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可扩展式通用数据采集系统的设计

巩延庆  
【摘要】:在工业、企业生产过程中,数据采集技术是工业设备作业情况的动态监控重要组成部分,也是保证企业正常、安全、经济生产的重要手段。在生产过程中,数据采集系统要根据现场的需求,增加采集节点,以满足对新增的生产参数进行采集的目的。 本文在研究了数据采集技术在工业领域的应用以及现场总线的相关技术后,提出了一种基于CAN总线的数据采集系统的解决方案。系统由主节点与若干从节点构成。主节点和从节点之间通过CAN总线进行通信。 本文设计了以AT89S52单片机作为主控芯片的底层数据采集节点。具有模拟量输入输出,开关量输入输出和CAN通信三个主要功能。能对工业现场的通用的1~5v电压信号与开关量进行采集,并能通过输出口控制外部设备。 以LPC2290为核心的MiniARM系列工控板为系统主节点,对从节点进行管理与监控。MiniARM系列工控板集成度高,开发方便,接口功能齐全,运算处理速度快,能满足数据处理实时性的要求。 系统采用CAN总线作为系统通信的现场总线。控制器局域网CAN(Controller Aera Network)属于现场总线的范畴,CAN总线的数据通信具有可靠性、实时性和灵活性的特点,是一种有效支持集散控制系统和实时控制的多主串行总线。CAN作为一种新兴的总线技术,具有高性能、高可靠性的特点。 基于CAN总线的数据采集系统,可以根据现场需要扩展底层智能数据采集节点的数量。CAN总线应用层协议由作者自行定义和编写,使之更加符合本系统的要求和特点。文中实现了在2个底层节点数量的条件下,系统的正常工作。由于实验室条件的限制,底层节点数量有限,所以文中考虑了当系统扩展后,CAN总线通信负载加大,定性的分析了系统的实时性和可靠性,并给出了相对应的解决方案,方便系统的扩展。 最后,对系统设计与论文作了总结并且对系统的应用前景和一些可以改进的地方进行了展望。


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