一种多协议工业数据采集器的设计与实现
基于EtherCAT工业现场总线的数据采集系统
通信技术• Communications Technology18 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】EtherCAT 工业现场总线 数据采集1 EtherCAT简介在工业自动化领域，数据传输一般具有以下特点：（1）强实时，有确定的响应周期要求；（2）系统节点数量众多，节点数据表现为周期性的过程数据；（3）和IT 、办公应用相比，成本显得尤为重要。
为了满足上述要求，德国倍福（Beckhoff ）基于EtherCAT 工业现场总线的数据采集系统文/刘明公司提出一种开放式的基于以太网的实时现场总线系统EtherCAT 。
EtherCAT 使用和以太网标准IEEE802.3相同的帧结构和物理层，同时又抛弃了传统的基于TCP/IP 的协议架构。
在EtherCAT 总线系统中，报文的发送和接收是主从式的，只有主站能够主动发送报文，从站从上游节点接收报文，转发到下游节点。
通过这种方式，报文依次传递到每个从站。
从站从接收到的报文中截取自己需要的数据，并在向下一个节点转发时将数据插入到报文中。
这样，报文的延迟就只有硬件传播延迟，而不存在软件协议栈延迟。
EtherCAT 从站使用专门的控制器ESC （EtherCAT Slave Controller ）实现报文接收、数据插入和转发功能。
2 EtherCAT从站设计要在实际中用好并发展好。
二处理抗干扰技术。
处理干扰技术是目前在做的重要工作。
目前抗干扰技术的研究放在了不同的维度进行，根据实践表明在二维扩频领域里抗干扰技术研究情况最好。
在二维扩频里可以找到单音干扰的解决办法。
研究发现在无线通信抗干扰中还可以使用宽线处理解决抗干扰问题，宽线处理能精确的对数值进行估计和处理，提高无线通信技术的抗干扰能力。
3.2 综合应用抗干扰技术在无线通信干扰中存在着不同种类的干扰，如果只针对特定的干扰来作出解决方案就会很复杂，而且也不一定能取得很好的效果。
基于工业物联网的工业数据采集技术研究与应用
基于工业物联网的工业数据采集技术研究与应用张建雄;吴晓丽;杨震;李洁【摘要】关注物联网在工业数据采集领域的应用场景和技术方案,包括工业数据采集现状及问题分析、工业数据采集典型应用场景、工业数据采集技术特征、与电信运营商云网融合技术研究等,提出电信运营商基于工业物联网的工业数据采集技术架构和应用方案,可广泛应用于各类工业设备或智能产品的远程监控与智能维护应用场景,实现设备远程监测、预防性维护和性能优化分析等功能.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2018(034)010【总页数】6页(P124-129)【关键词】工业物联网;工业数据采集;工业通信协议;预测性维护【作者】张建雄;吴晓丽;杨震;李洁【作者单位】中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122;中国电信股份有限公司上海分公司,上海200003;中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122;中国电信股份有限公司上海研究院,上海200122【正文语种】中文【中图分类】TN9581 引言近年来，物联网已广泛应用到工业生产优化、管理提升、改进服务和节能减排等方面。
工业物联网应用前景十分广阔，有国际分析报告显示：预计到2020年全球工业物联网产值将达到1 510亿美元。
为此，各国政府纷纷出台相关支持政策，德国率先提出“工业4.0”，通过提升制造业的计算机化、数字化与智能化，建立具有适应性与资源效率的智能工厂；美国随后提出了“工业互联网”国家发展战略；中国相关政策密集发布，陆续发布了《中国制造2025》[1]《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》[2]等系列政策文件，提出大力发展智能制造，加速推动信息技术与制造技术的深度融合，并进一步提出2025年、2035年和21世纪中叶“三步走”目标。
