动液面的监测、流程的巡检、现场摄像、主站与采油厂局域网的对接等等。

嵌入式远程测控系统的设计 第3篇

1 系统结构

嵌入式远程测控系统由两部分组成,一部分是由许许多多的嵌入式测控设备组成的局域网络,另一部分是互联网络,它由许多遵守相同协议的各种各样的终端组成。当前用得比较多的是TCP/IP协议,用于用户间的通讯。嵌入式远程测控系统的原理图如图1所示。

2 嵌入式测控系统硬件设计

以S3C44B0X为终端的测控设备,可以扩展串口、网口,使其具有更强大的运算能力、更快的处理速度、更方便的网络功能、更先进的远程监控功能,实现测控系统的网络化和信息化。硬件结构如图2。

S3C44B0X是三星公司生产的,它体积小、功耗低、成本少、性能高、基于ARM7TDMI的微处理器。芯片内部主要集成了以下几个模块:8KB Cache和内部SRAM,LCD控制器,带自动握手的2通道UART,4通道DMA,系统管理器(片选逻辑,FP/EDO/SDRAM控制器),带PWM功能的5通道定时器和一个内部定时器,I/O端口,RTC,8通道10位的ADC,IIC总线接口,IIS总线接口,同步SIO接口和PLL倍频器[1]。

数据采集模块主要采集来自传感器的信号,然后通过调理电路转化为控制器自带的ADC所能接受的电平范围0-2.5V。

串口通讯采用RS232通信标准,同时借助于MAX232电平转换芯片与PC机通讯[2]。

实现网络直接接入功能的关键是在系统内应具有直接驱动网络的控制芯片,本系统采用的网络芯片型号是RTL8029AS,它具有以下优点:10MB/s的数据传输速率,可以满足实时测控数据量不大的场合的通信质量要求;芯片的标准工作电平为DC5V,与单片机系统完全兼容;芯片遵循ISA总线标准,有8位和16位2种数据传输工作模式,利于与MCU配合使用,MCU利用部分控制总线、地址总线和数据总线就可直接操作RTL8029AS的内部寄存器,最大限度地简化了驱动电路和驱动程序结构。

S3C44B0X的核心工作电压是2.5V,多功能I/O口及部分外设的工作电压是3.3V。系统的输入电压多数时候不是3.3V,这就要求实现电源的变换。考虑到电源效率和稳定性等因素的要求,采用DC/DC实现高电压到3.3V的转换,通常选用MICHIP公司TC120333为DC/DC电压转换芯片。而核心工作电压由于消耗的电流相对较小,所以选用LD117将3.3V电压转换成2.5V的核电压。

晶振是整个系统能够正常工作的时间基准,通常在CPU的X1和X2引脚之间连接一个10M的无源晶振。为了尽量避免高频辐射的干扰,时钟电路的走线应尽可能的短。

键盘主要是各种功能的选择,这可以根据系统的要求来定义、扩展和设计。

LCD模块通常选用带驱动器的液晶屏,而控制信号由S3C44B0X内部集成的外部控制器产生。KCS057QV1AJ是KYOCERA公司生产的,具有320×240个像素点、带CFL背光的STN(超扭曲向列)256色LCD显示模块。它不带LCD控制器,很容易与S3C44B0X内置的LCD控制器接口。在KCS057QV1AJ与LCD控制器连接时,KCS057QV1AJ的FRM、LOAD、CP、VK[7:0]分别和LCD控制器的VFRAME、VLINE、VCLK、VD[7:0]相连。DISP引脚则可以利用S3C44B0X的任意一个GPIO口来控制LCD显示模块的打开和关闭。

目前市场上常见的Flash有HY29LV160和SST39LF160[3]。HY29LV160单片存储容量为2M字节,采用48脚TSOP封装,16位宽度,可以以8位(字节模式)或16位(字模式)数据宽度的方式工作。HY29LV160仅需3V电压即可完成在线系统的编程与擦除操作,通过对其内部的命令寄存器写入标准的命令序列,可以对Flash完成编程、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作。SST39LF160是一个1M×16的CMOS多功能FlashMPF器件,由SST特有的高性能SuperFlash技术制造而成。它有高性能的字编程功能,字编程时间为14μs,器件通过触发位或数据查询位来指示编程操作的完成。为了防止意外写的发生,器件还提供了硬件和软件数据保护机制。

3 TCP/IP协议的实现

嵌入式系统与Internet通信的关键技术是如何实现TCP/IP协议,但TCP/IP协议族中的协议数量庞大,而嵌入式系统的资源有限。因此,合理地对TCP/IP协议族进行裁减更具意义。这样,在嵌入式系统中就不要求实现所有的TCP/IP协议,而只需实现TCP/IP族的1个子集即可[4]。TCP/IP协议是一个4层协议系统,每一层都有相应的协议集合来实现不同的功能,其层次结构和主要的网络协议与嵌入式TCP/IP协议的对应关系如图3所示。

