开关量的采集与处理
开关量采集电路原理
开关量采集电路原理开关量采集电路是用于检测和采集开关量信号的电路。
开关量信号是指只存在两个离散状态（通常是高电平和低电平）的信号。
开关量采集电路在工业控制、自动化、仪器仪表等领域广泛应用，常用于检测开关状态、控制电路、触发报警等。
开关量采集电路的原理是将开关量信号转换为相应的数字信号。
一般情况下，开关量信号通过接入电阻与电源相连接，当开关闭合或断开时，会在电路中产生一个高电平或低电平信号。
开关量采集电路需要对这个信号进行检测，并将其转换为数字信号输出。
一个简单的开关量采集电路可以由一个触发器、一个滤波电路和一个比较器组成。
首先，开关量信号经过滤波电路进行处理，以去除可能存在的噪声干扰。
滤波电路可以通过使用电容器和电阻器形成一个RC滤波器来实现。
该滤波器可以将信号的瞬时变化平滑化，以减少干扰。
然后，经过滤波后的信号进入比较器。
比较器是一个电路，它将输入信号与一个预设的阈值进行比较。
当输入信号超过或低于阈值时，比较器将输出一个相应的高电平或低电平信号。
这样，将开关量信号从模拟信号转换为数字信号。
在实际应用中，还可以使用微控制器或数字逻辑集成电路来实现开关量采集电路。
微控制器具有内置的数字输入/输出端口和专用的计数器/定时器功能，可以方便地检测和采集开关量信号。
数字逻辑集成电路可以使用逻辑门等元件来实现开关量信号转换功能。
除了基本的开关量采集电路，还可以根据具体需求添加其他功能。
例如，可以通过添加扩展电路和多路开关等元件来实现多个开关量信号的采集和控制。
此外，还可以通过添加光电隔离电路和电压隔离电路等元件来提高系统的稳定性和安全性。
总之，开关量采集电路的原理是将开关量信号转换为数字信号。
通过滤波电路去除噪声干扰，比较器将模拟信号转换为数字信号。
根据具体应用的需求，还可以添加其他功能来满足系统的需求。
开关量采集电路在工业和自动化控制领域具有重要的应用价值。
一种基于合并单元开关量采集的设计与实现
ｔ ｏ ｍａｋ ｅ ｕ ｐ ｃｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ ｆ ｏｒ ｓ ａｍ ｐｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ａｎ ｔ ｒ ａｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ＤＣ２ ２０ Ｖ ａｎ ｄ ＤＣ１ １ ０Ｖ ｉ ｎ ｔ ｏ ＴＴＬ ｌ ｅｖ ｅ １ ． ｔ ｈｒ ｏｕ ｇｈ ｔ ｈ ｅ ＦＰＧＡ ｗｉ ｌ ｌ ｂｅ ｆ ｒ ａｍｉ ｎ ｇ ｏｎ —ｏ ｆ ｆ ｓ ｉ ｇｎａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ． ａ ｃｃ ｏｒ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｐｏ ｒ ｔ ｃ ｏｍｍ ｕ ｎｉ ｃａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏｌ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ０ ｒ ｍ ｏ ｆ ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａｌ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｌ ｔ ｏ ＣＰＵ． ＣＰ Ｕ ｐａ ｒ ｓ ｅ
一
种 基 于 合 并 单 元 开 关 量 采 集 的 设 计 与 实 现
一
种基于合并单元开关量采集的设计与实现
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电平 ， 通过 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 将 开 关量 信 号 进 行 组 帧 处理 ， 按 照 串 口通 讯 协 议 以 差分 信 号 的 方 式 上 送 给 ＣＰ Ｕ， ＣＰ Ｕ 解 析 串 口报 文 ， 做 相 关 功 能 的 处理 。给 出 了硬 件 设 计 和 软件 设计 ， 详 细 介 绍 了软 件 通 讯 协 议 ， 并给 出 了 串 口数 据 波 形 。 关键词 ： 智 能 变 电站 ， 合并单元 ， Ｆ Ｐ Ｇ Ａ， 开 关量
