数据采集系统的历史与发展

数据采集系统的历史与发展

数据采集系统起始于20设计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，由非熟练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的

灵活性可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专业的系统。

20世纪70年代中后期，随着微型的发展，诞生了采集器，仪表同计算机溶于一

体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自是这一类的

典型代表。这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后

由一台计算机控制。第二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试

任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡在添加的专业的机箱里即可完成

硬件平台中建，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再

添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。20

世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机，单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处

理能力大大加强。

20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事，航

空电子设备及宇航技术，工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能，高可靠性的单片数据采集系统（DAS）。目前有的DAS产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不

同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。该阶段并行总线数据采集系统高速，模块化和即插即用方

向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI,PXI总线系统等，数据位以达到32位总线宽度，采用频率可以达到100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡

式模块，可以充分保证其隐定性急可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域取

得了成功的应用。

串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高。

数据采集系统物理层通信，由于采用RS485双绞线，电力载波，无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的

应用。由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层

的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据采集设备联在一起，以

实现生产环节的在线实时数据采集与监控。

1 数据采集系统的发展与通信协议

施耐德电信公司的Modicom产品早在1978年就推出了世界第一个生产现场控制（PLC）和主机的通信协议modbus，该协议简洁，开放，可靠而逐渐成为事实上的工业标准。1989年推出的世界上第一个对等的工业控制网络modbus plus，实现了数据的高速，实场总线的对比测试中，以太网显示出了明显的优势，使其能够胜任数据采

集和控制对实时性，可靠性，抗干扰性的严格要求。以太网已被证明是未来数据采集

和控制网络发展的趋势，并将极大地速进信息从传感器到管理层的集成。

2 国内外数据采集器的现况

数据采集器是一种具有现场记录，分析功能的设备和现场记录，离线分析机器设

备等状态数据功能的便携式分析仪器。它把安装在机器设备上的震动传感器和过程传

感器等所测得的信号作为为输入，配以各种测量分析技术以及多样化的显示格式所组

成的一个监测系统，主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测和故障诊断等多种

领域。它能和计算机一起组成独立的监测诊断系统，是机器设备的计算机辅助诊断手

段之一。

2.1 国外数据采集器的现状

随着国外微电子技术，计数机技术，测控技术和数字通信系统的发展，目前国外

数据采集技术已经较初期有了很大的发展。从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方便。此外，数据采集

器的特点还反映在如下几个方面：

（1）它即使一台数据采集器，又是一台功能较全的机器状态分析仪，不仅有常用的时域分析和频域FFT分析，而且还可以做倒谱，细化，包络谱和时频

域分析等功能；

（2）它即是采集器，又可以兼做其它仪器来用。如法国迈威公司的moviloc数据采集器，就可作为一台动平衡仪来用，它不但可以做单一平面的动平衡，

还可以做六个平面的动平衡；

（3）存储量大，从低频到高频频域率测量范围宽，能适应机器从低速到高速的各种监测范围需要；

（4）可利用振动传感器或过程传感器或电量传感器等输入多种物理量，如振动加速度，位移，相位，转速，温度，压力，流量，电压，电流，和功率等，

形成多叁数监测系统；

（5）数据采集器配套的软件是以通用窗口的软件为基础，功能较强。一套软件可同时支持数中不同型号与不同档次的数据采集器。

（6）数据采集器已经安装了LCD背光显示屏，并尽量减少了操作键；元器件高度集成化，并减轻机器的重量；采用防水撞击的密封外壳，能适应恶劣的于一身及高抗干扰能力的方向发展。这就对系统前端担任扫描及测量任务的分散式数据采集器提出了更高的要求，同时也速进了分散式数据采集器的发展。

目前，分散式数据采集器正朝着智能化，模块化的发展方向。市场上也出现了不同型号的数据采集器，其基本功能大体相同，经常使用的三级数据采集器的性能比较如下：