应用层协议是TCP/IP协议族中最大的一个子集,种类非常繁多。最常用的有Telnet(远程登录协议)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、SNMP(简单网络管理协议)、HTTP(超文本传输协议)等。由于嵌入式系统没有一个多任务的操作系统,而且又是直接面对硬件,所以,嵌入式TCP/IP协议在应用层上的要求十分简单。传输层主要为2台主机上的应用程序提供端到端的通信。传输层有2种不相同的传输协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP为2台主机提供面向连接的、可靠的、无重复的双向数据流传输服务,TCP协议规定了严格的握手过程以及应答过程。这些过程的实现对系统资源的耗费非常大。为了减少系统资源的消耗,设计时可采用2种方法:一种不采用TCP协议,而采用基于ICMP(Internet控制消息协议)协议扩展的专用控制协议;另一种是对TCP协议进行一定的简化处理。TCP协议的简化应该遵循2个原则:一是不能改变其面向连接的特性;二是其简化必须能配合其应用层所采用的协议。

网络层最重要的协议是IP(网际协议),IP的工作是将1个以上的报文处理网络联成一个网际网。IP的基本任务是通过网际网传送数据包,各个IP数据包之间是相互独立的。主机上的IP层主要通过数据链路层的服务向传输层提供服务。IP从源传输实体取得数据,通过它的数据链路层服务传给目的主机的IP层。网关通过下一网络数据包传到目的主机或下一网关。所以,在本嵌入式系统中,Internet需要在不同的网络上进行通信,就必须要实现IP协议。

嵌入式设备要通过以太网络接入Internet,就必须实现以太网协议的要求。以太网是采用MAC(媒体访问控制子层)地址来识别传输的数据的,所以需要实现IP地址到MAC地址的转换,即地址解析。由于嵌入式系统资源有限,可使用以太网广播帧发送数据分组,这样就可以不用实现ARP(地址解析协议)请求协议和IP地址到MAC地址的映射对。

软件部分要能实现:在应用层上负责Web页面请求和应答的HTTP协议;并在传输层上实现数据可靠传输的TCP协议,以有效保证数据的传输;在网络层上实现数据传输的IP协议,对收到的IP数据包进行分组,并交给上层协议处理;同时对来自传输层的报文进行IP封装,然后交给网络接口层装帧发送,同时实现32位IP地址到48位网卡地址转换的地址解析协议,以满足网络上主机对嵌入式MCU的IP地址解析需求。

4 移植μc/os-ii

嵌入式实时操作系统采用μc/os-ii:一方面它是一个小内核,本身占用内存在10kB量级上,对系统资源消耗极少,另一方面它是专门为单片机嵌入式应用设计的实时操作系统内核,主体用标准的ANSIC语言写成,可移植性极好。目前已被成功地移植到40多种CPU上,包括8位、16位、32位及64位单片机以及若干种DSP,因为移植的范例大多可以从网上下载,故移植起来并不困难[5]。μc/os-ii移植包括以下几个方面的内容:(1)用#define设置几个常量(OS_CPU.H);(2)声明10个数据类型(OS_CPU.H);(3)用#define声明三个宏(OS_CPU.H);(4)用C语言编写六个简单的函数(OS_CPU_C.C):OStaskStkInit()是任务堆栈初始化;OSTaskCreateHook()用于创建任务的关联动作;OSTaskDelHook()用于删除任务关联动作;OSTaskSwHook()完成任务切换关联动作;OSTaskStatHook()是每秒被0STaskStat调用的次数;OSTimeTlckHook()是每个时钟节拍的关联动作。(5)用汇编语言编写四个(OS_CPU_A.S):OSStatHighRdy()运行优先级最高的就绪任务;OSCtxSw()任务级的任务切换函数;OSIntCtxSw()中断级的任务切换函数;OSTickISR()时钟节拍中断服务程序。

其中OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskStatHook(),OSTimeTickHook()不是系统必需函数,只有在OS_CPU_HOOKS_EN被定义为1才会被系统调用,在移植时可将它们编写成简单空函数,留待以后扩充。

5 结语

本系统采用32位ARM微处理器代替以往的8/16位微控制器构成嵌入式远程测控系统,突破了8/16位微控制器性能上的局限,满足了高性能嵌入式技术发展的需要。另外,本远程测控系统将嵌入式技术与Internet技术完美结合,通过Internet实现信息传递,保证了远程监控的实时性、可靠性,实现了不受地域限制的远程监控。

摘要：文中旨在提出一种测控系统的实现方法,通过把嵌入式操作系统μc/os-ii移植到S3C44B0X上和TCP/IP协议,实现了远程测量和控制,使系统具有信息化、网络化功能。

关键词：远程测控,μc/os-ii的移植,TCP/IP协议,S3C44B0X

参考文献

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[2]尹权,韩生康.电流/电压转换芯片MAX472在电流检测器中的应用[J].电子设计应用,2003(3):81-82.

[3]孙秋野,孙凯,冯健,等.ARM嵌入式系统开发典型模块[M].北京:人民邮电出版社,2007:62-65.

[4]马胜利,贺苗苗.基于ARM的嵌入式网络化远程测控系统的设计[J].工矿自动化,2007(5):107-109.