微机监控系统简介
监控系统概述丹江口水力发电厂位于湖北省丹江口市的汉江之上，共有6台机组，单机容量15万千瓦，总装机容量90万千瓦。
我厂于2001年安装的NARI公司自动化监控系统，下位机使用的是南瑞自动化公司的SJ-600现地控制单元，上位机使用的是SSJ-3000监控系统。
计算机监控系统采用全分布开放式系统结构，系统由100M交换式双光纤以太网络上分布的各节点计算机单元组成，其中上位机硬件部分包括：两台主机、两台操作员站、工程师工作站、历史数据站、C300电量管理机、通讯服务器、网调通讯机以及网络交换机；软件部分包括：数据库管理程序、网络通讯程序、驱动程序、顺序控制管理和执行程序、自动发电控制（AGC）和自动电压控制（A VC）等。
水电厂计算机监控系统总的发展趋势:智能化、人性化、可选择性、用户二次开发等。
•(1)从AGC/A VC发展到电脑值班员;•(2)全面的统计功能;•(3)历史数据库向实时历史数据库发展;•(4)报警信号的任意定义与选择;•(5)用户任意定制报表;•(6)功能越来越强大的诊断技术的应用;•(7)更深层次地应用面向对象技术;•(8)LCU及现场自动化元器件弱电源化的趋势;•(9)LCU的远程分布与智能分布趋势;•(10)LCU通信从串口通信发展到现场总线。
电厂计算机监控系统结构图1、上位机系统说明4FLCU3FLCU 5FLCU 6FLCU 公用LCU开关站LCU开关站LCU2FLCU 1FLCU(1) 主计算机●配置二台美国DEC公司的Alpha xp1000工作站，双机热备用系统，控制权可以手动和自动切换，当工作主机故障时，备用主机可以自动地取得控制权。
在控制权切换时，对监控系统的工作无扰动●运行DEC公司的Tru64 Unix 操作系统和南瑞公司的Nariacc水电厂计算机监控系统软件●主机系统所完成的功能包括对电站计算机监控系统的管理，AGC、A VC计算和处理，数据库管理，在线及离线计算功能，各图表、曲线的生成，事故故障信号的分析处理，接收、校验并输出操作控制指令，以及控制与外界的通信等(2) 操作员工作站●配置二台美国DEC公司的Alpha xp1000工作站，每台配有双屏幕，双机冗余配置，互为热备用●运行DEC公司的Tru64Unix操作系统和南瑞公司的Nariacc水电厂计算机监控系统软件；●操作员工作站主要供运行值班人员使用，具有图形显示、全厂运行监视和控制功能、发操作控制命令、设定与变更工作方式等功能。
16. DCS系统的数据采集方式有哪些？
16. DCS系统的数据采集方式有哪些？DCS 系统，这玩意儿在工业控制领域那可是相当重要！要说它的数据采集方式，那可有的聊啦。
咱先来说说模拟量采集。
就好比有个大工厂，里面的温度、压力这些物理量，得通过传感器变成电信号，然后再经过变送器变成标准的模拟电信号，像 4-20mA 或者 0-5V 之类的。
DCS 系统里的模拟量输入模块就像个超级灵敏的小耳朵，能把这些信号“听”进去，再转换成数字量，让系统能处理和分析。
再讲讲开关量采集。
这就像是工厂里的机器开没开、阀门关没关这种状态，只有“是”和“否”两种情况。
DCS 系统的开关量输入模块就像个精明的小眼睛，能清楚地看到这些状态的变化，并准确地记录下来。
还有脉冲量采集呢。
想象一下工厂里的电表，转得快或者慢，产生的脉冲数量不同。
DCS 系统的脉冲量输入模块就像是个细心的小计数器，能把这些脉冲数得明明白白。
我想起之前去一家化工厂参观的时候，正好碰到他们在调试新的DCS 系统。
当时有个技术人员就在那专注地调试模拟量采集模块，我凑过去看，他一边满头大汗地忙着，一边跟我解释说：“这模拟量采集啊，稍微有点偏差，整个生产流程的数据就不准确啦，所以得特别小心。
”我看着他那认真的样子，心里不禁感叹，DCS 系统的数据采集可真是个精细活。
通信采集也是很重要的一种方式。
比如说通过网络协议，像Modbus、Profibus 这些，DCS 系统能和其他设备进行“交流”，获取它们的数据。
这就好像不同国家的人，用一种大家都懂的语言来分享信息。
总之啊，DCS 系统的数据采集方式多种多样，每种方式都有它的特点和适用场景。
只有把这些方式用好了，DCS 系统才能发挥出最大的作用，让工业生产变得更高效、更可靠。
就像那家化工厂，要是数据采集不准确，那生产出来的产品质量可就没法保证啦，这损失可就大了去了。
所以说，了解 DCS 系统的数据采集方式，对于工业控制领域的朋友们来说，那可是相当重要的哟！。
