高精度压力数据采集系统设计
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《自动化与仪器仪表》2009年第2期(总第142期)63智能式顶板压力监测系统赵智民,崔建明(太原理工大学电气与动力工程学院 山西太原,030024)摘 要:设计了一种新型的矿井顶板压力采集与手持式智能分析系统。
该系统实现了顶板压力数据采集以及无线接收各采集点的压力数据,并能够现场分析、观测,而且还能够将采集到的数据上传给计算机作进一步分析。
该系统通过对顶板压力的监测,可为煤矿生产中片帮冒顶事故的预防和顶板安全管理提供可靠的数据和决策依据。
关键词:数据采集;压力监测;片帮冒顶Abstract: The system concludes a distributed device, which can collect the data of roof pressure, and an intelligence hand-held device, which can analyze the data. It not only can collect the data of the roof pressure according to wireless, but also can analyze the change of roof pressure and send the data to the computer, in order to analyze and deal further. Through the monitoring of this system,it can prevent the roof and side fall and provide the reliable data, for strata security control during coal mine production.Key words: Data collection ; Monitoring press ; Rid and roof fall中图分类号:TP274+.2 文献标识码:B 文章编号:1001-9227(2009)02-0063-040 引 言在采矿生产过程中,最常发生的事故是冒顶事故。
工业数据采集方案一、任务背景随着工业自动化水平的不断提高,工业数据采集变得越来越重要。
工业数据采集是指通过各种传感器、仪表等设备,采集工业生产过程中产生的各种数据,如温度、压力、流量等,并将这些数据传输到数据采集系统中进行处理和分析。
通过对工业数据的采集和分析,可以实现对生产过程的监控和控制,提高生产效率和质量,降低生产成本,增强企业的竞争力。
二、数据采集方案1. 数据采集设备选择在工业数据采集方案中,首先需要选择合适的数据采集设备。
常见的数据采集设备包括传感器、仪表、PLC(可编程逻辑控制器)等。
根据具体的采集需求,选择相应的设备类型和规格。
2. 数据采集方式数据采集可以通过有线或者无线方式进行。
有线方式普通采用Modbus、Profibus等通信协议,通过数据线连接采集设备和数据采集系统。
无线方式可以使用无线传感器网络(WSN)、蓝牙、Wi-Fi等技术,实现设备与数据采集系统之间的无线通信。
3. 数据采集系统数据采集系统是实现工业数据采集、处理和分析的核心部份。
数据采集系统需要具备以下功能:- 数据采集:能够实时采集各种传感器和仪表的数据,并确保数据的准确性和可靠性。
- 数据存储:能够将采集到的数据存储到数据库中,以便后续的数据分析和查询。
- 数据处理:能够对采集到的数据进行处理,如数据清洗、去噪、校正等,以提高数据质量。
- 数据分析:能够对采集到的数据进行分析,提取有价值的信息和规律,并生成相应的报表和图表。
- 远程监控:能够通过互联网等方式远程监控工业生产过程,及时发现和解决问题。
- 报警功能:能够根据设定的阈值,对异常数据进行报警处理,以避免生产事故的发生。
4. 数据采集频率数据采集频率是指数据采集系统对数据进行采样和记录的频率。
数据采集频率的选择需要根据具体的应用场景和需求来确定。
普通来说,对于需要实时监控的工业过程,采集频率应该较高,以确保数据的及时性和准确性;而对于一些变化较慢的参数,采集频率可以适当降低,以节省系统资源和存储空间。