矿井提升机群远程智能测控系统研究 第4篇

关键词：提升机群,智能测控,物联网

0 引言

矿井提升机属于机、电、液一体化的大型复杂矿山机电装备, 肩负着井下煤炭与矸石的提升、地面人员与采掘装备以及施工材料入井等任务, 是联系矿井地面与井下的重要通道。目前开滦煤矿井口的数量不断增加且布局分散, 非常不利于提升机的日常监管和维修。现有的矿井提升机群监控大多采用“上位机+PLC+传感器”模式[1], 仅限于现场就地监测, 当系统或设备出现故障时, 很难及时定位并处理, 严重影响设备运行。物联网技术为未来煤矿的安全生产和重大灾害防治、统一煤矿提升机群监测监管系统的建立提供了新的思路与方法[2]。将物联网技术与信息技术、传感器技术、分布式计算机技术、移动互联网与自动化控制技术等紧密结合起来, 建立基于物联网的矿井提升机群远程智能测控系统, 实现智能主动式安全保护是十分必要的。

1 系统总体设计

1.1 系统层次

矿井提升机群远程智能测控系统从开滦煤矿提升机自动化信息化现状出发, 基于物联网技术, 真正将物与物、人与物、人与人互联起来, 为煤矿提升机群的测控提供支持。系统分为测控层、网络层、应用层3个层次, 分别实现传感器感知、数据传输、应用系统处理功能, 如图1所示。

由于提升机前端传感器数据无法通过以太网传输, 所以, 采用M2M网关技术来完成异构数据的转换[3], 将提升机测控数据通过工业以太网及互联网反馈给用户, 实现本地及远程测控。

1.2 系统网络结构

在物联网环境下, 矿井提升机群远程智能测控系统的各项运行状态数据参数经过工业以太环网传至主控室[4], 然后再通过互联网传至上级单位及各个系统专家维护人员, 系统网络结构如图2所示。

1.3 系统通信模式

通信接口均采用标准的OPC接口。OPC服务器和OPC客户端可以运行在不同的进程及不同的机器上, 配置非常灵活。基于OPC的远程数据通信方案的优点[5]:基于开放的OPC技术, 软硬件都易于扩展和维护;节省了工业以太网的数据流量, 提高了系统通信性能。

2 系统硬件结构设计

矿井提升机群远程智能测控系统硬件结构如图3所示。

(1) 前端传感器群系统。系统前端布设各种传感器实时获取提升机硬件设备的运行状态信息, 并通过工业以太网传输至测控服务器进行数据处理。

(2) 基于PLC的信息采集系统。该系统采用并行高速的PLC, 可并行采集、转换多路模拟和数字信号, 并将其送入数据库存储单元。系统的采样频率、采样点数等可根据监测设备、信号种类等进行调整和设定[6]。

3 系统主要功能

矿井提升机群远程智能测控系统主要功能:

(1) 系统实现了矿区多矿井提升机系统、电气及液压等多个子系统互联, 提高了矿井提升机群综合测控效率。

(2) 应用基于M2M网关技术的矿用多协议交换机, 实现了提升机群多种类型传感器数据的交换与融合。

(3) 系统可依据各项数据对提升机运行实时状态进行辅助评价, 做出适时维护辅助决策, 实现提升机设备的在线超前检修。

各子系统及其功能介绍如下。

实时测控平台:电气参数监测子系统实时监测提升机运行时的电气参数;钢丝绳监测子系统实时监测钢丝绳断丝情况、锈蚀情况等;天轮轴承监测子系统实时监测天轮轴承实时温度信息;闸监测子系统实时监测闸瓦间隙等信息。

监管平台:机工日检子系统对提升机过卷、急停、松绳、仓满等项目进行日检;机工周检子系统对提升机过卷、急停、松绳、仓满等项目进行周检;电气日检子系统对提升机重要电气项目进行日检;电气周检子系统对提升机重要电气项目进行周检;安全保护试验子系统对提升机过卷、急停、松绳、仓满等项目进行监管;井筒检修子系统对井筒的损坏情况进行监管;尾绳监管子系统对尾绳的断丝、锈蚀及绳径变化等情况进行监管;钢丝绳监管子系统对钢丝绳的断丝、锈蚀及绳径变化等情况进行监管;钢丝绳张力检测子系统对钢丝绳张力检测结果进行监管;防坠器监管子系统对防坠器绳的断丝、锈蚀及绳径变化等情况进行监管;提升装置月检子系统对重要提升装置的月检结果进行监管;备件管理子系统对备件的库存、出入库进行管理。

故障测控平台:故障报警子系统根据规则库判断提升机是否存在故障, 并存储相关状态信息;故障查询子系统远程查询故障信息, 并通过图形曲线形式展现;故障诊断子系统实现基于Internet/Intranet的交互式故障分析维护;远程交互子系统在厂家与现场间提供远程交互平台。

4 结语

矿井提升机群远程智能测控系统将物联网技术与通信技术相结合, 实现了提升机群的信息采集、远程监测、故障查询诊断功能, 减少了煤矿提升系统突发性事故的发生, 保障了煤矿的安全生产, 使开滦 (集团) 公司矿井自动化工作在确保集团公司矿井的生产安全、提高矿井提升能力、减少用工人数、降低生产成本、提高经济效益等方面起到了显著作用。

参考文献

[1]韩莉, 冯柏群, 郭宗跃.煤矿自动化监控技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.

[2]郭利新, 何思桥, 樊自甫.基于物联网M2M技术的电子药瓶监控系统的研究与设计[J].广东通信技术, 2011, 31 (10) :45-48.

