易控组态第4讲 数据采集和控制
如何使用组态软件进行数据采集与分析
如何使用组态软件进行数据采集与分析组态软件是一种用于实时数据监视、数据采集和分析的工具。
它能够帮助用户收集并整合来自不同设备和系统的数据，并通过可视化和数据分析功能，帮助用户获取对数据的洞察，并支持决策制定。
本文将介绍如何使用组态软件进行数据采集与分析的基本步骤和技巧。
一、数据采集1. 确定数据源：在使用组态软件进行数据采集之前，首先需要确定数据源。
数据源可能是传感器、仪表、PLC（可编程逻辑控制器）或其他数据采集设备。
2. 连接数据源：根据数据源的不同，选择合适的连接方式。
常用的连接方式包括模拟输入、数字输入、串口通信、以太网通信等。
3. 配置数据采集参数：在组态软件中，根据具体的数据源和连接方式，配置相应的数据采集参数。
参数包括采样间隔、数据格式、通信协议等。
4. 运行数据采集任务：配置完数据采集参数后，运行数据采集任务。
组态软件将会按照设定的参数从数据源中采集数据，并将其存储在本地或远程数据库中。
二、数据分析1. 数据可视化：通过组态软件提供的图表、仪表盘和报表功能，将采集到的数据进行可视化展示。
可以根据需要选择合适的图表类型，如折线图、柱状图、饼图等。
2. 数据处理：对采集到的数据进行处理，如计算平均值、最大值、最小值等。
组态软件通常提供了函数库和算术运算等功能，可以方便地进行数据处理。
3. 数据分析：基于可视化和数据处理的结果，进行数据分析。
可以进行趋势分析、周期性分析、关联分析等，以发现数据中存在的规律和趋势。
4. 报警和通知：通过设置报警条件，当数据达到或超过设定的阈值时，组态软件可以发出警报并发送通知。
这样可以及时发现并处理异常情况。
三、数据存储与共享1. 数据存储：组态软件通常支持将采集到的数据存储在本地数据库或云端数据库中。
可以选择合适的存储方式，以满足数据的安全性和查询需求。
2. 数据共享：根据需要，将存储在数据库中的数据与其他系统进行集成，实现数据的共享和交互。
可以通过API接口、数据库连接等方式实现数据共享。
易控组态软件使用说明书
目录通用组态式工业自动化监控系统易控（INSPEC）入门一、简介1.1易控是什么易控是一套通用的监控和数据采集（SCADA）软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件，俗称组态软件。
易控以通信的方式和控制系统相连，能读写控制系统内部的信息，并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息，以方便对控制流程的监视。
也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程。
易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的控制功能。
易控还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等等其它功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足。
比如易控可以作为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统联结起来, 将多个控制系统联结起来，使它们之间能交换数据、共享资源，协调和管理曾经是各自孤立的控制系统。
从而在更大范围内优化了控制结构，提高综合自动化效率。
易控可以应用于机械制造、化工、电力、冶金等任何涉及自动化控制的领域，它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间能进行数据交换即可。
易控内置了对常见PLC、DCS、PC板卡、智能仪表等设备的通信支持。
易控系统典型的使用情况如下图所示：易控可以下挂多个控制系统，同时和多个系统连接，并在它们之间转发数据，如下图所示：易控可以连接企业的管理信息系统，将实时系统中的数据上传，也可以连接其它应用程序，向它们提供实时数据，如下图所示：易控提供了丰富的对控制系统的监视、控制和管理功能，但在用户的实际应用中，使用什么功能和达到什么效果都是由用户自己来决定的。
易控系统带有一个功能强大的二次开发平台，用户通过使用该开发环境，来确定自己的最终监控功能和效果。
1.2易控主要特点易控吸取了国内外组态软件的优点，以功能强大、性能稳定、图形精美、易学易用、开发高效、扩展容易等优点为自动化系统的监控提供了理想的解决方案。