工业互联网平台设备数据采集与监测解决方案第一章设备数据采集概述 (3)1.1 设备数据采集的意义 (3)1.2 设备数据采集的方法 (3)第二章设备数据采集系统设计 (4)2.1 系统架构设计 (4)2.1.1 总体架构 (4)2.1.2 系统架构模块划分 (4)2.2 关键技术选型 (4)2.2.1 数据采集技术 (4)2.2.2 数据传输技术 (5)2.2.3 数据处理技术 (5)2.3 系统功能模块设计 (5)2.3.1 数据采集模块设计 (5)2.3.2 数据传输模块设计 (5)2.3.3 数据处理模块设计 (6)2.3.4 数据应用模块设计 (6)第三章传感器与执行器选型与应用 (6)3.1 传感器选型原则 (6)3.1.1 功能匹配性原则 (6)3.1.2 精确度与稳定性原则 (6)3.1.3 抗干扰性原则 (7)3.1.4 实时性原则 (7)3.1.5 可靠性与经济性原则 (7)3.2 执行器选型原则 (7)3.2.1 功能匹配性原则 (7)3.2.2 精确度与稳定性原则 (7)3.2.3 抗干扰性原则 (7)3.2.4 实时性原则 (7)3.2.5 可靠性与经济性原则 (7)3.3 传感器与执行器的集成 (8)3.3.1 接口匹配 (8)3.3.2 信号处理 (8)3.3.3 联调测试 (8)3.3.4 故障诊断与维护 (8)3.3.5 安全防护 (8)第四章数据传输与存储 (8)4.1 数据传输协议 (8)4.1.1 传输层协议 (8)4.1.2 应用层协议 (9)4.2 数据存储方案 (9)4.2.1 关系型数据库存储 (10)4.2.2 非关系型数据库存储 (10)4.2.3 分布式数据库存储 (10)4.3 数据加密与安全 (10)4.3.1 数据加密 (10)4.3.2 数据安全 (10)第五章数据预处理与清洗 (11)5.1 数据预处理方法 (11)5.2 数据清洗策略 (11)5.3 数据预处理与清洗工具 (11)第六章设备状态监测与评估 (12)6.1 设备状态监测方法 (12)6.2 设备故障诊断与预测 (13)6.3 设备功能评估与优化 (13)第七章数据分析与挖掘 (14)7.1 数据分析方法 (14)7.2 数据挖掘算法 (14)7.3 数据分析与挖掘应用 (14)第八章设备维护与管理 (15)8.1 设备维护策略 (15)8.1.1 维护策略概述 (15)8.1.2 预防性维护 (15)8.1.3 预测性维护 (15)8.1.4 故障维护 (15)8.2 设备生命周期管理 (16)8.2.1 设备生命周期概述 (16)8.2.2 设备采购与选型 (16)8.2.3 设备运行与维护 (16)8.2.4 设备报废与更新 (16)8.3 维护成本分析与优化 (16)8.3.1 维护成本分析 (16)8.3.2 维护成本优化策略 (16)第九章平台集成与兼容性 (17)9.1 平台集成策略 (17)9.2 兼容性问题与解决方案 (17)9.3 平台互联互通技术 (18)第十章项目实施与运维 (18)10.1 项目实施流程 (18)10.2 运维管理策略 (19)10.3 项目评估与改进 (19)第一章设备数据采集概述1.1 设备数据采集的意义工业互联网的快速发展,设备数据采集在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
DataTrace® MPIII 数据采集系统是一款功能强大,应用范围宽广的无线数据采集系统。
它由两部分组成:结构小巧轻便的数据采集器、用于读取和编辑数据的电脑接口和软件。
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(湿度数据采集器)(温度数据采集器)(压力数据采集器)产品特性:1、无线数据采集;2、大范围高精度;3、用于现场校准,电池可更换;4、16,000 个 NIST 可追踪的数据点;5、满足 FDA 21 CFR Part 11(联邦法规 21 章第 11 款)的标准;6、本质安全应用范围:制药和医疗;食品和饮料;环氧乙烷灭菌;灭菌验证;工艺设备和消毒;产品加工和储存;纺织制造;电子、化工、航空航天和其它工业的热加工过程。
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多通道数据采集系统的设计与实现近年来,随着科技的不断发展和数据的迅速增长,对于多通道数据采集系统的需求越来越迫切。
多通道数据采集系统旨在通过多个输入通道同时采集、传输和处理多组数据,以满足大规模数据采集和处理的需求。
本文将详细介绍多通道数据采集系统的设计与实现。
1. 系统需求分析在设计多通道数据采集系统之前,首先要明确系统的需求。
根据具体的应用场景和目标,我们需要确定以下几个方面的需求:1.1 数据采集范围:确定需要采集的数据范围,包括数据类型、数据量和采集频率等。
这将直接影响系统的硬件选择和设计参数。
1.2 数据传输和存储要求:确定数据传输和存储的方式和要求。
例如,是否需要实时传输数据,是否需要数据缓存和压缩等。
1.3 系统的实时性要求:确定系统对数据采集和处理的实时性要求。
根据实际应用场景,可以确定系统对数据延迟和响应时间的要求。
1.4 系统的可扩展性:考虑系统的可扩展性,以满足未来可能的扩展需求。
这包括硬件和软件的可扩展性。
2. 系统设计在需求分析的基础上,我们进行多通道数据采集系统的设计。
系统设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
2.1 硬件设计根据需求分析中确定的数据采集范围和要求,我们选择合适的硬件设备进行数据采集。