[3]赵文涛, 魏红格.矿业信息异构数据库集成模型的研究[J].工矿自动化, 2008, 34 (6) :66-69.

[4]张宇辉.基于工业以太环网的控制系统关键技术研究[D].广州:华南理工大学, 2012:26-29.

[5]孙继平.煤矿自动化与信息化技术回顾与展望[J].工矿自动化, 2010, 36 (6) :26-30.

矿山水源井群远程测控系统设计 第5篇

煤矿供水工程的主要任务是满足生产生活用水。传统煤矿供水系统存在因水源井水泵抽干而造成损失的严重问题, 且水源井分布分散, 不易集中控制。近年来, 煤矿生产自动化水平越来越高, 要求持续生产供水, 减少因缺水造成的生产损失。因此, 迫切需要对水源井水泵控制进行远程自动化改进, 以提高供水系统管理自动化水平。现有的水源井远程监控系统方案主要有以下几类:①单片机与电台组合方式。该方案具有设备安装方便、成本低、系统结构简单的优点, 但也有单片机抗干扰能力差、可靠性不高等缺点[1]。②单片机与GPRS组合方式。该方案采用GPRS设备实现无线数据传输, 核心控制电路通过继电器驱动, GPRS与单片机通过RS232或RS485接口实现数据互传。该方案的优点是参数信息获取方便, 传输距离远, 但仍然具有单片机抗干扰能力差、可靠性低、运行费用高、上位机软件信息不足等缺点[2]。③PLC与电台组合方式。该方案采用PLC作为控制核心, PLC有抗干扰能力强、可靠性高的优点, 但其不足是采集参数信息量偏少, 上位机软件功能简单, 没有实现远程网络控制[3]。④PLC与GPRS组合方式。该方案采用GPRS进行数据无线传输, 存在通信费用高、成本高、对移动通信公司依赖性较强等缺点[4]。

本文提出一种新的矿山水源井群远程测控系统设计方案, 选用PLC+电台+Web发布方式, 使用多路传感器协同识别技术, 解决了信息采集不全面的问题;采用组态王软件实现了实时数据显示及存储、历史数据查询、远程网络控制等功能。

1 系统设计要求

某矿七口矿山水源井距离主控室较远, 系统采用无线通信, 要求对各个水源井水泵实现远程启停控制, 能够对各个水源井的压力、液位、流量、电流等实时参数进行采集, 并具有手动、自动2种控制方式。当采用自动控制方式时, 上位机软件负责实时收录并存储数据以及可视化显示, 水泵启停由自动控制系统完成。当水位低时, 系统报警, 并及时停止水泵工作, 防止水泵抽空而烧坏;当水位恢复到设定值且满足其他条件时, 水泵会自行启动。由于主站是一个独立的站点, 它只需要将接收到的数据通过以太网发送给上位机, 工作人员通过上位机的人机界面即可清楚地看到各种信息, 在紧急或意外情况下, 可手动控制水泵启停。

2 系统硬件结构

系统主要由工控机 (上位机) 、S7-200PLC、模拟量采集模块EM-231、以太网模块CP243-1、MCGS触摸屏、数传电台、全向通信天线等组成, 如图1所示。S7-200有2个RS485接口, 一个接口与触摸屏人机接口相连, 另一个接口与数传电台相连。PLC通过EM-231将现场传感器采集到的电流、水位、压力、流量等4~20 mA模拟量信号变换为数字信号, PLC输出模块通过外加继电器实现水泵启停控制功能, 满足现场及远程控制要求。上位机与主站之间通过以太网相连, 主站与各水源井之间通过数传电台进行通信, 完成数据采集及命令传送任务。

3 系统通信设计

3.1 分站与总站的通信设计

由于水源井各分站与监控中心之间距离较远, 水源井分布散乱, 有线通信不适用, 所以系统采用无线通信技术, 每个分站与总站都各接一个数传电台, 实现远程监控和无线数据传输。

S7-200PLC支持自由口通信, 选用自由口通信方式时, 用户全权控制PLC上的RS485口, 使PLC可以与任何已知协议的设备建立连接。在这种情况下, 完全由用户制定通信协议, 因此, S7-200提供了特殊标志位以及相关的通信指令, 以便用户制定通信协议使用。在S7-200 PLC编程软件STEP7-Micro WIN V4.0中, 通过对特殊寄存器SMB30 (对于Port0) 或SMB130 (对于Port1) 赋值可设置通信所需的通信口, 通信协议由用户编程实现。自由口通信主要由S7-200 PLC的发送 (XMT) 和接收 (RCV) 2条指令来完成, 由于RS485通信是半双工通信, 所以这2条指令无法同时执行。

通信设备选用ND250A无线数传电台, 其通信接口可设置为RS485串口通信。数传电台采用半双工运行模式与PLC进行自由口通信;可正常工作在复杂环境条件下, 具有可实现中短距离传输、可靠性高及抗干扰能力强的特点。

3.2 组态王与PLC的通信设计

由于S7-200PLC通过基于TCP/IP通信协议的以太网与组态王进行连接, 所以, 选用基于ArchestrA技术的DASSIDirect Server (简称DAServer) 作为I/O Server。它通过以太网模块CP243-1访问S7-200PLC, 并通过TCP/IP通信协议与组态王建立连接。