技术领先、面向未来：易控是第一套基于Microsoft的最新DOTNET平台的同类软件，还采用了大量像XML、Remoting、设计时支持架构、基于组件、及时消息等一系列最新的软件技术，结合最新的通信和控制科技，具有更多的技术优势和面向未来的发展潜力，引领了组态软件未来的发展方向。
易控组态软件使用说明书
目录一、简介............................... 错误!未定义书签。
易控是什么....................................... 错误!未定义书签。
易控主要特点..................................... 错误!未定义书签。
基本概念......................................... 错误!未定义书签。
二、易控的安装......................... 错误!未定义书签。
易控系统要求..................................... 错误!未定义书签。
易控系统软件的安装............................... 错误!未定义书签。
三、示例工程总体描述................... 错误!未定义书签。
四、新建工程........................... 错误!未定义书签。
启动开发环境..................................... 错误!未定义书签。
开发环境界面..................................... 错误!未定义书签。
新建工程......................................... 错误!未定义书签。
五、配置I/O通信....................... 错误!未定义书签。
相关概念......................................... 错误!未定义书签。
三菱FX系列PLC编程口通讯........................ 错误!未定义书签。
配置模拟设备..................................... 错误!未定义书签。
六、新建数据库变量..................... 错误!未定义书签。
LABVIEW数据采集与仪器控制PPT61页课件
14.3.2 模块化总线
3. PXI/CompactPCIPXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化的、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合，并增加了专门的同步总线和关键的软件特性，从而能够承受常常存在于工业应用中的恶劣环境。这使得PXI成为一个高性能的、低成本的、适用测量和自动化系统的布置平台。
引子
数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。NI公司提供了种类丰富的硬件设备以满足不同的测量与控制需求，其中包括数据采集(DAQ)硬件、实时测量与控制、PXI与Compact PCI、信号调理、开关、分布式I/O、机器视觉、运动控制、GPIB、串口和仪器控制、声音与振动测量分析、PAC(可编程自动化控制器)、VXI和VME等各种设备。应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研和教育等各个行业领域。通过丰富的驱动程序，LabVIEW能轻松实现与任何NI提供的硬件设备通讯。不仅如此，通过通用的驱动程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通讯。
14.1.2 NI-DAQmx
自动生成代码
14.2 仪器控制简介
仪器控制是指通过PC上的软件远程控制总线上的一台或多台仪器。它比单纯的数据采集要复杂的多。它需要将仪器或设备与计算机连接起来协同工作，同时还可以根据需要延伸和拓展仪器的功能。通过计算机强大的数据处理、分析、显示和存储能力，可以极大的扩充仪器的功能，这就是虚拟仪器的基本含义。
2. 信号调理从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等
第四章 数据采集和控制