常用的硬件设备包括传感器、模拟信号采集卡和数字信号处理器等。
2.2 传感器选择根据需要采集的数据类型,选择合适的传感器进行数据采集。
不同的传感器适用于不同的数据类型,如温度传感器、压力传感器、光传感器等。
2.3 采集卡设计针对多通道数据采集系统的特点,我们需要选择合适的模拟信号采集卡进行数据采集。
采集卡应具备多个输入通道,并能够同时采集多个通道的数据。
2.4 数字信号处理器设计针对采集到的模拟信号数据,我们需要进行数字信号处理。
选择合适的数字信号处理器进行数据处理,如滤波、采样和转换等。
2.5 软件设计针对系统的需求和硬件的设计,我们需要进行软件设计,以实现数据采集、传输和处理。
888计算机测量与控制.2004.12(9) C om puter Measurement &C ontrol数据采集收稿日期:2004-01-14;修回日期:2004-01-24。
作者简介:徐庆龙(1964-),男,江苏省高邮市人,高级工程师,主要从事工业自动化控制系统的设计和应用方向的研究。
文章编号:1671-4598(2004)09-0888-03 中图分类号:TP273 文献标识码:B基于IPC 的空气压缩机数据采集和压力控制系统徐庆龙,杨月高,昝剑秋(盐城市自动化研究所,江苏盐城 224001)摘要:介绍了应用工业控制计算机、交流变频调速器以及参数传感变送器组成的空气压缩机数据采集和控制系统,阐述了系统的硬件工作原理、软件设计方法和可靠性设计措施,给出了温度、压力检测和信号调理电路,系统实现了对空气压缩机的主要运行参数的实时数据采集和压力控制,使用结果表明,系统精度高,功能强,可靠性好。
关键词:空气压缩机;数据采集;PID 控制;工业控制计算机;可靠性设计Air Compressor Data Collection and Pressure Control SystemBased on Industrial ComputerXu Qinglong,Yang Yue gao,Zan Jianqiu(Yancheng Automation Institu te,Yancheng 224001,China)Abstract:An air compressor data collection and p ressure control system that is composed of industrial control computer,exchange frequency conversion governor and parameter sensor i s introduced.The systematic hardware operation pri nciple,the design method of software and design measure of reliabili ty are explained.The temperature,pressure measurement circuit is proposed.The sys tem realizes online data collection of the main operation data and pressure control of air compressor.The result shows that the system has high preci sion,strong function and good dependabili ty.Key words:air compressor ;data collection;PID control;IPC;reliability design0 引言空气压缩机的各种运行参数(如排气压力、排气温度、电机温度、油压、油温等)采用人工定时抄表记录,而压力的控制一般都是二位式控制方式。
基于plc信号采集系统设计与实现摘要:根据现代化工业生产对数据信息化采集的需求,本文通过PLC在生产过程中作为数据采集方面起到的关键作用进行设计,通过增加与采集功能相关的软硬件,实现生产过程中数据监控与追溯功能,达到工作过程的数据实时管控和部分生产系统的自动控制。
关键词:PLC;控制系统;数据采集随着我国通讯技术的不断发展,PLC自动控制系统逐渐取代了传统的继电器装置,成为电气自动化系统中不可或缺的组成部分。
尤其在当代社会对工业自动化程度与数据传输监控要求不断提高的情况下,PLC信号采集系统在工业生产控制中的价值不断突显出来。
通过PLC信号采集系统与组态软件技术相结合,可以对工厂及车间运行的设备状态包括电流、电压、功率、频率等模拟量和非电气参数包括各种试验温度、压力、流量等状态信号进行采集监控,以达到管理生产或试验的过程。
一、相关技术概述1.1 组态软件技术该技术是基于计算机技术的基础上发展起来的,简单来讲,就是通过可靠性很强的人机系统,让技术人员可以实现对车间生产试验系统的远程控制。
其中,组态主要是指利用计算机软件对相应硬软件资源进行合理调配,以便实现更多的功能。