通信设计:首先在STEP7-Micro WIN V4.0中点击以太网向导, 配置以太网CP243-1模块和TCP/IP协议, 定义以太网模块的合法IP地址, 并采用服务器模式连接, 接收所有连接请求;然后在组态王设备中选择S7-200PLC, 再选择TCP组, 输入PLC的IP地址;最后在IP地址后面加上“:0”, 这样组态王会通过以太网寻找PLC。

4 系统软件设计

4.1 操作流程

系统软件使用组态王开发平台设计, 具有人机界面友好、方便操作等特点[5,6]。系统操作流程如图2所示。

4.2 数据库的建立与连接

建立数据库连接代码:

SQLConnect (数据库变量, "dsn=项目数据;uid=;pwd=") ;//连接SQL Server数据库

SQLCreateTable (数据库变量, "水源井表格", "表格模板") ;//按照KingView内的自定义表格模板, 建立数据库内的表格

SQLInsert (数据库变量, "水源井表格", "记录体1") ;//根据KingView的记录数据方法, 设计记录体1, 并按照记录体1的数据顺序存入数据库表格内

SQLSelect (数据库变量, "水源井表格", "记录体2", "", "") ;//按照KingView调取数据库的技术流程, 自定义记录体2, 使得调用的数据按照记录体2的参数顺序显示

系统将主站接收到的各个水源井的数据实时存入数据库, 实现数据备份[6]。按照系统设计要求, 在组态王中创建了对数据库数据的调出界面, 以便进行数据库查询及删除等操作。

4.3 系统组态的Web发布

设置网络参数:本机节点名、IP、端口号 (8001) 。设置本机为登录服务器、I/O服务器、历史数据备份服务器、时间校准服务器 (时间间隔1 800ms) 、报警服务器。服务器端和客户端之间每隔10s进行一次心跳检测, 检测和主站的连接是否正常。客户端每10s发一个心跳检测数据帧, 服务器端接收到数据帧表示通过, 否则表示客户端断开, 抛出异常。若由于通信故障致使客户端被断开, 则产生一个尝试恢复时间, 即断开10s后尝试恢复通信, 进行3次心跳检测, 如果检测成功则恢复正常通信。

5 结语

矿山水源井群远程测控系统实现了各个水源井水泵的远程监控以及网络监控。实时报表可直观显示系统运行状态, 实时曲线则更加形象。历史曲线方便工作人员观察过去一段时间的数据动向, 有利于分析数据趋势。实时数据实时存入数据库, 避免了每天定时巡逻抄表的繁琐工作。以太网监控及时地补救了在系统报警的情况下, 工作人员不能及时处理故障的情况, 同时也利于工作人员远程办公。该系统有效避免了矿山水源井水泵的烧毁, 减少了煤矿生产损失, 提高了供水自动化水平。

参考文献

[1]曲立国, 黄友锐, 唐超礼, 等.基于无线网络的煤矿水源井群监控系统设计[J].工矿自动化, 2012, 38 (10) :7-10.

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[4]张继红, 吴振奎, 李含善, 等.基于PLC的无线通信测控系统应用研究[J].自动化与仪表, 2011, 26 (12) :26-28.

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基于虚拟仪器的远程测控技术研究 第6篇

关键词：虚拟仪器,远程测控,DataSocket

0 引言

计算机技术的迅速发展和逐步普及促进了虚拟仪器技术的发展和推广应用, Internet技术和虚拟仪器相结合组建远程测控系统, 是虚拟仪器技术今后发展的方向, 也可以说是传统测控方式的一项改革。

Lab VIEW是一种基于“图形”方式的程序开发环境, 由美国国家仪器公司推出, 已被数据采集与控制、数据表达以及信号处理等领域广泛应用。它对软件对象的虚拟仪器进行图形化的组合操作, 是一种全新的编程方法, 为开发高性能的计算机测控系统提供了极大的便利。把Lab VIEW作为虚拟仪器软件开发的平台, 为高性能计算机测控系统的开发提供了极大便利。基于虚拟化网络测控技术建立分布式网络测控系统, 能够充分利用现有资源和网络带来的种种好处, 实现各种资源最有效合理的配置。分布网络测控的应用, 可以进行多点测量以及多点分析处理。这样既充分发挥了服务器控制测试仪器接口的能力, 又能发挥客户机数据处理能力, 而且使系统的扩展变得便捷。

1 虚拟仪器技术系统构成

根据当前远程测控数据流量状况及测试需求的不同, 网络测控技术可以分为Client/Server (简写为C/S) 和Browser/Server (简写为B/S) 两种网络模型组建的远程测试系统, 这两种监控系统都存在着其自身的优势与不足。其中C/S模型适合数据传送量大的情况, 而且反应速度快、效率高、实时性好、数据可靠完整、兼容性强, 但是需要开发和安装客户端 (Client) 程序, 而且客户端的维修比较困难。而B/S模型是主要通过Web服务器提供基本的网站功能。客户端通过对该网站的访问, 获得数据库服务器中的实时作业信息和历史数据, 它就有开发简单、易维护的优势, 但是较C/S来说, 它的反应速度慢、效率低、时效性差对服务器的要求较高。另外, 客户端利用虚拟仪器应用程序建立与服务器端的网络通信, 监测和控制服务器端的作业, 接收来自服务器端的作业数据, 并进行数据分析处理、数据处理结果的存储与显示、生成数据报表以及数据或波形打印等。

