第３４卷第４期
２０１４年８月
黑龙江冶金
Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ
Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ ２０１４
收稿日期：２０１４－０７－１６
作者简介：李宏宇（１９７４－），男，毕业于哈尔滨工业大学电气自动化专业，工程师。
Ｓ７－１２００ＰＬＣ基于Ｍｏｄｂｕｓ通信协议的数据采集
及远程传送应用
李宏宇，张庆广，王云龙
（威海博斯特自动化技术有限公司，山东 威海 ２６４２００）
摘 要：本文针对城市热网平衡的工业需求，对集中供热系统的数据采集和远程传送进行设计。系统采用西门子公司推出的Ｓ７－１２００ＰＬＣ通过４８５总线采集换热站内的变频器及智能仪表工作数据，并通过以太网将采集数据传送到调度中心的上位机，所有设备间的通信均采用Ｍｏｄｂｕｓ协议。关键词：Ｓ７－１２００ＰＬＣ；变频器；Ｍｏｄｂｕｓ协议
Ｍｏｄｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ－ｂａｓｅｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔａｎｄｒｅｍｏｔｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＳ７－１２００ＰＬＣ
ＬｉＨｏｎｇｙｕ，ＺｈａｎｇＱｉｎｇｇｕａｎｇ，ＷａｎｇＹｕｎｌｏｎｇ
（ＷｅｉｈａｉｂｏｏｓｔａｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＳｈａｎｄｏｎｇＷｅｉｈａｉ２６４２００Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｉｔｙｈｅａｔｂａｌａｎｃｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｄｅｍａｎｄ，ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔａｎｄｒｅｍｏｔｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓＳｉｅｍｅｎｓｃｏｍｐａｎｙ＇ｓＳ７－１２００ＰＬＣｂｙｇａｔｈｅｒｉｎｇｗｏｒｋｄａｔａａｂｏｕｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓｔａ－ｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈ４８５ｂｕｓ．ＤａｔａｗｉｌｌｂｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｖｉａＥｔｈｅｒｎｅｔｔｏａｄｉｓｐａｔｃｈｃｅｎｔｅｒＰＣ．ＭｏｄｂｕｓｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｕｓｅｄｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｌｌｄｅｖｉｃｅｓＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｓ７－１２００ＰＬＣ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；Ｍｏｄｂｕｓｐｒｏｔｏｃｏｌ 通过采集各个换热站房的实时数据，建立集中供热热网监控系统既可以实时总览热网当前运行工况又可以分析室外温度及系统供热量变化趋势，做出整体运行规划，指导运行实现自动控制。
Ｍｏｄｂｕｓ协议是一种已广泛应用于当今工业控
制领域的通用通信协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。Ｍｏｄｂｕｓ通信物理接口可以选用串口（包括ＲＳ２３２和ＲＳ４８５），也可以选择以太网口。
Ｓ７－１２００设计紧凑、组态灵活且具有功能强
大的指令集，这些特点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。ＴＩＡ博途全集成自动化软件用于Ｓ７－１２００项目管理、编程和调试，在库函数中嵌套了Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ和Ｍｏｄｂｕｓ－ＴＣＰ功能库，可以利用该库函数顺利完成ＰＬＣ与第三方设备和上位机的通信。
１ 系统概述
典型换热站所需监测的运行参数有一次侧供水压力和供水温度、一次侧回水压力和回水温度、二次侧供水压力和供水温度、二次侧回水压力和
回水温度、循环变频器工作频率和故障状态及补水变频器工作频率和故障状态。各换热站现场ＰＬＣ与智能仪表和变频器通信采集系统运行数，并通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或企业局域网，上传至主控中心。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到子站运行的数据并向子站下达控制指令。数据采集以及远程传送系统连接如图１所示。
２ 系统设计
２．１ 站内设备数据采集系统设计
目前大多数换热站内设备的运行参数都是通过智能仪表进行运算处理后显示。智能仪表兼备
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黑 龙 江 冶 金第３４
卷
图１ 换热站数据采集及远程传送系统图
标准模拟量信号输出接口和ＲＳ４８５Ｍｏｄｂｕｓ协议通信接口。变频器工作状态输出也可以通过数字量输出接口、标准模拟量信号输出接口和ＲＳ４８５
Ｍｏｄｂｕｓ协议通信接口输出。数字量输出和模拟量输出能够表达的状态位和数据内容非常有限，而以支持Ｍｏｄｂｕｓ协议的通信方式可以读出几乎所有的工作参数值，并能够实现远程参数修改和控制。因此选择４８５总线方式连接换热站房内智能仪表、变频器与ＰＬＣ通信模块，并通过Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ协议进行设备间通信是一个优选方案。
在Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ总线通信中，智能仪表及变频器作为从站，只需选择Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ通信协议并且为设备分配不重复的站地址即可。所有主从站点的通信端口设置参数必须一致。