同时国内外工业巨头们纷纷布局工业物联网应用和平台：GE推出工业物联网软件平台Predix，连接各类工业设备，采集全球内建传感器的工业设备数据（如航空发动机、油气工业设备、风电设备等），通过Predix平台中的各种分析软件对这些采集到的设备数据进行实时分析，从而进行业务优化；西门子则推出MindSphere工业物联网平台，提供设备连接、数据采集、传输和安全存储，实现设备状态监测、预防性维护、能源数据管理以及工厂资源优化等；海尔推出COSMOPlat平台，构建面向智能制造的工业物联网平台，帮助企业实现全流程的业务模式创新，为中小企业提供柔性制造、供应链协同、设备远程诊断维护等一体化智能制造解决方案。
工业仪表数据采集方案
工业仪表数据采集方案1. 引言在工业生产过程中，工业仪表起着至关重要的作用，用于监测各种参数和变量，如温度、压力、流量等。
为了实现对这些仪表数据的准确采集和实时监测，需要设计合适的数据采集方案。
本文将介绍一种可靠高效的工业仪表数据采集方案。
2. 数据采集设备选型为了完成工业仪表数据采集任务，首先需要选择合适的数据采集设备。
根据采集需求和实际应用场景，可以选择以下几种常见的数据采集设备：2.1 传感器传感器是常见的工业仪表数据采集设备之一，能够将各种物理量转换为电信号。
例如，温度传感器可以将温度值转换为电压或电流信号，压力传感器可以将压力值转换为电信号。
选择合适的传感器需要考虑温度范围、精度、输出信号等因素。
2.2 数据采集器数据采集器是一种专门用于采集工业仪表数据的设备，通常具有多个输入通道，可以同时采集多个工业仪表的数据。
数据采集器通常提供多种接口，如模拟信号输入、数字信号输入、RS485串口等，以适应不同类型仪表的采集需求。
2.3 网络数据采集模块如果需要对分散的工业仪表进行数据采集，可以选择网络数据采集模块。
网络数据采集模块通过网络连接到工业仪表，在实现数据采集的同时，还可以实现远程监控和管理。
3. 数据采集方案设计设计一个高效可靠的工业仪表数据采集方案需要考虑以下几个方面：3.1 通信协议选择在设计数据采集方案时，需要选择合适的通信协议用于与工业仪表进行通信。
根据仪表的类型和通信接口，可以选择常用的通信协议，如Modbus、Profibus、CAN等。
通信协议的选择需要根据具体的通信要求和系统架构来确定。
3.2 采集周期设置采集周期是指数据采集设备对工业仪表进行数据采集的时间间隔。
采集周期的设置需要根据实际需求和工业生产过程中参数变化的速度来确定。
如果参数变化较快，采集周期需要设置得较短，以确保数据的准确性和及时性。
3.3 数据存储和传输采集到的工业仪表数据需要进行存储和传输。
可以选择将数据存储在本地，以便后续分析和处理；同时，还可以选择将数据通过网络传输到远程服务器或云平台，实现实时监测和远程管理。
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展，数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
嵌入式Linux作为一种轻量级、高效率的操作系统，在数据采集系统中得到了广泛应用。
本文将介绍基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先需要明确数据采集系统的功能需求和性能需求。
功能需求主要包括：能够实时采集各种类型的数据，如温度、湿度、压力等；能够实时传输数据至服务器或本地存储设备；具备数据预处理功能，如滤波、去噪等。
性能需求主要包括：系统应具备高稳定性、低功耗、快速响应等特点。
此外，还需考虑系统的可扩展性和可维护性。
三、系统设计1. 硬件设计硬件设计是数据采集系统的基础。
我们选用一款具有高性能、低功耗特点的嵌入式处理器作为核心部件，同时配备必要的传感器、通信模块等。
传感器负责采集各种类型的数据，通信模块负责将数据传输至服务器或本地存储设备。
此外，还需设计合理的电源模块，以保证系统的稳定性和续航能力。
2. 软件设计软件设计包括操作系统选择、驱动程序开发、应用程序开发等方面。
我们选择嵌入式Linux作为操作系统，具有轻量级、高效率、高稳定性等特点。
驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现数据的采集和传输。
应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