基于C/S和B/S的网络测控系统图分别如图1和图2所示。

2 基于虚拟仪器的远程测控技术

2.1 基于Data Socket技术的远程测控

Data Socket是一种面向测量和自动化工程的网上实时数据交换的编程新技术, 简单易用, 操作方便。它是Lab VIEW6.0中新增的一个网络测控系统开发工具, 包括了Data Socket, Data Socket Server Manager和Data Socket Server函数库这几个工具软件, 以及通用资源定位符URL (Uniform Resource Locator) 、DSTP (Data Socket Transfer Protocol) 协议和文件格式等技术规范。Data Socket Server Manager和Data Socket Server主要功能是设置DS Server可连接的客户数目和可创建的数据项目数、设置用户权限、预定义数据项等。其中, Data Socket Server是一个小巧、独立运行的程序, 利用DS技术传输数据必须在发布数据的机器上打开Data Socket Server。发布数据的程序通过它进行数据输出;输入数据的程序找到它才能接收数据。利用Data Socket技术实现网络化测控具有许多优越性, 安全性高就是其中突出的一点。另外, Data Socket使用3015的传输数据端口, 这个端口已经通过IANA (Internet地址分配机构) 注册成为DSTP协议专用端口, 因此Data Socket服务器可以在防火墙外部的计算机上运行, 同时可保证数据发布等应用程序在防火墙内部的计算机上安全地运行。Data Socket能大大简化Internet网上计数机之间的测控数据交换的编程工作。同时也可用于一台计算机内或局域网中多个应用程序之间的数据交换。

2.2 基于Net DDE技术的数据通信技术

作为一种进程间通讯协议, 动态数据交换 (DDE—Dynamic Data Exchange) 可用来实现同一台计算机上多个应用平台之间的数据通讯。在DDE中, 应用软件平台间的信息交换通过消息传递来实现。所有通过DDE进行通讯的应用软件平台必须处于运行状态中, 并且, 所有的应用软件平台在DDE通讯开始之前必须把它们的回调函数地址传递给Windows系统。Windows系统会在用户向某个应用软件平台发送一则DDE消息时调用相应的函数。DDE客户端 (DDE client) 通过传送一则连接消息来触发与DDE服务端 (DDE Server) 之间的对话。连接建立好后, 客户端就可以向服务端发送命令, 请求服务端发送数据。如果想通过网络建立一个与某个应用程序平台的对话的话, 必须使用网络动态数据交换 (Net DDE) 服务器来实现。因为Net DDE是一个内部Windows服务器, 所有的Windows系统中都包含有, 可以轻松得到, 而且Lab VIEW支持Net DDE, 所以Lab VIEW程序之间、Lab VIEW程序与Excel电子表之间的通讯, 在Windows平台下利用Net DDE可以简单地实现。DDE没有提供将数据按顺序排列的服务, 这是与TCP不同的地方, 所以存在数据丢失的可能, 而且不能保证用户不受到错误的数据次序。为了保证两个Lab VIEW程序之间进行正确的数据交换, 在客户端程序与服务端程序中应配置数据项和状态项。数据项用来接收或传送数据, 状态项用来监听数据的发送、接收情况。

3 结语

虚拟仪器的远程控制技术是传统测控技术的改革与创新, 充分利用远程控制技术的种种好处可以实现资源的优化配置。

参考文献

[1]梅飞.基于虚拟仪器的远程测控技术[J].科技资讯, 2008 (29)

[2]谭洁明, 王思华.虚拟仪器的两种远程测控技术[J].仪器仪表学报, 2001, 22 (21)

[3]吴爱娟.基于虚拟仪器的远程测控技术及应用研究[D].河南科技大学, 2008

远程自动数据记录器测控装置设计 第7篇

航天科技发展迅速,世界各国将夺取太空领域空间优势视为综合国力的增长源[1]。箭载数据记录器记录火箭发射和飞行时的重要参数数据,研制与其配套的地面测控设备,全面测试箭载数据记录器在生产和使用过程中的性能和指标,保证箭载数据记录器高精度和高可靠性。

1 远程自动测控装置总体方案设计

整个测控系统由主测试台、地面转接装置、上位机、数据记录器及相应的电缆网组成。通过操作上位机软件控制主测试台与数据记录器间的通信,完成对数据记录的测试,凭借上位机强大的数据处理能力实时监控数据记录器的工作状态,转接装置与数据记录器之间通过RS—422接口实现100 m的双绞线通信,主测试台与装接装置之间通过光电/电光转换接口实现5 km的光纤通信,而工控机与主测试台之间通过USB通信。测控系统采用模块化设计思路,硬件上每个模块相互独立,功能上相互协调,共同实现对数据记录器的测试和控制。

1.1 主测试台设计

主测试台作为测控装置的核心设备,通过USB既可接收上位机下发的指令,也可回传数据。在整个数据记录器生产和使用的过程中,主测试台提供递增和交错测试信号源,通过转接装置实现数据记录器远程控制,并能够远程读取其存储的数据,从而完成对数据记录器各项性能指标的测试。如图1所示为主测试台的结构框图。