第四章数据采集和控制4.1概述在控制系统中，现场的原始数据,如温度、压力、设备状态等，是系统的基础和关键，无法获取这些数据，所有针对它们进行的计算和操作就都是错误的，离开了这些数据系统就象人没有了视觉和触觉一样，自动化就是一句空话。
同样地，建立在控制系统基础之上的监控系统，及时准确地采集和控制数据也是组态软件的基础。
不过作为更高层次的系统，监控系统在实时性等方面比控制系统的要求要低。
例如，控制系统是通过电缆连接现场的每个信号/数据的，数据的采集，运算处理和控制动作很快，而监控系统一般通过通信线路从控制系统中取得现场数据，实时性就低很多，运算处理一般都是和监控相关的，并不参与过程控制，即使数据连接通信断开了，对过程控制也没有大的影响。
4.2 控制网络数据传输介绍要想了解组态软件的数据采集和控制的方式，就要了解控制系统的网络构成，对于大多数控制系统来说，一般的网络构成主要有三部分：现场层，控制层，监控层。
图4.1 控制系统和监控系统的数据采集和控制现场层：这一层包括现场的各种设备，是控制系统的被控对象，在数据传输方面主要提供数据的传输接口，这些接口包括串口，以太网等控制层：这一层包括各种对现场层设备的控制元件，是控制系统的执行机构，在数据传输方面主要是把现场来的各类电信号转换为数据信号。
监控层：这一层包括各类监控设备和数据处理设备，是控制系统的控制中心，在数据传输方面主要是对控制层来的各种数据进行处理。
上面说了数据传输的三层网络，那么数据是怎么在这三层之间传输呢？这就需要了解数据传输的介质，这些介质就包括传输的硬件和传输的协议。
4.2.1 设备硬件1、RS-232 接口在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS-232接口是目前最常用的一种串行通讯接口。
在RS-232 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。
即：逻辑"1"为-3 到-15V；逻辑"0"为+3 到+15V 。
工业控制系统中的数据采集与分析方法
工业控制系统中的数据采集与分析方法工业控制系统是指应用于各种工业生产过程中的自动化控制系统，其核心任务是通过收集与处理大量的实时数据，实现对工业过程的监控与控制。
而数据采集与分析方法则是实现工业控制系统的重要技术手段之一。
本文将从数据采集和数据分析两方面进行阐述，探讨工业控制系统中常用的数据采集与分析方法。
一、数据采集方法数据采集是指通过传感器、设备或者网络等手段收集工业控制系统中的实时数据。
合理的数据采集方法可以保证数据的准确性和及时性，为后续的数据分析提供可靠的基础。
1. 传感器数据采集传感器是工业控制系统中常用的数据采集设备之一。
通过设置传感器，可以实时监测各种工业过程中的物理参数，如温度、压力、流量等。
传感器数据采集方法直接、实时，对工业控制系统的运行状态监测和控制具有重要意义。
2. 设备数据采集工业生产过程中涉及各种设备，如机器、设备、工具等。
这些设备通常都有自己的数据输出接口，通过连接设备的数据线或者网络，可以将设备的状态和运行数据实时采集到控制系统中。
设备数据采集方法可以提供设备状态监测、故障诊断与预测等功能，为生产过程的优化和管理提供有力支持。
3. 网络数据采集随着互联网技术的发展，物联网在工业控制系统中得到广泛应用。
通过将各种智能设备接入网络，可以实现对工业控制系统中的设备、传感器、PLC等的远程监测和控制。
网络数据采集方法可以提供长距离、多地点的数据收集和反馈功能，为工业过程的实时监控和远程管理提供便利。
二、数据分析方法数据采集只是第一步，更重要的是对采集到的数据进行分析，从而提取有用的信息，为工业控制系统的运行和管理提供决策依据。
1. 统计分析统计分析是对采集到的数据进行数理统计和分组分析的方法，通过计算均值、方差、相关性等指标，揭示数据之间的关系和规律。
统计分析方法可以为工业控制系统中的异常检测、质量控制、故障诊断等问题提供基础支持。
2. 数据挖掘数据挖掘是指从大量数据中挖掘出有用的模式和规律的技术。
控制系统的数据采集与处理技术
控制系统的数据采集与处理技术随着科技的不断发展和进步，控制系统在各个领域中起着举足轻重的作用。
而控制系统的数据采集与处理技术则是其中至关重要的一环。
本文将对控制系统的数据采集与处理技术进行探讨，从数据采集的方式、处理方法以及技术应用等方面进行分析。
一、数据采集方式在控制系统中，数据采集是指将现实世界中的各种信息转化为计算机可以处理的数据形式。
常见的数据采集方式包括模拟信号采集和数字信号采集。