Ｓ７－１２００ＰＬＣ作为主站必须配备ＲＳ４８５通信模块才能实现Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ协议通信。Ｓ７－１２００ＰＬＣ提供了专门的Ｍｏｄｂｕｓ库实现Ｍｏｄｂｕｓ－ＲＴＵ通信，其通信的基本原理是：首先Ｓ７－１２００ＰＬＣ程序开始运行时，调用一次Ｍｏｄｂｕｓ库中的功能块ＭＢ＿ＣＯＭＭ＿ＬＯＡＤ来组态ＣＭ１１２４１ＲＳ４８５模块上的端口，对端口进行配置；其次调用Ｍｏｄｂｕｓ库中的功能块ＭＢ＿ＭＡＳＴＥＲ作为Ｍｏｄｂｕｓ主站与支持Ｍｏｄｂｕｓ协议的设备进行通信。
Ｓ７－１２００ＰＬＣ作为主站通信是由ＤＡＴＡ＿ＡＤ－ＤＲ（从站中的起始Ｍｏｄｂｕｓ地址）和ＭＯＤＥ（读、写、诊断模式）参数一起确定实际Ｍｏｄｂｕｓ消息中使用的功能代码。ＤＡＴＡ＿ＰＴＲ（数据指针）指向要写入或读取的数据的ＣＰＵＤＢ地址，该ＤＢ必须为“非仅符号访问”ＤＢ类型。在ＴＩＡＶ１２以上平台中，将该ＤＢ属性中的“优化的块访问”选项取消。Ｓ７－１２００ＰＬＣ主站发送带有站地址标识的数据来寻址不同的从站，同时不同的从站通过响应带有站地址标识的数据给主站，以完成整个通信
过程。这种轮询通信，可以根据发送和接收完成的标志来完成，即发送完成后启动接收，接收完成后再启动下一次发送。也可以以固定的时间间隔进行轮询。每个Ｓ７－１２００ＣＰＵ的ＣＭ１２４１４８５通信模块理论上最多支持２４７个Ｍｏｄｂｕｓ子站，但是在实际应用时需要考虑ＣＰＵ的性能以及轮循
Ｍｏｄｂｕｓ子站时间。
２．２ 数据远程传送系统设计
Ｍｏｄｂｕｓ－ＴＣＰ是标准的网络通信协议，Ｓ７－１２００ＰＬＣ通过ＣＰＵ上ＰＮ接口进行ＴＣＰ／ＩＰ通信，不需要额外的通信硬件模块，Ｍｏｄｂｕｓ－ＴＣＰ使用开放式用户通信连接作为Ｍｏｄｂｕｓ通信路径。在Ｓ７－１２００ＰＬＣ的库函数中嵌套了Ｍｏｄｂｕｓ－ＴＣＰ功能块库，它包含了Ｓｅｒｖｅｒ和Ｃｌｉｅｎｔ的库函数，编程时可以直接调用该库函数实现与上位机的Ｍｏｄ－ｂｕｓ－ＴＣＰ通信。
在该系统应用中Ｓ７－１２００ＰＬＣ作为ＭｏｄｂｕｓＴｃｐＳｅｒｖｅｒ（服务器），调用“ＭＢ＿ＳＥＲＶＥＲ”指令处理Ｍｏｄｂｕｓ－ＴＣＰ客户机的连接请求、接收Ｍｏｄｂｕｓ功能的请求并发送响应，设置连接ＩＤ、ＩＰ端口等参数。
ＭＢ＿ＨＯＬＤ＿ＲＥＧ是“ＭＢ＿ＳＥＲＶＥＲ”指令的Ｍｏｄｂｕｓ保持寄存器的指针，保持寄存器可以是全局ＤＢ块或Ｍ区，如果是ＤＢ块则需要定义为“非仅符号访问”ＤＢ类型。
Ｓ７－１２００ＰＬＣ作为网络的服务器端，上位机可以按需建立连接访问ＰＬＣ的数据区，这样在上位机对多个换热站的ＰＬＣ连接中不会占用太多的资源。
３ 结语
本设计方案在多个城市供热系统中得到应用。实际运行结果表明，该控制系统抗干扰能力强、自动化程度高，并可以大量减少现场布线，是一种很好的工程化实现方法。通过以太网的方式进行数据远传也是当前最稳定的数据传送方式。Ｓ７－１２００ＰＬＣ同时支持有关基于字符的串行协议的点对点通信，可为通信提供更大的自由度和灵活性编程。
参考文献
［１］贺平．供热工程［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００９．８
西门子自化与驱动集团．深入浅出西门子Ｓ７－１２００［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００９．５
崔坚．ＴＩＡ博途软件－ＳＴＥＰ７Ｖ１１编程指南［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１２．４
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S7-1200 PLC 基于 Modbus 通信协议的数据采集及远程传
送应用
作者：李宏宇， 张庆广， 王云龙， Li Hongyu， Zhang Qingguang， Wang Yunlong 作者单位：威海博斯特自动化技术有限公司,山东威海,264200
刊名：
黑龙江冶金
英文刊名：HEILONGJIANG YEJIN
年，卷(期)：2014(4)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/f618552007.html,/Periodical_hljyj201404013.aspx
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 一、前言 (1) 二、关于LabVIEW (1) 三、TCP /IP 技术及TCP 传输的实现 (2) 四、系统硬件构成 (3) 五、系统软件设计 (4) 六、结论 (5) 参考文献 (5)
基于LabView的远程数据采集与传输系统 (通信与信息系统，徐洁 2010020438) 摘要：针阐述了开放式虚拟仪器平台LabVIEW的特点, 介绍了在LabVIEW平台上结合数据采集卡和TCP/IP 协议进行数据采集和远程传输的设计方法。在此基础上开发了基于计算机控制的远程数据采集和传输系统。 关键词：嵌入TCP/IP；虚拟仪器；LabVIEW；数据采集； 一、前言 在现代仪器系统中, 计算机与仪器结合得非常紧密, 已成为整个系统的核心, 许多传统仪器正在逐渐被计算机部分、甚至全部取代。虚拟仪器正在成为当今世界流行的一种仪器构成方案。虚拟仪器的结构是开放式的, 它把计算机平台与具有标准接口的硬件模块, 以及与开发测试软件结合起来构成仪器系统, 这种系统具有通用性、灵活性, 便于开发测试应用。软件部分是虚拟仪器的心脏。 随着计算机网络的发展, 虚拟仪器与Internet 技术的结合为虚拟仪器网络化、工业现场远程测控提供了更好的实现平台。文中介绍在LabVIEW 开发平台上结合NI 数据采集卡和TCP /IP 技术实现远程数据采集与传输系统。 二、关于LabVIEW LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。 LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。LabVIEW 的程序由前面板( Frontpanel) 、流程图(Blockdiagram) 和图标/接线端口( Icon /Connector)三部分组成。前面板是LabVIEW 程序的图形用户接口, 集成了用户输入和输出显示, 相当于传统仪器的面板; 流程图包含虚拟仪器程序的图形化源代码, 对前面板上的控制对象进行控制; 图标