1.2 转接装置设计

转接装置在整个测控系统中起着桥梁的作用,其主要实现主测试台和数据记录器之间光电/电光信号的转换,并采集和显示数据记录器返回的一路状态电压值。设计中力求以最简单的电路来实现数据和命令的转发。如图2所示为转接装置的结构框图。

2 远程自动测控装置硬件设计与实现

2.1 供电模块

电源性能的优劣直接关系整个设备的安全可靠性[2]。整个测控装置中主测试台向数据记录器提供28 V的供电电压、FPGA内核的供电电压2.5 V、USB单片机与FPGA的I/O供电电压3.3 V 和其余电路5 V供电。其中FPGA内核电压变化范围为±5%且供电电源纹波小于250 mV。设计时选用体积小、效率高的朝阳开关电源系列的4NIC-QQ96实现市电转28 V,AC/DC输出28 V直流经过EMI滤波器后经DC/DC转换为5 V电压,再经电平转换芯片TPS70358得出所需的2.5 V和3.3 V。

2.2 USB接口模块

主测试台与计算机之间通过USB接口通信,USB接口在整个测控装置数据和命令的传输中起着关键的作用,设计中选择可满足设计要求、易于开发、性能可靠的USB接口芯片。本设计采用FTDI公司的FT245系列,该类芯片价格便宜,外围电路简单,不需要固件程序,并且可以下载到官方提供的驱动程序,使用起来比较简单[3]。图3为FT245功能框图。

2.3 逻辑控制模块

设计中以FPGA为核心开发测试程序,FPGA是基于SRAM工艺制作的高密度可编程逻辑器件,可重复编程性,灵活实现多种逻辑功能[3]。实现硬件上的并行工作,具有高速、可重构、设计灵活、开发费用低、I/O引脚和内部资源丰富等优点。FPGA正常工作时配置程序存储在芯片内部的静态存储器单元内,由于SRAM的易失性,掉电后内部数据无法保存,通常将FPGA配置程序存储在一个外部的PROM中,在上电时FPGA是配置时钟的产生者,FPGA向PROM发送时钟信号,PROM根据时钟信号将数据发送到FPGA,完成配置过程。图4为FPGA的接口电路。

2.4 开关指令模块

为了防止误触发硬开关指令采用施密特电路与单刀双掷开关相结合的方法,图5为硬开关指令的设计电路,当开关闭合与54HC00的第9脚相连输出一直为低,当与54HC00的第13脚相连输出一直为高。第8脚输出信号由FPGA程序来处理,当FPGA程序检测到开关指令有效时启动内部指令发送模块。

2.5 光电/电光转换模块设计

主测试台与转接装置相距5 km,最大通信速率要求5 Mbps,该模块采用武汉元创公司的3.3 V供电光收发一体模块OCM3343,与LVTTL电平兼容,可以直接与FPGA相连,简化了设计电路。光电/电光转换电路对电压的质量要求较高,在电压的输入端需采取必要的滤波措施[4]。设计中采用滤波效果较好的π型滤波电路,即在电感滤波电路的前面并联了一个滤波电容。光电/电光转换模块的接口电路如图6所示,VCCR和VCCT分别是接收部分和发送部分供电,在输入端有π型滤波电路,SD为无光警告信号,低电平有效,当没有光信号时通过LED灯D1来指示,RD+和TD+分别是接收端和发送端电信号,直接与FPGA相接。

2.6 RS—422接口模块

系统设计的关键技术是能否将PCM完全送入数据记录器中存储并将数据从数据记录器中回读。传输接口采用标准差分RS—422信号接口完成数据的发送和接收,传输电路见图7。

在FPGA时序的控制下中心控制模块将PCM输出的数据写入静态存储器FIFO中,同时将写入FIFO的数据以一定的码率和字节数从RS—422接口发送给数据记录器[5]。发送数据比数据写入FIFO的时间短,避免数据丢失和接收的数据错误。然后通过上位机软件读取存储在数据记录器中的数据并进行解包和分析,得到采集的原始数据和解包后的模拟信号的波形。

3 远程自动测控装置程序设计与实现

3.1 通信协议设计

系统通信协议保证整个系统有条不紊地协同工作[6]。上位机与主测试台之间以高速USB总线方式通信。

主测试台与数据记录器通过两对RS—422差分信号通信,通信的具体实现方式如图8所示,TXD与DXD分别为主测试台向数据记录器发送和接收指令的差分信号线。在整个测试过程中,主测试台既要把上位机的下发的软指令及面板开关产生的硬指令发送给数据记录器,数据记录器在收到测试台的指令后,根据指令返回不同的状态和数据。设计中为保证整个通信过程的可靠性和软硬件通信协议的有效运行,采用指令/响应型通信协议,主测试台与数据记录器之间的通信协议采用将指令融入到数据帧结构当中的混合编帧技术。

3.2 自检模块

在单元测试模式下主测试台模拟箭上设备给数据记录器供电和提供PCM信号源,在信号源发送之前首先要保证信号源的自检成功。对上位机进行操作之前,首先要打开设备确保USB连接成功,在设备打开成功的前提下,通过上位机可以将信号源的格式设置为递增数和交错数两种形式。设置完成后可以进行启动信号源操作,为了确保信号源的下载成功,在启动信号源过程中上位机自动完成信号源的下载、回读和判断工作,当下载数据与回读数据完全相同时上位机给出启动信源成功提示,否则会给出启动信源失败提示,图9为上位机设置递减数据时启动信号源成功时上位机给出的提示。