经过调配之后的组态软件系统,可以对各类硬件进行控制,同时监测和收集各类数据,结合数据库同步实现数据信息分析功能。
1.2 PLC技术在当代工业自动化系统中,PLC技术对继电器实现了替代,不仅继承了继电器成本低、操作简单的优势,同时还充分发挥了PLC技术本身自动化水平高、控制精度高、响应效率高等优势。
显然,这是当代电力应用和现代化生产所需要的。
如今电子技术持续发展,融合了PLC技术的大规模集成电路问世,意味着电力产业和工业生产行业的多元化发展充满更多可能性。
二、信号采集系统软件PLC用于实现数字量、模拟量和触摸屏信号的采集,并将信号汇总发送至上位机软件;触摸屏软件用于实现虚拟控制按钮人机界面,将虚拟控制按钮状态实时传输至PLC;上位机软件用于实现控制信号的接收,并转发至指定被控单元,同时可实时显示控制指令,保存历史数据。
无线远程压力采集终端TSM-01P操作手册陕西拓普索尔电子科技有限责任公司感谢您购买本公司的无线远程压力采集终端及其配套软件为了安全使用本装置,请您在使用前务必详读本操作手册,在详读理解后,将其保管在指定场所,以备随时阅览。
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☆非检修人员,请不要随意打开本装置的前盖或后盖,避免误操作而引发数据不发送或联网不正确。
☆为防止操作不熟练而引起的故障问题,只有受过本公司培训、并具备一定操作技能的操作人员方可操作该装置。
目录第1章设备概要 (6)1.1前言 (6)1.2特点 (7)1.3技术参数 (8)第2 章产品描述 (9)2.1外形尺寸 (9)2.2绝缘性能 (9)2.2.1 绝缘电阻 (9)2.2.2 绝缘强度 (9)2.2.3 冲击电压测试 (9)2.3重量 (9)2.4防护等级 (9)第 3章装置硬件说明 (10)3.1液晶显示 (10)3.2控制板 (10)3.3航空插头 (10)第 4章控制功能 (11)4.1设置参数 (11)4.2数据发送 (11)4.3数据发送标识符解释 (11)第 5章参数配置 (12)5.1配置软件初始化 (12)5.2初始设置 (12)5.3连接参数配置 (13)5.4基本参数设置 (13)5.5配置成功 (13)第6章操作装置 (14)6.1装置充电 (14)6.2装置开关机 (14)6.3装置校准 (14)第7章软件操作 (15)7.1登陆客户端软件 (15)7.2客户端软件初始化 (15)7.3客户端软件添加项目及装置 (16)7.4发起流程 (17)7.5查看流程 (17)第8章组网工作示意图 (18)第 9章常见故障及解决方法 (19)第10章声明 (20)第1章设备概要1.1 前言TSM-01P无线压力采集终端是一款电池供电、具有无线通讯功能的高精度智能仪表。
化工仓储企业储罐数据采集系统的设计与实现孙学华;钱思宇【摘要】Aiming at the problems existing in chemical engineering storage enterprises, e. g. , various categories of equipment, information isolation among each production unit, and the production data are unable to be properly measured in real time, thus the real-time of data acquisition system is designed and developed. By adopting different data communication specification, the production data are obtained from various heterogeneous system, and transported and stored through network protocol, the real-time and accurate measurement of the tank yard is implemented. Since the system has been putting into operation, the operational effect is good, and the problems existing in data acquisition of enterprises is efficiently solved; the system is significant to improve the level of information to enterprises.%针对化工仓储企业设备种类较多、各生产单元之间信息孤立、生产数据得不到实时准确测量等问题,设计开发了一个实时数据采集系统.