四、系统实现1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，我们根据硬件设备的接口和协议，编写相应的驱动程序，实现数据的实时采集和传输。
2. 应用程序开发应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
我们采用C/C++语言进行开发，利用Linux系统的多线程、多进程等特性，实现系统的并发处理能力。
同时，我们利用数据库技术实现数据的存储和管理，方便后续的数据分析和处理。
3. 系统集成与测试在系统集成与测试阶段，我们将硬件和软件进行集成，进行系统测试和性能评估。
多路数据采集系统毕业设计
多路数据采集系统毕业设计第一章绪论1.1课题研究背景和意义数据采集是指将位移、流量、温度、压力等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印。
数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分,信号处理技术、计算机技术,传感器技术是现代检测技术的基础。
数据采集技术则正是这些技术的先导,也是信息进行可靠传输,正确处理的基础。
在工业生产中,对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,这样能提高产品的质量、降低成本。
在科学实验中,对应用数据进行实时采集,这样获得大量的动态信息,是研究物理过程动态变化的有效手段,也是获取科学奥秘的重要手段之一。
设计数据采集系统目的,就是把传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号,并把数字信号送入计算机,计算机将计算得到的数据加以利用观察,这样就实现对某些物理量的监视,数据采集系统性能的好坏,取决于它的精度和速度,在精度保证的条件下提高采样速度,满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
数据采集常用的方式有在PC机,也可以在工控机内安装数据采集卡,如RS-422卡、RS-485卡及A/D卡;或专门的采集设备,包括PCI、PXI、PCMCIA、USB,无线以及火线FireWire接口等,可用于台式PC机、便携式电脑以及联网的应用系统中[2]。
数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非成熟人员进行操作,并且测试任务是测试设备高速自动完成的。
近年来,数据采集及应用受到了人们越来越广泛的关注,数据采集系统也有了迅速的发展,数据采集系统也朝着微型化、小型化、便携式,低电压、低功耗发展。
当前市场出售的小型数据采集器相当于一个功能齐全计算机。
这些数据采集器功能强大,能够实现实时数据采集、处理的自动化设备。
具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能[;不仅能保证现场数据的实时性、真实性、有效性、可用性,而且能很方便输入计算机,应用在各个领域。
《2024年基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》范文
《基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》篇一一、引言随着科技的发展，多路数据采集系统在工业、医疗、环境监测等领域的应用越来越广泛。
为了满足多路数据的高效、准确采集需求，本文提出了一种基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计。
该系统设计旨在实现多路信号的同时采集、处理及实时监控，以适应复杂多变的应用环境。
二、系统概述本系统采用单片机作为核心控制器，结合LabVIEW软件进行数据采集和处理。
系统由多个传感器模块、单片机控制器、数据传输模块以及上位机软件组成。
传感器模块负责实时监测各种物理量，如温度、湿度、压力等，并将采集到的数据传输给单片机控制器。
单片机控制器对数据进行处理和存储，并通过数据传输模块将数据发送至上位机软件进行进一步的处理和显示。