DCS的数据采集与处理技术
DCS的数据采集与处理技术数据采集与处理技术在工业自动化系统中扮演着重要的角色。
而分布式控制系统（DCS）是一种典型的工业自动化系统，使用了先进的数据采集与处理技术。
本文将介绍DCS的数据采集与处理技术，并探讨其在工业领域的重要性。
一、DCS概述分布式控制系统（DCS）是一种在工业生产过程中使用的自动化控制系统。
它通常由多个分散的控制单元组成，控制着不同部分或不同环节的设备。
DCS通过数据采集与处理技术，实时监控和控制各个设备，使整个系统能够高效运行。
二、数据采集技术数据采集技术是DCS中的重要组成部分，其主要功能是收集现场设备的数据并传输到控制中心。
在DCS系统中，常用的数据采集技术包括模拟量信号采集和数字量信号采集。
1. 模拟量信号采集模拟量信号采集是指将实际过程中的模拟量信号转换成数字信号，以便于DCS系统进行处理和控制。
常见的模拟量信号采集设备包括传感器、变送器等。
传感器通过测量实际过程中的物理量（如温度、压力等），将其转换成电信号；而变送器则将传感器采集到的模拟信号进行放大、线性化等处理，并将其转换成标准的模拟量信号。
通过这些设备的协同工作，DCS系统可以实时地获得实际过程中的各种物理量。
2. 数字量信号采集数字量信号采集是指将实际过程中的开关信号（如开关量、报警信号等）转换成数字信号。
常见的数字量信号采集设备包括开关量传感器、编码器等。
这些设备通过检测实际过程中的开关状态，并将其转换成数字信号，以便DCS系统进行处理和控制。
三、数据处理技术数据处理技术是DCS中的核心部分，其主要功能是对采集到的数据进行处理和分析，以实现对生产过程的监控和控制。
1. 实时数据处理实时数据处理是指DCS系统对采集到的数据进行实时处理和分析。
系统会根据事先设定的规则和算法，对数据进行计算、比较、判断等操作，以判断当前的工艺状态，并根据需要发送信号给执行机构进行控制。
实时数据处理在DCS系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用，它直接影响到整个系统的运行效果。
信号设备开关量采集与处理
开 入板 匕 实现二次隔离 ， 确保控制电源不会 干扰 Ｋ Ｚ ２ ４ Ｖ 电源 ； 并且采 ３ ． １整个采集 、 处理方式的设计以可靠性 、 实时性 、 先进陛为前提。 集模块就近安装在道岔组合 １ Ｄ Ｑ Ｊ继电器后面 ， 配线尽可能的短， 以减 并具有抗干扰及 自检功能。 少混电的可能 。 针对 １ Ｄ Ｑ Ｊ半组空接点的采集方式 ， 也可用开关量采集 ３ ． ２遵循采样全隔离原则， 保证对现场采集对象不造 拍 可 影响。 器。信号设备 中是 以控制台道岔定位或反位表示灯来表示室外道岔位 ３ ． ３保证信息采集方式所采集信息是准确的， 避免报警信息误报和 置的。在道岔表示灯电路里 ， 采集表示灯电路的继电器接通条件即可 。 显示错误现象。 由于是在表示灯电路里采集条件 ， 所以必须经过光电隔离。 ３ ． ４软 ／ 硬件模块化、 标准化。 ４ ． ２软 件处理 部分 ３ ． ５设备结构要实行标准化 ， 设备间的接 口标准化 ， 采样方法实行 开关量采集机 Ｃ Ｐ Ｕ 板将采集的状态数据暂存在缓冲单元（ ｃ Ｐ ｕ板 标准化。 上 的存储片） 内， 通过 Ｃ Ａ Ｎ 总线完成与站机的数据交换 。在 Ｃ Ｐ Ｕ 板上
１榻． 述
随着铁路运输的 日 益繁 ， 以及信号管理维护体制的改革 ， 电务部 门迫切需要功能完善实用、 安全可靠的信号设备微彻． 监测 系统。 该系统 应具有能在信号设备运行的全部时间内监测设备运行状态，全天候实 时（ 或定时） 对主体设备进行监督、 测试、 存储 、 打印、 查询、 再现 ； 能监测 信号设备的主要 电气性能 ， 当电气性能偏离预定界限时及时报警 ； 能发 现信号故障和故障预兆， 来提高信号设备的维护水平 ， 缩短故障查找时 间， 以实现信号设备预防性状态修， 提高工作效率。并且该系统具有联 网功能。 在领工区和电务段也能监测到所辖车站的信号设备技术参数 ， 并根据监测到的信 息进行指挥车站的维护。
一种通用开关量信号采集电路及该电路故障判断方法与流程