数据采集及传输处理 摘要 本文主要阐述了基于数字采集与传输处理系统的设计基本思想，包括硬件实现，应用软件实现以及驱动程序设计，同时也介绍了基于MAX485数据传输系统。 硬件的主要组成部分为AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED显示。 用软件编程控制硬件实现的过程：发送方的设备把模拟信息转换为数字信息后，发送到接收方的设备上。接收设备利用LED来显示数据。 使用的核心芯片是AT89C51，这个芯片可以很好地满足我们的要求。数据采集系统用来采集模拟数据，并将模拟数据存放于存储器中作以后发送用。A/D转换器将模拟形式转换为数字量表示。使用ADC0809作为A/D转换器，它可以把连续的模拟信号转变成数字形式。选用MAX485连接两台机器进行传递信息. 软件编程的语言使用的是C 语言，它的运行的环境是keil软件。 关键词: 单片机AT89C51,ADC0809,MAX485,LED显示.
Abstract This article introduces the base method according to data collection and transmitting process system, including the hardware design, the application software design and the design of the program design, also introduces the data transmitting system according to the MAX485. The necessary hardware consists of AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED display. The process of the programme of software controlling hardware operation as follow: The device on the transmitting computer converts the analog signals to digital format and this digital format is transmitted to the receiving computer. The device on the receiving computer uses the information to driver LED display. The key chip we use is AT89C51. This chip can meet our need perfectly. Data acquisition system is used to acquire analog data and store it on storage devices for later transmitting. A/D converter converts an analog format into an equivalent digital representation. We use the ADC0809 as A/D converter, which is used to convert continuous analog signals into digital format. We choose the MAX485 as the device, which is used to connect two computers for transmitting information. The programme of software language is C language, which of operation is keil software. Key words: MCS-AT89C51, A/D converter, MAX485, LED display.
工业自动化监控系统解决 方案
目录 一、方案背景 (3) 二、方案简介 (3) 三、方案拓扑图 (3) 四、系统功能简述 (4) 4.1远程数据监控功能 (4) 4.2远程控制功能 (4) 4.3数据存储与分析处理功能 (5) 4.4报警功能 (7) 4.5视频监测功能 (9) 4.6事故追忆功能 (10) 五、方案优势 (10)
一、方案背景 科技发展融合了数字和实体世界，并已经发展成下一个以工业物联网或工业4.0著称的新工业革命。因此，如今工厂面临的是需要更智慧，互联化系统连接到云服务器，通过大数据资料分析驱动更高的生产效率、灵活性能和响应能力。 二、方案简介 中易云工业自动化系统解决方案可以大大降低复杂的工厂物联网系统部署产生的开发管理费用，除了便捷性的生产数据收集、处理、显示来灵活、有序进行生产管理进而提高生产效率外，还可以通过实时监控生产机器的状态以及设备、照明、空调设备的能源消耗，实现运营成本的降低。 三、方案拓扑图
四、系统功能简述 4.1远程数据监控功能 丰富的I/O连接选择，支持TCP、UDP；MQTT、OPC、ModBus等标准通讯协议，能从制造设备、空调设备、加热系统、照明器材以及多种传感器中收集重要数据，适合各种工业自动化领域。通过硬件设备采集到的温湿度、电流电压等数据，通过无线传输，传输到易云系统，完成远程数据的监控。 注：以化工流程自动化操作系统为例，为大家展示易云系统的各种功能和监控界面。便于大家更好的对工业自动化控制系统进行理解。 4.2远程控制功能 参数数据远传至易云系统，实现现场各个设备的数据实时监测，监控人员可以通过电脑网页或是手机app实时查看，还可以自由设置各个参数的标准值上下限，如果数据超限可以给相关的工作人员发送短信或是微信报警提醒，做到提前预警，避免造成不必要的损失，实现在远程就能值守现场设备。如果制造设备、空调设备、加热系统、照明器材等需要进行控制，则从易云系统发送数据指令，控制制造设备、空调设备、加热系统、照明器材的启停。
