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一种高性能多通道标准模拟量采集系统简介

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  • 发布时间:2016/7/20 16:51:43
  • 作者:量值溯源

  4-20mA标准模拟量传输是工业现场应用最普遍的一种模拟量传输方式,目前大多数传感器变送器的二次信号基本都采用4-20mA输出,因此基于4-20mA的各种信号采集器五花八门且各有所长,令人难以取舍。那么有没有一种方式可以兼顾测量通道多、抗干扰性能强、传输距离远、传输速率高等众多特性呢?本文介绍一种高性能的多通道标准模拟量采集系统。

多通道标准模拟量采集系统构成

  多通道标准模拟量采集系统由湖南银河电气有限公司自主研发的12通道模拟量采集模块、DH2000数字主机及上位机软件组成,系统原理图如下图1所示:

多通道标准模拟量采集系统原理图

图1 多通道标准模拟量采集系统原理图

  12通道模拟量测试模块主要完成4-20mA模拟量信号的信号调理及前端采样,并转换为数字信号,通过RS485转光纤总线传输至DH2000数字主机,每个测试模块具备12个输入信号通道,单通道采样速率达4kSa/S。

  DH2000数字主机具备7对光纤接口,其中6对光纤接口用于连接模拟量测试模块,一对光纤接口用于数字主机间的同步级联,以便扩展更多测试通道。每对光纤接口采用ID轮询的方式进行数据采集与读取,目前数字主机单个光纤接口轮询的最大ID为61,因此理论最大测试通道数量为:61*6=366通道。数字主机与上位机软件通过USB2.0接口进行数据交换。

  DH2000数字主机实物图如下图2所示:

 DH2000数字主机

图2 DH2000数字主机

  上位机软件安装于电脑中,通过USB2.0接口获取所有模块的测试数据,再进行集中显示、算法处理、绘制曲线、数据保存、报警提示、生成报表等数据处理。

多通道标准模拟量采集系统数据量分析

  每个测试通道按4kSa/S的采样率来计算,每个数据以4Byte浮点数表示,那么每个模块的数据量为:4kSa/Sx4Bytex12通道=192kB/S,30个模块数据量约为5.6MB/S,USB2.0的最高传输速率为480Mbps,即60MB/S,完全满足数据传输要求。

多通道标准模拟量采集系统单通道采样率分析

  系统测试采用ID轮询的方式,每个通道轮询时间为4uS,按最大ID数计算(一对光纤接口的全部通道都接入),每对光纤接口的轮询最长时间为4uS*61=244uS,每个通道最低采样率都能保证4kSa/S。

多通道标准模拟量采集系统其他参数分析

01光纤传输

  总线传输介质采用高速光纤,光纤传输具有频带宽、性能可靠、抗电磁干扰能力强、损耗低和不受传输距离影响等优点,非常适合应用于电磁环境复杂、数据稳定性要求高、传输数据量大的测试场合。

02测试通道数

  单个测试模块的测试通道为12个,1台DH2000数字主机最多能连接30个测试模块,数字主机之间还可以通过同步光纤接口进行多台级联,达到360*N通道的标准模拟量采集系统。

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