1. 模拟信号采集模拟信号采集是指将模拟信号通过模数转换器(ADC)转化为数字信号的过程。
在控制系统中，我们通常会采用传感器将各种物理量转化为电压或电流信号，再经过一定的放大和滤波处理后，将模拟信号送入ADC进行采样和转换。
2. 数字信号采集数字信号采集是指直接获取数字信号的过程。
例如，计算机数字输入/输出卡(DAQ)可以直接采集各种数字信号，并进行存储和处理。
数字信号采集具有抗干扰性强、采集速度高等优点，被广泛应用于控制系统中。
二、数据处理方法数据采集完成后，接下来就需要进行数据处理，以提取有用的信息，并为后续的控制决策提供依据。
在控制系统中，常用的数据处理方法包括滤波、数据压缩、特征提取以及智能算法等。
1. 滤波滤波是数据处理的基本方法之一，其目的是去除数据中的噪声和干扰，保留有用信号。
滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等，具体选择滤波器的类型和参数应根据实际情况进行。
2. 数据压缩对于大规模的数据集，为了减少数据存储和传输的开销，需要对数据进行压缩。
数据压缩可以分为有损压缩和无损压缩两种方式，具体选择哪种方式取决于对数据精度和压缩比的要求。
3. 特征提取数据处理的另一个重要环节是特征提取，即从原始数据中提取出对问题解决有帮助的特征。
常见的特征提取方法包括傅里叶变换、小波变换、主成分分析等，可以通过这些方法将原始数据转化为更具代表性和可分离性的特征。
4. 智能算法随着人工智能技术的快速发展，智能算法在控制系统数据处理中得到了广泛应用。
控制系统中的数据采集及处理技术分析
控制系统中的数据采集及处理技术分析在现代工业控制系统中，数据采集和处理技术是非常重要的一环。
它不仅能够帮助工程师们了解设备的状态，还可以帮助他们预测问题并对其进行修理。
在本文中，我们探讨控制系统中的数据采集及处理技术分析。
数据采集技术为了收集工程师们所需的数据，采集技术使用了大量的传感器。
这些传感器可以收集各种参数，如温度、压力、流量、振动、电流等等。
这些数据可以被采集、存储和分析，以便工程师们能够更好地了解设备状态和运作情况。
在数据采集方面，有几个关键因素需要考虑。
第一个是采样频率。
采样频率是指数据的更新速度，它必须足够快，以便工程师们能够即时了解设备状态。
其次，数据的精度也非常重要。
精确的数据可以提高数据采集的可靠性和分析的准确性。
最后，数据采集的可扩展性也是一个关键因素。
系统必须可以轻松添加或减少传感器，并且能够处理更多的数据。
数据处理技术获得数据后，需要进行处理以使其能够更好地被分析。
数据处理技术主要包括数据分析、统计学和机器学习等方面。
这些技术可以帮助工程师们预测设备的维护需求，优化生产过程，并提高设备的可靠性和可用性。
在数据分析方面，有几个主要的技术。
首先是关联分析。
关联分析可以自动识别两个或多个变量之间的关系。
它可以帮助工程师们确定两个变量之间的关系，例如温度和压力之间的关系。
第二是聚类分析。
聚类分析可以将相似的数据分为一组。
这可以帮助工程师们识别设备运行中的特定事件，例如故障、停机或维护事件。
最后是异常检测。
异常检测可以自动检测异常数据点，例如粘滞点或功率异常。
统计学方法也可以用于工程数据分析。
他们可以用于理解变量之间的相互作用和关系。
对于生产过程中的数据来说，统计学方法可以帮助工程师们预测未来生产过程及问题，并提高生产线的效率和成功率。
最后，机器学习方法也广泛应用于数据处理技术。
机器学习基于数据来训练模型，以便能够自动分类、预测和识别模式。
在工业控制系统中，机器学习可以自动识别设备运行中的特定事件，并在出现问题时发出警报。
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工程设计提示
•进行组态前，了解整个监控系统的通信方式，根据现场和设备的需要选 择合适的设备驱动方式，既可以提高通信速率又可以节省成本。 •在使用易控建立设备通信前，先使用第三方通信软件进行测试，如厂家 自己的调试软件或串口调试工具等。 •设备与组态软件在进行通信的过程中往往需要设置一些通信的参数，如 串口号、波特率等，在易控的通信驱动帮助文档中对于这些参数的设置都 有介绍。按照系统点表建寄存器，注意某些设备有地址偏移。 •重视通信的某些参数：查询周期、通信超时、通信延时和通信出错控制， 更改这些参数有时可以显著改善通信质量。 •在易控软件和设备通讯有问题时，通过日志查看器查看是否有相关的错 误提示，根据提示修改相关的配置等。 •易控组态软件按设备变量的个数多少进行收费，购买软件前就需要对设 备变量进行合理规划。