智能手机终端的数据采集及分析系统 主要功能如下： 采集使用数据采集程序手机的手机号码：数据采集程序必须开通GPRS，实时传输采集数据及监听服务端指令；所以会有一定的数据量。为解决用户因GPRS传输采集数据产生的费用，所以记录用户的手机号码。 采集GPS信息：经纬度，时间，速度； 采集无线网络状况信息：GSM，GPRS网络情况； 获取的无线网络信息并附加GPS信息，帮助数据分析专家系统分析处理； 数据采集终端的主要功能如下： 实时诊断网络信息； 诊断分为空闲时诊断与使用时诊断； 空闲时诊断：根据运营商的相关规定设定网络异常指标；当手机处于空闲状态时，指定频率（秒）获取无线网络的基本参数，如CID，LAC，BSIC，BCCH，RxQuality，RxLevel，C/I，C/A,TxPower,TA,TS等；根据设定的异常指标来判断是否出现异常;如果出现异常则保存本次信息，并获取此时此地的GPS信息、本手机的手机号码一并发送至指定服务器，由“数据分析专家系统”分析处理。 发送数据内容：本手机的手机号码+无线网络基本参数+GPS信息； 数据格式：XML文件格式； 传输方式：使用GPRS进行数据传输； 使用时诊断：用户使用手机时，检测用户使用过程中无线网络的状况；如手机数据下载过程中，检测总的下载量，下载时间，是否下载成功，如果不正常则记录本次使用过程； 诊断项： 2通话：未接通、掉话、呼叫时延； 2短信（SMS），彩信（MMS）：是否发送或接受成功、发送或接受时间； 2GPRS Attach：Attach是否成功、Attach成功的时长PDP激活，PDP激活是否成功、激活成功的时长； 2WAP数据传输：WAP登陆测试；WAP登陆是否成功；WAP登陆成功时长； 2WAP刷新测试：WAP刷新是否成功；WAP刷新成功时长；
光伏电站数据采集系统与远程通讯系统 一、项目简介 1、项目名称:巨力新能源10MW太阳能光伏屋顶发电项目 2、建设单位:中国巨力集团有限公司 3、建设规模:10MWp屋顶光伏发电项目 4、项目地址:中国巨力集团 5、电站范围:中国巨力集团厂区 6、单位屋顶:8处 二、监控系统说明 如图2.1所示,光伏综合监控系统具备就地和远程监控功能,监控软件由本地监控与远程监控相结合。本地监控由中央控制器(包括数据采集、控制算法、网关等功能、通讯链路、本地显示组成,主要功能是负责本地发电设备数据采集、控制、数据存储、能量调度、通讯等功能。远程监控由广域网通讯链路、路由器、数据库服务器、网络服务器、上位机展示平台组成,主要功能是负责将各个电站数据进行收集,电站状况调查,数据存储、处理、分析,发电经济性分析等等。 传统光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设备提供,从本厂逆变器出发,对电站运行的一些参数进行监测,难以或不能直接控制逆变器的运行状态,无法获取电站中的其它设备的信息及控制这些设备,也无法满足电网调度系统对电站的实时监控要求。而且该项目将采用不同厂商的设备,电源厂商自有的监控系统一般对其他厂家的设备兼容性差,容易造成一个个“孤岛”系统,无法形成统一的监控体系。
大型光伏电站必须配备自动运行、功能完善的监控系统。这种监控系统不同于传统发电厂监控系统或变电站综合自动化系统,相对来说,大型光伏电站内设备种类不及传统电厂丰富,生产控制流程也不太复杂。但其典型特点是装机容量 大(10MW以上、占地面积广(150亩以上,且地理位置偏僻、维护人员很少,这就要求生产运行、设备监控、环境监测、安保技防等各环节集中统一起来,且能够适应其位置分散、配置灵活的特点。基于现场总线设计的大型光伏电站监控系统可以满足这些要求。 因此,需要搭建一个统一的本地集中监控中心,该监控中心位于巨力索具园区,能够对不同厂商、不同类别、不同型号的光伏发电电源设备及计量表计、直/交流柜及其它电力设备进行统一监控,实现对该项目所包含的光伏电站完整、统一的实时监测和控制。 网线交换机 VGA/网口 转换器 通讯网关 RS485 网线 逆变器 VGA VGA TCP/IP,GPRS
第32卷第4期电子科技大学学报V ol.32 No.4 2003年8月 Journal of UEST of China Aug. 2003 基于Web的远程监控与数据采集系统 陈 新* (郑州轻工业学院信息与控制工程系郑州 450002) 【摘要】分析了监控系统的发展趋势，提出了一种基于Web技术的远程监控与数据采集系统的设计方案。Web 数据库采用ASP技术实现，远程智能终端采用单片机系统实现，用户可以通过浏览器实现对现场设备状态的监控。 该设计方案在实现铁路供水监控系统中取得了成功，通过控制网和Internet的结合，实现了集控制、管理、信息、 网络于一体的企业综合自动化。 关键词监控系统; Web数据库; 服务器; ASP技术 中图分类号TP277 文献标识码 A Application of Long Distance Supervisory Control and Data Acquisition System Based on Web Chen Xin (Dept. of Information and Controlling Eng., Zhengzhou Inst. of Light Ind., Zhengzhou 450002) Abstract In this paper, the development trend and the general significance of the supervisory control system is analyzed, and also a design project of water supply’s supervisory control and data acquisition system based on Web is introduced. The Web database adopts ASP technology to realize, and the long distance intelligent terminal uses MCU system. The user can supervise and control the water supply’s equipments though the browser. The design has met with success in the system of railway water supply’s supervisory control. Though the combination between control network and Internet, the corporation can achieve its automation with control, management, information and network together. Key words supervisory control system; Web database; service; ASP technology 监控系统是集计算机技术、控制技术、网络技术为一体的高新技术产品，具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点，可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理。