该系统利用不同的数据通信规范,从各种异构系统中获取生产数据,并通过网络协议进行传输存储,实现了罐区数据的实时准确测量.该系统自投用以来运行效果良好,有效地解决了企业数据采集过程中存在的问题,对提高企业信息化水平具有重要的意义.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】4页(P28-31)【关键词】数据采集;数据通信;实时数据库;Modbus;PLC【作者】孙学华;钱思宇【作者单位】南京工业大学电子信息与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学电子信息与工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言随着某化工仓储企业生产经营规模的不断扩大,不同时期所采用的现场仪表不同往往使得仪表种类越来越多,需要处理的数据量也越来越大。
煤矿井下压力监控系统简介煤矿行业是一种危险的行业,井下矿工面临着许多危险,例如井下压力过大。
井下压力是煤矿中一个非常重要的指标,它直接关系到矿工的生命安全以及煤矿的生产效率。
因此,监测井下压力是煤矿监控系统的一项重要任务。
煤矿井下压力监控系统是为了帮助矿工及时发现井下压力异常,保障矿工的安全与煤矿的生产安全而设计的。
模块设计煤矿井下压力监控系统的设计需要涵盖传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和报警模块四大模块。
传感器模块压力传感器是监测井下压力的核心组成部分。
传感器模块需要分布在煤矿巷道、采区、工作面等关键的监控点,将井下压力指标采集后,传输到数据采集模块。
我们可以利用现有的高性能压力传感器,它们可以在不同的环境下提供准确和稳定的数据。
数据采集模块数据采集模块负责从传感器模块中读取压力数据,将其转换为数字信号传输至数据处理模块。
数据采集模块还可以作为数据存储介质,实现数据的集中存储,以及长时间数据的备份和恢复。
此模块通常由单片机、传感器调整电路、通讯模块等构建而成。
数据处理模块在数据处理模块中,我们需要对采集到的压力数据进行预处理。
这样可以明确正确的数据并进行干扰抑制,从而提取真正的压力数据。
数据处理模块还负责实时地检测井下压力是否达到警戒状态,并对数据进行分析和处理。
如果发现压力异常,该模块会发送一个警报信号。
报警模块报警模块是最后一个模块,也是最重要的模块。
检测到压力异常时,报警模块会发出警报,并向管理者发送短信或其他形式的通知。
工作流程煤矿井下压力监测系统的工作流程如下: 1. 传感器模块采集井下压力信号。
2. 数据采集模块将压力信号数字化并传输至数据处理模块。
3. 数据处理模块对压力数据进行处理分析,检测是否异常。
4. 如果发现异常,报警模块将触发告警。
优势煤矿井下压力监控系统采用现代化的传感器技术。
通过利用真实的井下数据进行数值分析和处理,其结果可被实际应用于煤矿生产过程的决策制定。
《电气自动化》2020年第42卷第6期__________________________________自动控制系统与装置Automatic Co n trol Systems&Equipme n ts水电站远程集控分布式数据采集系统设计何鹏辉,祝云,姚梦婷(广西大学电气工程学院,广西南宁530004)摘要:随着厂站接入数目的增加和实时数据规模的不断扩大,现有数据采集系统面临着数据采集压力加大,实时性与可靠性难以保的。
针对上述,提岀面向服务的水电站远程集控分布式数据采集系统架构,依托数据分片和数据交余互分布式处理技术,对上控中心监控系统的实时数据进行分片采集,并将数据采果写入数据服务,实数据即服务的功能,以协同的方式实现了数据的分布式采集,了水电站远程集控系统在数据采集方面存在的性差、关联性强、数据不足与不易!目前,基于该架构了分布式数据采集系统,实际运行效果表明,系统可有有数据采集系统存在的性能瓶颈,适应了未来水电站集控业务的!关键词:水电站;远程集控;分布式;数据采集;面向服务架构DOI:10.3969/j.is.1000-3886.2020.06.029[中图分类号&TM764[文献标志码]A[文章编号&1000-3886(2020)06-0095-03Design ot a Distridutod Data Acquisition System0Remote Centilized Contral ot Hydropower StahonsHa Penghui,Zhu Yun,Yav Mengting(College eg Electrical Engineering,Guangpi Universito,Nanning Guangpi530004,China)Abstract:Along w:ith an increasing number ot power station accesses and continuous expansion ot the scale ot real-time