一种通用开关量信号采集电路及该电路故障判断方法与流程摘要：一、引言二、通用开关量信号采集电路概述1.电路组成2.工作原理三、故障判断方法与流程1.故障判断方法a.外观检查b.信号分析c.功能测试2.故障判断流程a.电源故障检查b.信号输入故障检查c.信号处理故障检查d.输出故障检查四、故障处理与预防措施1.电源故障处理与预防2.信号输入故障处理与预防3.信号处理故障处理与预防4.输出故障处理与预防五、结论正文：一、引言随着现代自动化技术的不断发展，通用开关量信号采集电路在各种自动化设备和系统中得到了广泛应用。
然而，在使用过程中，电路故障难以避免。
为了提高电路的稳定性和可靠性，降低故障发生率，本文详细介绍了通用开关量信号采集电路及该电路故障判断方法与流程。
二、通用开关量信号采集电路概述1.电路组成通用开关量信号采集电路主要由电源、信号输入、信号处理和输出四部分组成。
电源部分为电路提供稳定的工作电压；信号输入部分负责将外部开关信号转换为电信号；信号处理部分对输入信号进行处理，如放大、滤波等；输出部分将处理后的信号转换为驱动执行器的信号。
2.工作原理通用开关量信号采集电路的工作原理如下：当外部开关状态发生变化时，信号输入部分将变化转换为电信号，然后经过信号处理部分进行处理。
处理后的信号被传输到输出部分，转换为执行器可识别的信号，从而实现对执行器的控制。
三、故障判断方法与流程1.故障判断方法（1）外观检查：检查电路板表面是否有破损、短路、接触不良等现象。
（2）信号分析：通过对信号进行分析，判断是否存在异常信号，如噪声、失真等。
（3）功能测试：对电路进行功能测试，检查各部分是否正常工作。
2.故障判断流程（1）电源故障检查：检查电源电压、电流是否正常，是否存在电压不稳、电源线老化等问题。
（2）信号输入故障检查：检查信号输入端口是否正常，是否存在接触不良、信号干扰等问题。
（3）信号处理故障检查：检查信号处理部分元器件是否损坏、线路是否正常。
开关量采集及调理
开关量信号的输出
开关信号输出的驱动电路
华中科技大学机械学院
开关量信号的输出
开关信号输出的驱动电路
华中科技大学机械学院
开关量信号的输出
单片机输出通道接口方式
华中科技大学机械学院
开关量信号的输出
单片机模拟输出接口方式
华中科技大学机械学院
信号调理 一、 信号调理的目的
华中科技大学机械学院
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。 1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到 显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还 要进行阻抗变换。 2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需 要去掉噪声，提高信噪比。 3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感 器测量信进行调制解调处理。
开关量信号的输出
华中科技大学机械学院
华中科技大学机械学院 欧姆龙可编程控制器的晶体管输出电路
开关量信号的输出
开关信号输出的电气隔离
华中科技大学机械学院
开关量信号的输出
华中科技大学机械学院
开关信号输出的电气隔离 当被控设备远离单片机时，光电隔离接口电路设计如图4—30所示。该 电路为电流环发送和接受电路，可以极大地提高系统的抗干扰性能， 最大传输距离可达900m，传输速率可达 50Kb／s，但必须保证传输线 中环路连线电阻＜30欧姆，当该阻值过大时，l00欧姆的限流电阻相应 减小。
同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特 点，广泛用于前置放大级。
信号放大电路
3 交流放大电路
华中科技大学机械学院
若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电 压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。
RF Av 1 R1
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开关量的采集与处理
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1
开关量的采集与处理
牵引变电所中的开关量主要有断路器、隔离开关的状态， 继电器和按钮开关触点的通断等。在远动遥控、遥控信 息处理过程中，这些开关量的采集与处理是非常主要的。 这里主要介绍对开关量采集与处理中的有关隔离、抗干 扰和采集等问题。