监控技术经过了单机监控系统、集中式监控系统和网络范围内的远程监控三个发展阶段。远程监控是指本地计算机通过网络系统对远端的控制系统进行监测和控制[1]，其中基于Web的远程监控与数据采集(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)模式成为当前监控系统的发展趋势[2]。同时，随着社会的发展，人们对水利供应、电力供应、环境监测、城市燃气供应、集中供热以及银行防盗等系统的正常运行提出了更高的要求。以上系统的特点是站点分布较为分散，而站点的正常运行又极为重要。以铁路沿线供水为例，其供水站点的分布很广，传统的人工现场监控浪费人力物力，效率低下，所以研制开发低成本、高可靠性、配置灵活，适用范围广的远程监控系统具有普遍的意义和实用价值。本文结合某铁路局沿线供水监控项目，开发了基于Web的远程监控与数据采集的系统方案。 1 系统整体说明 基于Web的远程监控系统可分为现场监控(智能终端)、监控中心(包括通信模块、数据库服务器、Web服 2002年11月12日收稿 * 男 43岁硕士副教授主要从事过程控制方面的研究
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)06-0073-03 数据采集及传输处理系统 杨永辉1,庞 宵1,李景杰2 (1.辽宁科技大学电子与信息工程学院,鞍山114044; 2.鞍钢计量厂,鞍山114001) 摘 要:为了方便地在现场监控电压或电流信号,显示出相应数值并预警出现问题的信号,很有必要设计一个低成本、观察方便、操作简易的处理系统。提出了基于数字采集及传输处理系统的基本设计思想,包括A D转换器与单片机的接口实现,MAX485的串口传输原理及并口驱动LED等,设计出了完整的电路结构与实现软件。为了编程方便及易于调试,采用C语言作为软件编程语言,开发环境是Keil软件。 关键词:数据采集;MAX485串行通信;AT89C51 System of data collection and transmitting&processing YANG Yong hui1,PANG Xiao1,LI Jing jie2 (1.School of Electronics and Information Engineering,Liaoning University o f Science and Technology,Anshan114044,China; 2.Angang Computation and Measure Company,A nshan114001,China) Abstract:In order to monitor voltage or current signals expediently at the local,display the corresponding values and alar m fault signals,it is very important to design a lo w cost system with convenient observation and straightforward operation.This article brings for ward an idea based on a system of digital data c ollection, transmitting and processing,introduces the interface between the A D converter and the single chip microcom puter,analyzes the principal of the transmitting system based on MAX485serial ports,describes the method of driving LED by parallel ports in detail,and designs a complete circuit architecture and imple mented software under this foundation.To program facilitatively and debug effortlessly,C language is adopted as the progra m ming language and the developed environment is Keil software. Key w ords:data collection;MAX485serial port communication;AT89C51 随着电子技术的迅速发展,单片机以其高可靠性、高性能、低价格、应用灵活等特点,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。在自动控制领域,为了解设备的运行参数及运行状态,需要对各种物理量进行检测。通常采用的方法有:使用微机控制,但其设备复杂、成本较高;使用单CP U控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低。两种方法都不理想。 为了避免上述两种方法的不足,并满足现场要求,设计了一种借助单片机、显示器件、数据采集技术和现代通信技术,适用于电压和电流信号的数据采集及传输处理装置。1 方案的确定 在生产过程中需要下位机直接对生产过程进行检测,需要上位机控制并显示数据。为了提高系统的智能性、可靠性和实用性,本设计采用双C PU的方法,即在数据采集的发端和数据处理的收端都采用单片机控制,发端完成数据的采集、转换和发送,收端完成数据的接收、处理和显示功能。并在数据通信中采用差错控制技术以保证数据通信的可靠性。两片CPU都采用目前广泛应用的MC S51系列 收稿日期:2006-10-31 作者简介:杨永辉(1971-),男,1995年毕业于东北大学通信工程专业,辽宁科技大学电信学院任教,主要从事移动通信方 面的教学和科研。 73