三、硬件设计1. 传感器模块：传感器模块采用高精度、高稳定性的传感器，如温度传感器、湿度传感器等，实现对物理量的实时监测。
传感器模块的输出为数字信号或模拟信号，方便与单片机进行通信。
2. 单片机控制器：采用具有高速处理能力的单片机作为核心控制器，实现对数据的快速处理和存储。
单片机与传感器模块和数据传输模块进行通信，实现数据的实时采集和传输。
3. 数据传输模块：数据传输模块采用无线或有线的方式，将单片机控制器的数据传输至上位机软件。
无线传输方式具有灵活性高、安装方便等优点，但需要考虑信号干扰和传输距离的问题；有线传输方式则具有传输速度快、稳定性好等优点。
四、软件设计1. 单片机程序设计：单片机程序采用C语言编写，实现对传感器数据的实时采集、处理和存储。
同时，程序还需要与上位机软件进行通信，实现数据的实时传输。
2. LabVIEW程序设计：LabVIEW程序采用图形化编程语言编写，实现对单片机传输的数据进行实时处理和显示。
同时，LabVIEW程序还可以实现对数据的存储、分析和报警等功能。
五、系统实现1. 数据采集：传感器模块实时监测各种物理量，并将采集到的数据传输给单片机控制器。
《基于区块链的工业互联网安全平台的设计与实现》
《基于区块链的工业互联网安全平台的设计与实现》一、引言随着工业互联网的快速发展，数据安全与隐私保护问题日益突出。
传统的安全防护手段在面对复杂的网络攻击时，显得捉襟见肘。
因此，基于区块链技术的工业互联网安全平台应运而生。
本文将详细介绍基于区块链的工业互联网安全平台的设计与实现，探讨其技术架构、功能模块以及实现过程中的关键技术问题。
二、平台设计（一）总体架构设计本平台采用分层设计思想，将整个系统分为感知层、网络层、平台层和应用层。
感知层负责收集工业互联网中的各类数据；网络层负责数据的传输与存储；平台层则是本平台的核心，负责实现数据的处理、分析和安全防护；应用层则为用户提供各种应用服务。
（二）技术选型1. 区块链技术：采用具有高并发、高可用性的公有链技术，确保数据的安全性和可靠性。
2. 加密算法：采用非对称加密算法，保障数据传输过程中的隐私保护。
3. 数据库技术：结合分布式数据库技术，提高数据的存储效率和查询速度。
（三）功能模块设计1. 数据采集模块：负责从各类传感器中收集数据。
2. 数据传输模块：将收集到的数据传输至平台层进行处理。
3. 数据处理模块：对数据进行清洗、分析和存储。
4. 安全防护模块：采用区块链技术和加密算法，实现数据的防篡改、隐私保护和访问控制。
5. 应用服务模块：为用户提供各种应用服务，如数据分析、预测维护等。
三、关键技术实现（一）区块链技术的应用本平台采用区块链技术，实现数据的防篡改和隐私保护。
通过智能合约，实现对数据的访问控制，确保只有授权用户才能访问特定数据。
此外，区块链技术还能提高系统的可靠性和可用性，确保在面对网络攻击时，系统仍能正常运行。
（二）数据加密技术的实现本平台采用非对称加密算法，对传输过程中的数据进行加密，确保数据在传输过程中的隐私保护。
同时，结合区块链技术，实现对加密密钥的管理和分发，确保只有授权用户才能解密数据。
（三）分布式数据库技术的应用本平台结合分布式数据库技术，实现数据的存储和查询。
工业数据采集技术与应用
工业数据采集技术与应用一、引言工业数据采集技术是当前互联网技术进步下，工业生产自动化的重要组成部分。
数据采集技术能够对生产环节进行全面监测，帮助企业提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。
本文将介绍工业数据采集技术的原理、应用和未来发展，以及如何结合人工智能等技术更好地解决企业生产问题。
二、工业数据采集技术的原理1. 传感器技术传感器是工业数据采集技术的关键组成部分，能够对生产现场各种物理量进行测量。
传感器技术的重要特点是能够快速实时采集并传输各种数据。
传感器常用的测量参数包括温度、湿度、速度、压强、流量等。
2. 控制器技术控制器是计算机控制采集系统的关键部分，主要用于数据采集、数值计算和处理各种控制信号。
控制器通常分为开环控制和闭环控制两种，开环控制通过读取传感器输入的信号，并经过编程处理信号后输出控制信号；闭环控制则根据反馈信号进行动态调整，使生产系统达到最优状态。