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开关量的隔离与抗干扰
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谢谢！
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1开关量的隔离
1)隔离的作用
隔离的主要作用是：是低压输入电路与大功率的 电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路 隔离，以免计算机受损；限制地回路电流与接 地线的错接而带来的干扰；多个输入电路之间 的隔离。
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开关量的隔离与抗干扰
2)开关量的隔离方法
常用的开关量的隔离方法主要有以下几种。 （1）光电隔离 （2）继电器隔离 （3）继电器和光电耦合器双重隔离
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开关量的隔离与抗干扰
当利用光电耦合器作为开关量输入计算机的隔离器件时，其原理接线如图 所示。开关S合下时，二极管导通，发出光来，使光敏三极管饱和导通，于 是输出Uo1或Uo2便有电位的变化。图（a）中，S打开时Uo1输出电平与Uc 相同；当S合下时，输出Uo1为低电平。
图（b）的情况相反，S打开时，输出低电平；S合下时，输出Uo2为高电平 （即等于Uc）。两种接线方式，输出电平不同，可以灵活选用。实际设计 电路时，A端接电源Ud正极。B端接Ud的负极（GND1），而发光二极管输出 端电源Uc，其接地端为GND2。必须注意GND1和GND2不能共地。
利用现场断路器、隔离开关的辅助触点S1、S2接通，去启动继电器K1、K2， 然后由K1、K2的触点K1-1、K2-1等输入至计算机，这样做可以起到很好的隔 离作用，输入至计算机的继电器触点，可采用与计算机输入接口板配合的 弱点电源。
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开关量的隔离与抗干扰
（3）继电器和光电耦合器双重隔离
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4
开关量的隔离与抗干扰
（1）光电隔离
利用光电耦合器可以实现现场开关量与计算机总线之间 的完全隔离。光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组 成，集成在一个芯片内，发光二极管和光敏三极管之间 是绝缘的，其间分布电容极少，一般为0.5~1pF，而绝缘 电阻又非常大，通常在10^10~10^13Ω之间，使可能带有 电磁干扰的外部接线回路和微机的电路部分之间无电联 系，可大大削弱干扰。在光电耦合器里，信息传送介质 为光，但输入和输出都是电信号，由于信息的传送和转 换的过程都是在不透光的密闭环境下进行的，既不会受 电磁信号的干扰，也不会受外界光的影响，因此光电耦 合器可实现计算机和现场的光电隔离，去掉它们之间公 共地线的电气联系，隔离效果比较好，现场侧的电磁干 扰很难通过它到达计算机的总线上。
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开关量的隔离与抗干扰
Байду номын сангаас2）继电器隔离
对于变电所现场的断路器、隔离开关、继电器的辅助触点和主变压器分接 开关位置等开关信号，输入至计算机时，也可通过继电器隔离。采用中间 继电器做隔离器件时，若继电器长期带电会影响继电器寿命。为了提高继 电器寿命，可以利用继电器保持电压低于启动电压的特点，在动作线圈上 串接一定的电阻。平时，利用继电器本身的动断触点将它短接。当继电器 动作后动触点断开，将电阻串入，这样就实现了降压保持的目的。
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开关量的隔离与抗干扰
2抗干扰
开关量采集的抗干扰有硬件和软件两种措施。硬 件措施称为去抖动电路，是为了排除开关操作时 产生的抖动。去抖动有多种形式。最常用的是采 用双稳态触发电路。利用其正反馈作用使状态迅 速翻转达到去抖动的目的。
软件抗干扰的措施主要是适当增加延时，以躲开 触点抖动的影响