通道
设备的硬件接口称为“通道”。 易控和仪器、仪表、PLC等外部设备进行信息交换的“走廊”或者“媒介”。
通道类型
串口通道、以太网通道、虚拟设备通道、OPC通道、板卡通道、各种 现场总线接口通道以及一些特殊的软件通道等等
通道属性
通道名称、说明、是否启用、通信状态、通信出错控制等
快捷功能
通道的复制、粘贴以及通道下设备的直接运行等
Thank
You！
IO通信的优化采样：
仅采集易控后台及运行环境已打开画面中使 用的变量 提高采集效率 工程树目录 “运行选项”节点下的“IO”菜 单项
4.4 设备网关
数据交互通常采用方式： 硬件网关：增加硬件成本，采集的数据稳定性很难保证 脚本程序赋值：执行时效率较低，编写较多脚本赋值程序 易控组态软件: 通过 “设备网关”功能实现 通过将不同设备中需要关联的两个变量同时关联到同一个工程变量，实现它们之 间的直接数据交换 不需编写脚本程序，而且效率大幅提高
第四讲：数据采集和控制
第4讲 数据采集和控制
教学目的要求
• • • 掌握设备通信基础 掌握数据采集与控制的管理和优化 掌握易控的设备网关功能
教学重点
•Hale Waihona Puke • 设备和设备变量的建立 虚拟设备
教学难点：
采集控制现场的输入输出信号
教学方法：
大屏幕投影演示 易控软件操作
时间安排：
1.5学时
4.1 数据采集和控制概述
快捷功能：
易控设备变量和工程变量的分开设计： 工程的上位开发和下位开发分开进行，上位开发不会因下位信息的经常变化 而反复修改，提高工程开发效率 工程变量没有和硬件通道进行绑定，使硬件层与逻辑层隔离 内置设备网关功能 实现通信链路的冗余，是易控网络分布式数据采集的基础
虚拟设备
物理上并不存在的假想硬件，工作过程和真实设备没有区别 主要用于测试及获取一些需要按照规律变化的信号 可以产生多个按照不同规律变化的信号 提供寄存器类型： Increase、 Decrease、 Random、 Sine、 SquareWave、 Static、 Triangle
设备
在现场进行数据采集的硬件产品称为“设备”，易控软件通信的对象。 设备按照设备类型、通信接口类型、生产厂家等分类。
设备类型
PLC、智能仪表、变频器、OPC设备、板卡等
设备属性
设备名称、说明、是否启用、通信状态、通信延时、地址格式、记录
读成功信息、记录写成功信息、通信出错控制等
通信程序
设备通信程序的简称 针对不同类型、厂家和型号的设备，按照设备的特定通信协议编写 实现组态软件和设备之间数据通信能力的软件模块 工程中配置的主要工作是配置不同设备的设备通信驱动程序
虚拟设备的使用： 在工程开发过程中抛弃实际的硬件设备 完成工程的开发任务，在工程调试过程中 再使用实际的设备进行调试。 利用按规律变化的寄存器数值实现一些 特殊的动画效果等。
4.3 通信管理和优化
通信状态监控
通信状态：
反映通道和设备的通信状态 连接一个工程变量，通过变量的数值了解通信是 否正常
及时准确地采集和控制现场数据 开发人员不需要了解现场的通信介质、通信接口、通信协议等久 能够快速建立与设备的连接
用户关注问题：
数据采集的通信速度、稳定性 支持硬件接口的种类 拥有通信协议的数量
4.2 设备通信基础知识
组态软件实现对现场设备的数据采集与控制的条件： 组态软件与现场设备之间要有物理连接 组态软件按照一定的协议与现场设备进行通信 易控组态软件: 对支持的设备提供驱动程序 组态软件不能直接和设备建立连接 设备必须挂接到通道上，在一个通道上可以挂接多个设备
易控通信程序：按照对应设备的名称和通信方式命名，并按照对应设备的类型、生产 厂家、设备型号进行组织管理。
设备变量
与现场设备寄存器对应的变量，也称为“IO变量”。 设备中的一个或多个连续的可读写地址。 易控设备变量：
按照现场设备驱动程序中的要求开发 每种设备的所有寄存器地址几乎都可以使用 建立设备寄存器时根据特点智能屏蔽 属性：寄存器类型、起始地址、单元长度、数据类型、数据库变量、当前值、读写方式、 查询周期、数据转换等
是否启用：
动态启停设备或者通道的通信 连接一个开关型工程变量 在现场设备检修过程中有用，避免监控系统的误操 作导致检修过程中的事故
数据管理和优化
通信出错控制：
连续几次通信失败后重建通道连接 重建通道连接失败后，每隔几分钟尝试打开通道 禁用通道方式：始终尝试连接和经过几小时仍无 法建立连接禁用该通道