脉冲式电表的数据采集器设计毕业论文

脉冲式电表的数据采集器设计毕业论文

1 前言

本章主要说明设计脉冲式电表的数据采集器的目的、意义、围以及技术要求，在设计过程中遇到的主要问题以及解决方案。

1.1脉冲式电表设计的目的

计算机的普及应用为自动化管理及自动控制创造了条件。如果将目前变电站、供电所及发.电厂使用的感应式电表改造一番，使其能输出电能脉冲，就与计算机配套使用，进行自动检测、自动记录、自动控制。这样一方面大大减轻变电站值班人员的劳动强度;另一方面还可消除人工记录时的人为错误和计算错误。

1.2数据采集器设计的意义

数据采集器属于信息科学的一个重要分支，它是以传感器技术、信号检测和处理技术、电子技术、计算机科学等技术为基础形成的一门综合应用技术学科。人类从诞生开始就离不开信息活动，但是信息真正成为科学研究对象并发展成为一门科学，确是始自20世纪40年代中期。发展至今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。数据采集是工业控制的基础部分，无论是集中式数字控制系统、集散式控制系统、还是现场总线控制系统，都必须首先将多个地点的诸如温度、湿度。统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。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，技术先进国家的数据采集技术已经在军事、航空、电子设备、宇航技术及工业等领域被广泛应用。随着现场总线技术和网络技术的发展，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，可以更好地实现生产环节的在线实时数据采集与监控。而在本文中，脉冲式电表的数据采集器，依旧有着至关重要得作用。最简单来说，它可以使脉冲式电表的使用变得更加的完善。

1.3脉冲式电表（功能、组成、对比其他类型电表优势）

脉冲电能表为综合自动化变电站、远程自动化监测提供了采集电能、负荷监控、数据传输等方面的功能。

脉冲电能表主要由电能测量部件和脉冲装置两大部分组成。电能测量部件即为感应式电能表；脉冲装置包括脉冲采样信号发生电路和脉冲输出电路两部分。

脉冲电表是通过累积脉冲来计量电能的，脉冲指示灯不会常亮，只会闪烁，而且闪烁快慢根据负荷大小确定。脉冲电表灵敏度很高，家中电器指示灯亮都会计量电能。

1.4数据采集器（功能、组成、种类及各自优缺点对比）

数据采集器具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。

它具有微处理器，数据采集模块，读写存储器（RAM）、键盘、屏幕显示器、与计算机接口、A/D转换接口、D/A转换电路、V/I电路。

数据采集器可分为两种：

2.1批处理数据采集器

离线式工作，数据批量采集器后，通过USB线或串口数据线跟计算机进行通信。

数据采集器装有一个嵌入式操作系统（各个生产厂家独立研制开发，互不兼容），应用程序需要在操作系统上独立开发。

采集器带独立置存、显示屏及电源。

目前这种数据采集器已经用的很少，主要是缺乏数据处理能力，和移动工作的能力（只能通过USB和电脑有线连接）。

（2）工业数据采集器

数据采集器通过无线网络（WIFI,GPRS或Bluetooth）时时连接到本地应用软件数据库，数据进行时时更新。

数据采集器装有一个WINCE、windows mobile或andrios操作系统，置无线通讯模块（WIFI,GPRS或Bluetooth）。

采集器带独立置存、显示屏及电源。

2.1设计重点

脉冲式电表的数据采集器，适用围要广，效率要高，时间要久。

2.2 数据采集器总体结构规划

虽然基于CAN线技术的实时运行控制在典型控制系统中已经实现，但是这些控制系统在国诸多领域的运用中，控制功能仍然由上位机完成，没有达到控制功能的彻底分散，如果上位机出现故障，整个控制系统将不能正常工作，系统运行的危险仍然集中在上位机。没有完全发挥现场总线的优点。为此，本文将液位控制功能下放给智能数据采集器，真正地做到危险分散化。实现现代工业控制思想的核心“分散控制，集中监控”。

2.3数据采集器总体功能分析

智能数据采集器中数据采集模块，主要完成模拟信号输入到数字信号的转换即将现场传感器(PT100热阻、压力变送器等)测得的信号转化为数字信号后送入单片机，在单片机中经过运算处理后，形成控制信号。控制信号再经D/A转换器返送至调节阀，通过调节调节阀的开度实现控制。数据采集器中的CAN通讯模块，主要完成CPU与CAN现场总线之间的数据传输。即通过CAN通讯模块使不同的数据采集器之间相互通信，并将需要监控的信号送到CAN总线上，总线上其它智能数据采集器或根据事先设计好的验收码和屏蔽码，来判断是否接收该信息。传送到的信息，可以通过监控软件进行显示、控制、记录。同时CAN通讯模块还负责将接收的数据和控制参数传送给数据采集器。即系统的控制参数由CAN通讯模块通过设定。初始化

与PID调节等功能由数据采集模块完成。同时所有的状态信息在线的通过CAN通讯模块传送至上位机进行监控，并可以根据需要在线修改控制参数。

2.4设计方法

数据采集器硬件设计

该数据采集器为本安型设计并经防爆和性能测试，由无线通信电路、数字显示电路、自动复位电路、大容量存储电路、电源管理电路和时钟电路组成。

无线通信电路

该电路采用FC-201SP 微功率无线数传模块，该模块具有无

需申请频点、高抗干扰能力与低误码率、传输性能优良、低功耗、

高可靠性，体积小，重量轻等特点。该电路实现了与井下压力检

测主机、地面通信接口之间的数据传输，并通过数据通信指示灯

指示数据传输是否正在进行。

数字显示电路

四位数码管显示采集器的工作状态，指示数据传输过程中是

否有错误数据。

自动复位电路

防止单片机死机或跑飞问题，提高数据采集器工作的可靠性和稳定性大容量存储电路

该电路采用大容量存储器M25P16 实现数据存储，在该存储

器中可存储2 天的压力数据。M25P16 是一个16Mbit（2M×8）的

串行Flash 存储器，有先进的写保护机制，通过高速SPI 兼容总线

进行读取。可以用页编程指令进行页写操作，一次可写1~256 字