3. 通信协议技术通信协议是工业数据采集技术中重要的数据传输手段，不同的协议有不同的传输速率和数据传输精度。
目前较为常用的通信协议有 RS-485、MODBUS、CAN、PROFIBUS等，它们都能够保证数据的可靠传输，具有广泛的适用性。
三、工业数据采集技术的应用工业数据采集技术将各种传感器信息进行合理利用、分析。
可以非常好的监管生产生产流程，拥有以下的应用范围。
1. 能源管理工业企业大多需要较高的能源供给，然而能源成本又居高不下。
通过数据采集技术，生产流程中每个生产环节消耗的电、水、气等能源量均可精确测量，最终计算出各种资源的消耗情况，从而帮助企业进行节能降耗。
2. 生产管理生产流程中需要严格控制各个工序的生产压力、温度、湿度等参数，通过工业数据采集技术，生产管理人员可以实时监测这些参数的变化，从而进行有效的生产控制，更好地保证产品生产质量。
3. 安全管理在工业生产过程中，存在着一定的安全隐患，如漏电、爆炸、火灾等。
数据采集技术可以实时监测这些安全隐患并进行预警，灵敏地防范事故的发生，从而提高工作场所的安全性能。
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一种多协议工业数据采集器的设计与实现
作者：闫晓凯
来源：《物联网技术》2019年第07期
摘要：多协议工业数据采集器是工业物联网的数据源头，工业数据采集器建立了一个多协议并发的分布式采集发布软件构架，根据各工业自动化通讯协议数据采集的实现方法，实现了工业现场各自动化厂商的多种工业通讯协议标准下的实时数据的采集、整理与分发功能，采集器将自动化厂家的私有协议集成在一起，采集数据后形成统一的数据接口，并按照约定的格式进行推送和订阅分发，这种分布式轻量级数据采集器协议兼容性强，数据加密发布后用户可按自己的需求订阅，且实时性强，满足了生产过程全流程的数据采集及智能化生产需求，通过对工业大数据的深入挖掘，对生产过程优化和智能化决策有重大意义。
关键词：工业数据采集;物联网;数据分发;智能化;生产过程优化;通讯协议
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）07-00-02
0 引言
工业数据采集是智能制造和工业物联网的基础，发展工业数据采集是推动工业物联网全面深度应用的起点，也是制造业转型升级的必要条件。
目前在工业数据采集领域，各自动化厂家存在多种工业通讯协议标准，各自动化设备生产商使用自己开发的私有工业协议，同时为了保证自动化设备和系统的安全，数据开放性不足，缺乏数据开放接口及文档说明，无法满足生产过程全流程的数据采集、流动及智能化生产需求。
工业数据采集器实现了对生产现场各种工业数据的实时采集和整理分发，满足了工业物联网与信息系统对各类工业设备或智能产品的基础数据的需求。
数据采集器的核心为协议转換，即运用对工业通讯协议的解析与转换实现数据格式的转换和统一。
1 数据采集结构
数据采集基于连接与数据点的分层配置方式，其中连接包含了不同自动化厂家的连接方式与物理端口连接所需的基本信息等，数据点配置包含各采集点的控制器内存地址、数据类型（包括数据在控制器内的指向信息）等。
根据配置采集后的数据形成统一的数据格式与接口方式，使不同的自动化设备数据按照统一的方式和接口流出，实现格式的转换和统一，便于数据进一步处理。
2 协议的处理方式
由于各自动化厂家的通讯协议和物理端口等通信方式存在区别，因此需针对各协议使用不同的配置信息，其中西门子ISO over TCP协议配置使用西门子控制器IP地址、槽号、机架号，根据配置信息与控制器建立ISO TCP连接，数据点配置包括点的存储区域、内存地址、偏移地址、数据类型等，根据连接信息建立连接后，周期性从控制器中数据点的配置读取数据，该方式针对西门子常用的S7系列控制器，典型的西门子数据采集段代码如下：
4 结语
随着工业物联网的发展，工业数据采集器兼容更多协议的需求也会越来越强烈，将工业生产现场的设备进行互联，方便数据在底层自由传输，基于工业现场的一手数据搭建具有实时监视功能的软件、生产报表及自动化排产软件、工艺参数历史追踪软件、基于数据经验的机器学习软件，以及全功能MES系统等。
参考文献
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