S7-1200PLC 基于Modbus 通信协议的数据采集及远程传送应用 通过采集各个换热站房的实时数据，建立集中供热热网监控系统既可以实时总览热网当前运行工况又可以分析室外温度及系统供热量变化趋势，做出整体运行规划，指导运行实现自动控制。 Modbus 协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通信协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。Modbus 通信物理接口可以选用串口（包括RS232和RS485），也可以选择以太网口。 S7-1200 设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些特点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。TIA 博途全集成自动化软件用于S7-1200项目管理、编程和调试，在库函数中嵌套了Modbus-RTU 和Modbus-TCP 功能库，可以利用该库函数顺利完成PLC 与第三方设备和上位机的通信。 1系统概述 典型换热站所需监测的运行参数有一次侧供水压力和供水温度、一次侧回水压力和回水温度、二次侧供水压力和供水温度、二次侧回水压力和回水温度、循环变频器工作频率和故障状态、补水变频器工作频率和故障状态。各换热站现场PLC 与智能仪表和变频器通信采集系统运行数，并通过Internet 或企业局域网，上传至主控中心。操作员从控制中心通过该系统能够方便地得到子站运行的数据并向子站下达控制指令。数据采集以及远程传送系统连接如图1所示。 2 系统设计 2.1 站内设备数据采集系统设计 目前大多数换热站内设备的运行参数都是通过智能仪表进行运算处理后显示。智能仪表兼备标准模拟量信号输出接口和RS485 Modbus 协议通信接口。变频器工作状态输出也可以通过数字量输出接口、标准模拟量信号输出接口和RS485 Modbus 协议通信接口输出。数字量输出和模拟量输出能够表达的状态位和数据内容非常有限，而以支持Modbus 协议的通信方式可以读出几乎所有的工作参数值，并能够实现远程参数修改和控制。因此选择485总线方式连接换热站房内智能仪表、变频器与PLC 通信模块，并通过Modbus-RTU 协议进行设备间通信是一个优选方案。 在Modbus-RTU 总线通信中，智能仪表及变频器作为从站，只需选择Modbus-RTU 通信协议并且为设备分配不重复的站地址即可。所有主从站点的通信端口设置参数必须一致。 S7-1200 PLC 作为主站必须配备RS485通信模块才能实现Modbus-RTU 协议通信。S7-1200 图1 换热站数据采集以及远程传送系统图
油井数据采集与远程控制系统设计方案 技 术 设 计 方 案 介 绍 公司简介 我公司专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能控制等智能化系统开发的大型综合型企业，欢迎来电洽谈业务！ 质量方针：以人为本、质量第一 公司成立至今，坚持以领先的技术、优良的商品、完善的售后服务、微利提取的原则服务于社会。我公司为您提供的产品，关键设备采用高质量进口合格产品，一般设备及材料采用国内大型企业或合资企业的产品，各种产品企业都通过ISO9001国际质量体系认证。有一支精良的安防建设队伍，由专业技术人员为您设计，现场有专业技术人员带领施工，有良好职业道德施工人员。我公司用户拥有
优质的设计施工质量和优质的售后服务保障。 客户哲学：全新理念、一流的技术、丰富的经验，开创数字新生活 专注——维护世界第一中小企业管理品牌、跟踪业界一流信息技术、传播经营管理理念是莱安永恒不变的追求，莱安坚持“全新的理念、一流的技术、丰富的经验、优质的服务”，专注于核心竞争力的建设是莱安取得今天成功的根本，也必将是莱安再创辉煌的基础！ 分享——“道不同，不相谋”，莱安在公司团队之间以及与股东、渠道伙伴、客户之间均倡导平等、共赢、和谐、协同的合作文化，在迎接外部挑战的过程中，我们共同期待发展和超越，共同分享激情与快乐！“合作的智慧”是决定莱安青春永葆的最终动力！ 客户服务：以高科技手段、专业化的服务为客户创造价值 分布于神州大地各行业中的800万中小企业是中国最具活力的经济力量，虽然没有强势的市场影响力和雄厚的资金储备，但无疑，个性张扬的他们最具上升的潜力，后WTO时代市场开放融合，残烈的竞争使他们的发展更加充满变数。基于以上认识，在智能化设备管理市场概念喧嚣的热潮中，独辟“实用主义”产品哲学，莱安将客户视为合作关系，我们提供最为实用的产品和服务，赢得良好的口碑。我们认为，用户企业运做效率的提升是莱安实现社会价值的唯一途径。 承蒙广大用户的厚爱，我公司得以健康发展。在跨入新的世纪后，公司将加快发展速度，充分发挥已有资源，更多地开展行业用户的服务工作，开创新的发展局面。 我公司全体员工愿与社会各界携手共创未来!我们秉承真诚合作精神向广大客户提供相关的系统解决方案，设备销售及技术支持，价格合理，欢迎来人来电咨询、洽谈业务！ 油井数据采集与远程控制系统设计方案 一、系统概述
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。
一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（）的窄带白噪声，这样即使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比较窄，因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统，在实际实现时，我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低（≤24kbps）时，对原始数据处理的方法如下：
工业4.0智能数据采集解决方案 近些年在“工业4.0”，“智能制造”，“工业互联网”的大背景下，工业现场设备层的数据采集逐渐成为一个热门话题，实现工业4.0，需要高度的工业化、自动化基础，是漫长的征程。 工业大数据是未来工业在全球市场竞争中发挥优势的关键。无论是德国工业4.0、美国工业互联网还是《中国制造2025》，各国制造业创新战略的实施基础都是工业大数据的搜集和特征分析，及以此为未来制造系统搭建的无忧环境。 华辰智通工业互联网-工业数据采集方案： 大家都认识到实时获取设备层数据、消除自动化孤岛现象是实现智能制造、工业互联网的重要基础环节。但是，工业现场的设备种类繁多，各种工业总线协议并存，这也就导致了数据采集这项工作是一件非常个性化的事情，很难总结出一套放之四海而皆准的方案来。 数据采集一直是困扰着所有制造工厂的传统痛点，自动化设备品牌类型繁多，厂家和数据接口各异，国外厂家本地支持有限，不同采购年代。即便产量停机数据自动采集了，也不等于整个制造过程数据都获得了，只要还有其他人工参与环节，这些数据就不完整，所以不论智能制造发展到何种程度，工业数据采集都是生产中最实际最高频的需求，也是工业4.0的先决条件。