data,the existing data acquisition system is faced w:ith such problems as increasing data acquisition pressure and difficult guarantee ot real-time performance and reliability-Thus,a service-oriented distributed data acquisition system architecture was proposed for remote centralized control ot hsdeopoweesiaioons.Resongon dosieobuied peoce s ongiechnoogoesoncJudongdaiaoeagmeniaioon and muiuaJbackup iheough daia ceo s ongoeedundancs,iheeeaoiomedaiaseniioihemonoioeongsssiemooihecenieaoeed conieoJcenieewascoecied on oeagmenis,and daiaacquosoioon eesu isweeeweo e n oniodaiaseeeoceioeeaoeeiheouncioon oodaiaasseeeoce.En ihoswas,dosieobuied daiaacquosoioon waseeaoeed iheough cooedonaioon oomu iop ecompuiees,and peob emsoopooeeeoaboois,sieongco e aioon,onadequaiedaia iheoughpuicapacoisand do o ocu ietpansoon on daiaacquosoioon ooiheeemoiecenieaoeed conieoJsssiem ooehsdeopoweesiaioonsweeeeesoeed.A dosieobuied daiaacquosoioon sssiem wasdeeeoped based on ihepeoposed aechoieciuee,and iheeesu isoooisaciuaJ opeeaioon ondocaied ihaiihesssiem couJd e o ecioeesbeeak iheough ihepeeooemancebo i eneck ooiheetosiongdaiaacquosoioon sssiem and meeiihedeeeopmenineedsooouiueesmaeihsdeopoweesiaioons.Keywordt:hydropower station;remote centralized control;distributed;data acquisition;surface-oriented archbecture(SOA)0引言随着智能电网与智能水电站建设的快速推进,各流域纷纷建立集控中心,流域水电控中心监控系统(以下简称水电站远程集控系统)实时数据规模得幅%&&!由于采用主备机方式时需采有实时数据,现有数据采集系统在数据吞吐能力、实时性、性以性面面临严,难以前“、少人值守”的水电站建设的对上述问题,本文提出面向服务的水电站远程集控分布式数据采集系统架构,依托分布式处理,对数据进行分片采集,并将每分片的数据处理结果写入数据服务,以供上层SCADA系统与其他调用,实数据即服务的功能。
30 〉〉2021年第2期 上海煤气燃气PE 管焊接质量控制与数据采集系统方案设计苏州燃气集团燃气工程有限公司 陈 前摘要:通过对移动通信、图像识别和互联网技术在聚乙烯PE 管焊接中的应用研究,建立了工程设备的物联网模型,实现对PE 管焊接数据的实时采集和对焊接质量的过程动态控制。
利用卫星导航系统和RTK 技术对焊缝位置进行精确定位,可有效解决PE 管埋地位置难以探测的问题。
通过采集和分析压力试验数据,控制试压过程,验证焊缝的可靠性。
可追溯性的数据有力保证了PE 管的施工质量,保证竣工资料的真实性。
是实现城市燃气管网智能化管理的重要支撑。
关键词:燃气 PE 管 焊接质量 可靠性 数据采集聚乙烯PE 管以其耐腐蚀、延展性好、施工方便等显著优势,在城市燃气管网建设中被大规模应用。
但是由于PE 管焊缝的无损检测技术尚未完全成熟,因此施工过程中对影响焊接质量的数据进行实时采集、动态分析、过程控制和压力试验,是保证PE 管焊接质量的有效手段。
对焊缝位置进行精确测绘定位,是促进PE 燃气管网智慧管理的重要途径。
1 方案设计背景1.1 影响PE 管焊缝运营的主要数据影响PE 管安全运营的质量数据主要有焊工和焊机信息;材料管径、材质等级、外径壁厚比(SDR)、熔体质量流动速率(MFR)、生产日期;焊接时的压力、温度、时间;强度和气密性试验压力、时间和结果。