3.3 PCM编码与解码设计

PCM数据为箭上采集各种传感器信号得到的数字量数据,其中包含有模拟信号、阶跃信号、脉冲信号、应变信号等[5]。为了能从原始数据中快速准确地恢复出各种信号信息,箭上采集系统将PCM数据发送给数据记录器之前采用了数据混合编帧技术。每帧128行、192列,共24576字节。每一行为一个子帧,“EB90”为子帧的帧标志,全帧的帧标志为“146F”,“146F”前为三个字节的帧计数,除了帧标志和帧计数之外,其余均为数据信息。

PCM编码的设计中,上位机只对帧结构中数据部分编码,将上位机编码产生的数据下载到FPGA外部接口的RAM中,当FPGA收到上位机的启动指令后循环的从RAM中读取数据并发送,在发送过程中FPGA依据帧结构添加相应的帧标志和帧计数。该种方案将编帧任务平均分配给上位机和FPGA,既简化了FPGA的逻辑程序,又实现了数据源可变的灵活性。

3.4 实时监测设计

实时监控是整个测控装置功能设计的主体部分,实现主测试台对数据记录器的实时控制和对数据记录器工作状态的实时监测。主测试台与数据记录器在实时监控模式下为全双工通信方式,实时控制与监测互不影响。通过实时监控技术既可以检测主测试台发送命令的情况,又可以实时观察数据记录器的工作状态。

3.4.1 实时控制设计

控制指令的发送与接收是实时控制的核心,在整个实时监控过程中主测试台向数据记录器发送的指令有存储器加电、实时监测、停止实时监测和启动记录,其中停止实时监测是上位机产生的软指令,其余为硬开关指令;主测试台要完成对上述指令的解析和发送工作。主测试台对上述指令解析与发送的逻辑框图如图10所示,硬开关指令信号的输入为5 V电平,为了消除开关闭合时产生的抖动信号,对输入信号均进行消抖处理。指令解析模块判断上述四个指令的输入,当检测到其中一个指令有效时将发送启动信号send_start置1,并依据发送协议产生两个字节的发送内容send_data,当检测到发送结束信号send_end为1时将发送启动信号清零并等待接收新的命令。设计中以指令输入的上升沿为有效值,FPGA程序检测到一个指令输入的上升沿就启动一次指令发送程序。指令发送是将send_data依据发送协议进行数据编帧,然后将编帧数据通过RS—422接口发送。指令发送在send_start有效的条件下启动指令发送程序,然后将send_end置1结束本次发送程序。

3.4.2 实时监测设计

实时监测是检测数据记录器工作状态最直接有效的方法[5]。通过实时监测数据可直观了解数据记录器内部时序的执行情况。在实时监测过程中数据记录器将PCM数据和其工作状态混合编帧后以异步串行方式发送给主测试台,主测试台从数据中解析出所要的数据和状态位将数据内容传给上位机进行实时显示,状态位控制主测试台的面板指示灯。主测试台实时监测功能实现部分的逻辑框图如图11所示,其中从异步串行接收数据中解出12位数据,DATA(7)～DATA(0)为PCM数据内容,DATA(10)～DATA(8)为数据记录器的状态位。

在逻辑程序的实现过程中,主测试台逻辑程序每完成一次串并转换就写一次FIFO,通过循环检测USBFIFO的空标志位EF来判断FIFO中是否有数据,当FIFO中有数据时就启动读FIFO操作,连续完成512个读FIFO操作后开始将数据打包传给上位机进行实时显示,如图12所示。同时主测试台还将DATA(10)～DATA(8)交给指示灯控制模块来处理,根据通信协议控制主测试台面板LED的状态达到实时显示数据记录器工作状态的目的。

3.5 远程数据接收逻辑设计

在该测控装置对数据记录器的测试中,主测试台要远程接收实时监测过程中数据记录器回传的数据和远程读数过程中数据记录器回传的数据。整个测控系统远程读数过程中数据传输时序如图13所示,数据记录器首先通过RS—422接口以异步串行方式将数据发送给转接装置,转接装置将接收到的数据进行电光转换,然后以光信号形式发送给主测试台。

在远程读回的位流数据中没有固定的帧结构,读数完成后通过上位机软件分析自动完成对原始数据的移位、取反工作,对原始数据处理后得到PCM数据,图14为上位机分析后得到的PCM数据。

4 结论

数据记录器自动测控装置在现代测量控制领域的应用十分广泛。本文设计和实现了对弹载数据记录器的记录及监测及数据回读。上位机软件功能明确,监测方便,读数分析准确,所以具有较好的扩展性和适应性。

摘要：目前数据记录器自动测控装置存在无监测或监测能力低、监测过程中上位机软指令可靠性低、监测距离短等不足。围绕这三个问题详细介绍了远程自动数据记录器测控装置的设计。此系统已配合弹载数据记录器应用于某发射试验中,完成了对弹载数据记录器的记录及监测及数据回读。

关键词：远程,监测,指令,测控装置

参考文献

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