1.工业数据采集工具： 工业数据网关称为工业采集网关，也可以称为工业数据采集网关；它通过以太网接口：RJ45 接口；串行接口：RS485/RS232/RS422接口可以连接西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、台达、汇川、和利时、松下、永宏、海为和MODBUS 系列等。PLC、制器、输入/输出等设备，安全准确传输数据。 HINET 系列数据网关由湖南华辰智通科技有限公司自主研发生产，该网关采用高性能工业级32 位处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，是一款高性能、高性价比、适用于工业互联网便于大规模部署的工业数采终端。HINET 系列数据网关自带PLC 等工业控制器协议，一次性解决工业设备联网、工业设备数据采集及传输等难题。 HINET 系列数据网关是一款单协议单接口的工业数采终端，根据不同的型号HINET 数据网关支持的PLC 品牌包含西门子、三菱、欧姆龙、施耐德、台达、汇川、和利时、松下、永宏、海为和MODBUS 系列等。 2.对工业生产设备数据采集：
表格编号：SEZ19003-02D 宝钢国际经济贸易有限公司设备系统远程数据采集升级 技术方案
1.现状分析 1.1.现状 宝钢国际设备系统远程数据采集管理主要实现了对宝钢国际激光拼焊产线的生产、设备状态数据进行远程监控、采集、分析的功能。2009年7月上线，覆盖阿赛洛1、2、3、4号线，同年9月延伸覆盖了天津宝钢1号线等11条产线，目前总共覆盖激光拼焊产线15条，情况如下表： 远程数据采集管理包括数据维护、产量指标、质量分析、设备运行分析、设备状态监控5个模块，由于数据传输存在问题，无法保证数据源的准确性，系统功能目前基本处于停止使用状态。
1.2.存在问题 目前宝钢国际设备系统远程数据采集管理存在以下问题： 1、远程数据采集管理目前只覆盖了15条激光拼焊线，而宝钢国际目前已有激光拼焊产线25条，数据完整性上有缺失。 2、数据传输存在问题。远程数据采集管理获得数据的流程如下： 从上图可以看出，远程数据采集流程是由硕泰克激光拼焊线上的PLC采集数据后发送到加工中心现场的专用采集服务器，再由采集服务器转发设备系统远程数据采集管理，目前硕泰克PLC在向采集服务器发送数据时存在数据不准确（时间超过当前日期）、发送不及时（采集机未按时收到PLC的数据）等问题，而采集服务器本身由于缺乏管理，经常宕机，既无法获得PLC的数据，也无法转发，导致了整个数据传输通道的崩溃。 3、由于产量数据和设备状态数据都采用实时模式，数据量较大，导致数据分析展示页面速度缓慢。 2.必要性和目标 为满足国际信息化发展的需要，达到对宝钢国际所有激光拼焊产线进行精细化管理，目前的设备系统远程数据采集管理亟需修复升级。 系统升级后应实现以下目标：
第5节 电子综合设计范例4----数据采集与传输系统 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。系统方框图参见下图。 2、设计要求 求 8路0-5V 分别可调的直流电压。系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与器。 Hz 的带通滤波器(带外衰减优于35 dB/十倍频程)作为模拟信道。 压值。 个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96 kHz ，周期为在解调器输入他(如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见下图，等等)。 ⑴ 基本要 ① 被测电压为指定某一路采集的功能。 ② 采用8位A/D 变换 ③ 采用3 dB 带宽为30～50 k ④ 调制器输出的信号峰-峰值Vsp －p 为0～1 V 可变，码元速率16 kbps ；制作一个时钟频率可变的测试码发生器(如0101…码等)，用于测试传输速率。 ⑤ 在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电 ⑵ 发挥部分 ① 设计制作一127位码元，生成多项式采f(x)=x 7+x 3+1。其输出峰-峰值V np-p 为0～l v 连续可调。 ② 设计一个加法电路，将调制器输出V sp-p 与噪声电压V np-p 相加送入模拟信道。 端测量信号与噪声峰-峰值之比(V sp-p /V np-p )，当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。测试方法：在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为l min 。 ③ 在(V sp-p /V np-p )=3时，尽量提高传输速率，用上述第(2)项的测试方法，检查接收数据的误码情况。 ④ 其
采集系统实现原理说明 1.采集系统概览 审计工作的第一步是数据采集，从采集的原始数据中抽取所需要的部分并转化格式，再导入后台审计系统处理；其中，数据采集和数据抽取、转换占据三分之二的工作流程和大量的时间。如何将该部分的工作简单化、智能化和自动化，是本采集系统的主要功能。 众多被审计单位的IT系统建设模式、规模存在重大的差异，基于不同的标准而设计，采用不同的架构和应用软件构建而成。该采集系统需要与这些种类繁多的系统协同工作，其开放性、统一性和兼容性是非常重要的衡量指标。 2.财务系统采集、转换实现原理说明 2.1财务系统现状 现阶段的审计任务主要是经济审计，主要涉及被审计单位的财务系统。财务系统与其他系统相比，存在很大的差异，体现在几个方面： ●财务软件种类繁多，标准不统一 ●后端数据库类型多种多样 ●不同单位的财务管理方式差异很大 ●财务数据内在格式保密
被审计单位采用的财务系统主要分成两大类，国内财务软件和国外财务软件。财务软件的简单汇总信息如下： 其中，用友、金蝶和SAP公司的财务软件，使用率最高。 参考信息来源于“中国财政部“的官方网站，具体链接如下：https://www.doczj.com/doc/f618552007.html,/lanmudaohang/tongzhitonggao/201303/t2013031 9_782244.html 2.2财务系统数据采集 财务系统经过长时间的发展，其架构基本上趋于统一，即两层架构：财务处理应用接口和后台数据存储。