位置数据有:焊缝位置坐标、高程。
1.2 PE 管焊缝数据管理易出现的问题开工前,施工单位应按要求进行开工报验,对人、材、机等进行报审。
施工中,应对焊接质量执行工序自检和报验。
竣工后,竣工资料应收集焊工证书、焊机校验报告、材料质量证明文件、焊接数据、试压记录等数据,以及专业测绘单位的测绘定位成果。
但城市燃气工程具有量多、地点分散、差异性大、施工时间灵活多变等特点,各参与方的人员素质、能力和管理投入力度也有差异,难以进行全程跟踪旁站,质量管理容易存在盲区。
竣工资料很多也不是真实的过程记录,缺乏真实性和可追溯性,影响管网的安全运营。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第9卷第3期北华大学学报(自然科学版)Vol.9No.3
2008年6月JOURNALOFBEIHUAUNIVERSITY(NaturalScience)Jun.2008
文章编号:100924822(2008)0320274203
高精度压力数据采集系统设计
庄 严1,伊 凤2(1.北华大学电气信息工程学院,吉林吉林 132021;
2.中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司研究院,吉林吉林 132021)
摘要:介绍了一种高精度压力数据采集系统的设计方法.以高性能MSC1211Y5微处理器为核心,采用高精度硅压式压力传感器采集数据,配以信号处理,同时利用RS2485接口构成总线型通信网络,形成一个高精度数据采集系统.
关键词:数据采集;压力;传感器;微处理器中图分类号:TP274.2 文献标识码:A
收稿日期:2007212211
作者简介:庄严(1968-),女,副教授,硕士,主要从事智能检测与自动化装置设计研究.
DesignofHighAccuracyPressureDataAcquisitionSystemZHUANGYan1,YIFeng2(1.ElectricInformationEngineeringCollegeofBeihuaUniversity,Jilin132021
,China;
2.ChinaPetroleumJilinPetro2chemResearchInstitute,Jilin132021,China
)
Abstract:Adesignmethodofhighaccuracypressuredataacquisitionsystemisintroduced.MSC1211Y5withhigh2performancemicroprocessorsisthecore,usinghighaccuracysiliconpressuresensorcollectsdata,coupledwithsignalprocessing,usingRS2485interfaceconstitutedbus2communicationnetworkssothatahighaccuracydataacquisitionsystemisformed.Keywords:Dataacquisition;Pressure;Sensor;Microprocessor
作为常见的工程量之一,对压力的数据采集技术研究很多.微电子技术的一系列成就以及微型计算机的广泛应用[1],不仅为数据采集系统的应用开拓了广阔的前景,也对压力数据采集系统的发展产生了深
刻的影响.
在石油、化工、冶金等工业及科研领域中,都必须进行相关的压力检测与分析.通常,描述过程参量的压力值变化速度较慢,但在压力信号的采集过程中,要求非电2电的转换精度非常高.所以,高精度是压力数据采集技术研究与发展的一个主要方向.
1 设计方案高精度压力数据采集系统应具有精度高、稳定性优良、误差小、灵敏度高等优良特性[2],并结合具体
应用全面考虑设计技术指标所提出的各项要求,在实现功能、保证精度的前提下力求实现小型化、低成本和低功耗.
本文设计的高精度压力数据采集系统提供了一种精确测量压力的系统方法,它将三种技术融为一体:© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
压力数据采集、微型计算机和数字信号处理,设计方案如图1所示.以单片机为核心,利用多个压力传感器采集被测信号,经多路开关切换;由温度传感器检测系统工作温度,进行温度补偿,经信号处理后,输出数字量与模拟量,并与上位机进行通信,实现信息传递;电源模块为系统供电.
2 系统组成高精度压力数据采集系统的硬件电路分为4个部分:电源模块、传感器模块、MCU模块和数据输出模块.电源模块为集成芯片提供5V的工作电压,设计为可充电电池供电;传感器模块选取高精度硅压式压力传感器,用来将被测物理量转换为相应的电压信号;MCU模块是整个系统的核心;数据输出模块实现数据通信.为了实现高精度的要求,控制单元采用MSC1211Y5.设计选用RS2485接口实现系统的通信功能,
其系统组成结构如图2所示.
图1 压力数据采集系统原理Fig.1 Principleofpressuredataacquisitionsystem图2 压力数据采集系统结构Fig.2 Structureofpressuredataacquisitionsystem
3 系统硬件设计
3.1 压力传感器的应用设计Motorola公司生产的X型硅压力传感器克服了普通硅压阻式传感器的缺点,采用单个X型电阻元件专利技术,而不是电桥结构,其压敏电阻元件呈X型,因而称为X型压力传感器.该X型电阻是利用离子注入工艺光刻在硅膜片上,并采用计算机控制的激光修正技术、温度补偿技术,使Motorola硅MPX系列压力传感器的精度很高,其模拟输出电压正比于输入的压力值和电源偏置电压,具有极好的线性度,且灵敏度高,长期重复性好.本系统设计采用MPX2100DP高精度硅压式压力传感器作为压力检测元件.基于传感器融合理论,融入环境温度信息,利用单片机实现压力传感器的非线性和温度补偿,可以很好地满足系统的要求[3].MPX2100DP具有如下特点:1)传感器灵敏度较高,为(40±1.5)mV;2)传感器由热敏电阻组
成温度补偿网络,在-40℃~+125℃范围内有较好的温度补偿效果,从而提高了传感器的精度;3)具有极好的线性度(±0.25%FS);4)有较宽的工作温度范围(-40℃~+125℃);5)允许过载大(400%);
6)具有数字输出和模拟输出.3.2 单片机MSC1211Y5的应用根据设计的高精度要求,此压力数据采集系统以24位高精度低功耗微处理器MSC1211Y5[4]为核心,
实现对传感器信息的处理、数字通信和智能化管理.利用计算机现成的RS2485标准串行口实现与系统的通信,能够满足大多数工业控制系统的要求,稍加改进,即可实现远程控制和网络控制.
MSC1211Y5内部集成了24位无丢失码、低噪声S2Σ2ΔA/D转换器和16位D/A转换器.从压力传感元件输出的信号可以直接送入到微处理器内部的A/D转换器,其内部具有可编程增益放大器,可根据输入信号的范围自动设置增益放大倍数.A/D转换器对模拟信号数字化并进行数字滤波后,由MCU根据从温度芯片读来的温度信号,从FLASH存储器中读取零点、线性度校正系数后,进行温度补偿和非线性补偿,然后根据量程范围进行量程转换并将其送到内部的D/A转换器,从而输出相应的模拟电压值,同时将压力以相应的单位显示在显示器上[5].
572第3期 庄 严,等:高精度压力数据采集系统设计© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
4 系统软件设计本系统软件采用结构化的程序设计方法来实现.根据高精度压力数据采集系统的功能要求,软件由若干个模块构成,便于调试与检查.主程序流程见图3.
系统软件主要包含以下模块:1)微处理器MSC1211Y5的各种寄存器、A/D转换器和D/A转换器初始化;2)A/D转换器的校准,包括各通道增益、零点漂移校正;3)现场压力和温度数据的采集;4)压力传感器的温度补偿和非线性补偿;5)A/D,D/A数据输出;6)与上位机通信.各模块之间通过动态数据、静态数据以及运行状态相互联结形成以数据驱动方式运行的整体[6].各模块连接关系及数据流向见图4.
图3 系统主程序流程Fig.3 Flowofthemainprogramofsystem图4 软件功能模块及数据流向Fig.4 Softwarefunctionmoduleanddatadirection
5 结 语本系统采用了先进的智能化设计方案,选用新型的高精度压力传感器对信号进行采集,结合当今先进的嵌入式系统开发方式,完成了对被测压力信号的精确测试及相关的数据处理,输出调节信号还可以控制系统的温度变化,形成完善的自我调节,实现了压力数据的高精度采集.同时,系统还具备分辨率高、抗干扰能力强、使用寿命长,可在各种恶劣的环境下工作等特点.
参考文献:
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672北华大学学报(自然科学版) 第9卷