简单描述如下： 由于所有的财务数据均存放在后台的数据库中，原则上，采集系统直接从数据库抽取数据即可；因此，采集系统不会与财务系统，特别是不会与“财务处理应用接口“发生直接的互操作。 采集系统的数据库抽取功能特点： 采集系统支持的数据库类型众多，包括Access、SQL、MySQL、Oracle、Sybase、DB2和Informix等，涉及不多的版本和操作系统平台。
作品 1 作者:何建彬管畅王薇(北京大学) 摘要 为实现8路数据的采集和单向传输, 在发送端和接收端各用一片可以精确设定波特率的89C52单片机, 控制数据采集、通信和结果显示;通信方式为FSK 调制, 锁相解调;为提高通信可靠性, 采用二维奇偶校验码和连续发送/三中取二接收。此外, 在软件中进行了功能扩展, 用户可以通过键盘操作实现数据通道的切换和精确的波特率分挡, 使整个系统控制更趋于智能化。 一、方案的选择和论证 根据题目基本要求, 可将其划分如下几部分: ·8路模拟信号的产生与A/D变换器; ·发送端的采集与通信控制器; ·二进制数字调制器; ·解调器; ·3dB带宽30-5OkHz的带通滤波器作为模拟信道; ·时钟频率可变的测试码发生器; ·接收端采集结果显示电路。 此外, 为完成发挥部分的要求和实现系统功能扩展, 还需增加的部分有: ·用伪随机码形成的噪声模拟发生器; ·加法电路; ·通信编码与软件纠错。 1.8路模拟信号的产生与A/D变换器 被测电压为0-5V通过电位器调节的直流电压;A/D变换器采用专用芯片ADC08 09,分辨率为8位, 最大不可调误差小于± 1LSB。 2. 发送端的采集与通信控制器
用单片机作为这一控制系统的核心, 接收来自ADC0809的数据, 并利用单片机内置的专用串行通信电路将数据进行并-串转换后输出至调制器; 单片机通过接口芯片与键盘相连, 由键盘控制采集方式是循环采集 或选择采集, 同时也可以利用键盘进行其他扩展功能的切换。此外, 为便于通道监视和误码率测试, 我们在发送端扩展了采集数据的显示功能。 在单片机的选择方面, 考虑到题目基本要求码元速率为16kbps, 发挥部分要求尽量提高传输速率, 因此单片机的串口应可以比较精确地设定波特率, 且波特率可变。若采用89C51单片机, 由内部定时器作为波特率发生器, 其变化受限, 不够灵活,16kbps以上只有约30kbps一挡, 步进过大;而89C52单片机内置专门的波特率发生器, 可以以较小的步进精确设定波特率, 一方面满足了题目的要求, 另一方面也便于在发挥部分进一步提高波特率。 3. 二进制数字调制器 常用的二进制数字调制方式有:对载波振幅调制的振幅键控(ASK)、对载波频率调制的移频键控(FSK)和对载波相位调制的相移键控(PSK)。这几种调制方式比较:首先从频带利用率来说,ASK和PSK丘都是2B(B为被调制二进制基带信号的带宽),FSK则相对大一些, 要2B十|f1-f2|, 其中 f1、f2为自FSK的2个载波频率。从误比特率来看,PSK的误比特率在相同信噪比的情况下, 要比FSK和ASK 低 3Db。这样看来用PSK似乎是最好的, 能够达到最好性能。但是PSK有相位模糊问题, 需要对源二进制信号进行差分编码, 然后再进行调相, 才能解决相位模糊问题。这样一来在解调端还要进行差分码的译码, 不仅电路上更加复杂, 而且差分译码时 会引起误码扩散, 导致误码率上升。FSK有一种特殊情况, 就是当(f1-f2)=n(1/2)Tb(Tb为比特率), 能够产生一种恒定包络、连续相位的调制信号 MSK。它的优点是能量主要集中在频率的较低处。综合考虑三种调制方式的特点, 并结合电路的复杂度情况, 最终选择用FSK调制方式。考虑到要尽量提升码元率, 并且在16kbps时能满足MSK蜒的条件, 最终选择2个载波频率为32kHz和48kHz。并且用单片函数发生芯片XR2206为核心构成FSK调制电路, 它在进行FSK调制时相位是连续变化的。 4. 解调器 采用锁相环FSK解调方式, 锁相环相当于一个中心频率能够跟踪输入信号频率变化的窄带滤波器。利用锁相环的跟踪功能, 使载波和相位同步提取不仅频率相同, 而且相位差也很小。它的窄带滤波特性, 可以改善同步系统的噪声性能, 做到低门限鉴频。它的记忆特性, 可以使输入信号中断后, 在一定的时间内保持同步。
智能电网的数据采集系统 关键词：数据采集, 智能电网 现代观念的智能电网由高效、可靠、随时保持有效的配电网络组成。为了达到这些目标，电网必须支持配电资源管理，例如太阳能和风能发电，据此，新型电气设备能够获得所需的新能源，例如，大量的电动汽车或现代化家电便利设施。由于人们对电网的依赖性非常大，所以正常运行时间成为关键，电网必须7x24小时不间断、高效运行。任何机械系统常见的、甚至是最普通的系统故障和缺陷都是不可容忍的。所以智能电网必须自动检测系统故障，然后快速隔离，以便快速修复。 实现这一愿景的关键是数据：高精度和动态可用性。全球范围的供电公司都采用智能电网设备，此类设备提供关于动态变化负荷的高精度、随时间变化的信息。为精确收集此类电力数据，必须同时采集所有电力线的电压和电流数据，供电公司即可了解不同相之间的时序，确保电网的正常运行时间。最关键的应用是测量三相功率，要求每条线路有多路时间对齐的模拟输入，用于测量电压和电流。 本文回顾三相系统的功率测量要求，然后介绍称为Petaluma的新型子系统参考设计，该设计监测智能电网，同时收集三相模拟数据。Petaluma为更加智能的电网数据管理提供了保证。 三相电功率测量基础知识： 三相电力系统承载频率相同的三相交流电(AC)，各相之间彼此相位差120°。图1所示为三相电压波形，图2所示为配置为4线Y型
或星型连接的三个单相。3线Y型连接与没有零线的4线连接完全相同。零线(图2中黑色线)连接至Y型配置系统的中心点，供不平衡负载使用。如果负载恰好平衡，意味着各相电流相同，相电流彼此抵消，零线中没有电流。因此，3线连接常用于平衡负载。显而易见，线越少，消耗的铜缆就越少，系统成本越低、也更经济。 图1.三相电波形。三相均为交流电(AC)，频率相同，各相之间彼此相位差为120°。 图2线Y型配置。负载不平衡时，使用零线(黑色)。
数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。
一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（145% ）的窄带白噪声，这样即 Ts 使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比