传感器数据分布式测量系统的制作方法

本实用新型属于控制测量设备技术领域，具体涉及一种传感器数据分布式测量系统。

背景技术：

在自动化控制领域，通常使用plc实现对电机、阀门等的控制，使用基于pxi构架的采集仪器对传感器数据进行高速采集。但是当整套系统中数字和模拟量控制点、传感器测点不断增多，且分布不集中。各控制点、测点离主控室较远的情况下，若分别采用两套系统应用于控制和测量，则随着测控点不断增加，模拟线缆数量及长度的增长，电缆成本急剧增加，施工难度增加，维护性和扩展性急剧下降。因此需要一种测控系统同时实现控制及高速采集功能，适用于测控点数量多且分散、各点与主测控室距离较远的高速采样应用场景的自动化分布式测控系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种可靠性高、采样率高、扩展性好且方便移动的传感器数据分布式测量系统。

为实现上述目的，本实用新型所设计的传感器数据分布式测量系统，包括主控上位机及两套compact-rio硬件测控设备；主控上位机包括主机和主系统网口，每套compact-rio硬件测控设备均包括compact-rio控制器及均与compact-rio控制器相连的传感器信号输入接口、compact-rio控制信号输出接口、第一分系统网口和第二分系统网口；

其中，第二个compact-rio硬件测控设备的第一分系统网口连接第一个compact-rio硬件测控设备的第二分系统网口，第二个compact-rio硬件测控设备的第二分系统网口为扩展网口，第一个compact-rio硬件测控设备的第一分系统网口连接上位机的主系统网口。

进一步地，所述主机还连接有usb接口。

进一步地，所述主机还连接有dp显示输出接口。

进一步地，所述主机还连接有和数据存储器。

进一步地，所述主系统网口、第一分系统网口和第二分系统网口均为rj45网口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型传感器数据分布式测量系统用于测控点多且分散、测控点与主测控室距离较远的控制及高速采样应用场景，具有控制稳定性高、采样率高、小型化、扩展性好、可移动等特点；

另外，采用pci总线协议数据通讯，模块化设计方便拓展；分系统与主系统、分系统与分系统系统之间仅由以太网线连接，分系统内控制器模块、传感器数据采集模块、控制输入输出模块可拆卸端子，方便单个分系统移动。

附图说明

图1为本实用新型传感器数据分布式测量系统布置示意图。

其中：1—上位机、1.1—主机、1.2—主系统网口、1.3—usb接口、1.4—dp显示输出接口、1.5—数据存储器；

2—compact-rio硬件测控设备、2.1—compact-rio控制器、2.2—传感器信号输入接口、2.3—compact-rio控制信号输出接口、2.4—第一分系统网口、2.5—第二分系统网口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示传感器数据分布式测量系统，包括置于主控室内的主控上位机1及两套分别置于两个测控点的compact-rio硬件测控设备2；主控上位机1包括主机1.1(配置为intelx86处理器，预装windows操作系统，具备pc的基本功能)和主系统网口1.2，每套compact-rio硬件测控设备2均包括compact-rio控制器2.1及均与compact-rio控制器2.1相连的传感器信号输入接口2.2、compact-rio控制信号输出接口2.3、第一分系统网口2.4和第二分系统网口2.5。

其中，主系统网口1.2为主机1.1的以太网通信端，传感器信号输入接口2.2为compact-rio控制器2.1的传感器数据输入端，compact-rio控制信号输出接口2.3为compact-rio控制器的控制信号i/o通信端，第一分系统网口2.4和第二分系统网口2.5为compact-rio控制器2.1的两个以太网通信端。

同时，第二个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4连接第一个compact-rio硬件测控设备2的第二分系统网口2.5，第二个compact-rio硬件测控设备2的第二分系统网口2.5为扩展网口，第一个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4连接上位机1的主系统网口1.2。

compact-rio为美国国家仪器(ni)公司生产的一款可重新配置的嵌入式测控系统。

另外，主机1.1还连接有usb接口1.3、dp显示输出接口1.4和数据存储器1.5，usb接口1.3用于连接人机设备，dp显示输出接口1.4用于连接显示器。主系统网口1.2、第一分系统网口2.4和第二分系统网口2.5均为rj45网口。

每个测控点的各种传感器数据均可以通过每个测控点范围内compact-rio硬件测控设备2对应的传感器信号输入接口2.2接入到compact-rio控制器2.1，每个测控点的各种模拟和数字控制设备，如流量计和阀门，可以通过每个测量点范围内compact-rio控制信号输出输出接口2.3接入到compact-rio控制器2.1。主机1和compact-rio硬件测控设备2之间的通讯距离超过300m，建议通过光电转换，以光纤线缆传输以太网信号。

本实用新型中模拟和数字控制可分为手动和自动控制两类，可通过软件“模式切换”按钮切换；手动控制模式下可针对某个或某几个设备单独设置控制参数实施作用；自动控制模式下可针对不同需求设定控制时序，使设备按时序自动运行；在每一种控制模式下，可同时监测控制设备反馈输入状态，针对不同状态触发相应反馈动作。

数据采样可分为软件触发和硬件触发两类，软件触发通过软件界面“自测”按钮启动数据采样；硬件触发则是测量软件界面点击“开始试验”按钮，此时后台程序开始等待控制系统数字输出模块发送高电平上升沿零位信号触发数据采集，测量系统接收到触发源数字信号后，启动数据采样。

本实用新型上位机1运行软件实现控制和测量的终端输入输出功能。可通过软件“模式切换”按钮切换手动和自动模式；手动控制模式下可针对某个或某几个设备单独设置控制参数实施作用；自动控制模式下可针对不同需求设定控制时序，使设备按时序自动运行，该时序可保存至数据存储器1.5，方便后续调用和更改；在每一种控制模式下，可同时监测控制设备反馈输入状态，针对不同状态触发相应反馈动作。

主机1.1将处理后的控制信号通过主系统网口1.2传输到第一个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4和第一个compact-rio硬件测控设备2的compact-rio控制器2.1，同时控制信号通过第一个compact-rio硬件测控设备2的第二分系统网孔转输到第二个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4和第二个compact-rio硬件测控设备2的compact-rio控制器2.1，最终通过所有compact-rio控制器2.1将控制信号传输到compact-rio控制信号输出输出接口2.3对设备进行控制。

整个控制过程可以实现双向通讯，控制设备反馈输入信号通过compact-rio硬件测控设备2中的compact-rio控制信号输出输出接口2.3、compact-rio控制器2.1、第一分系统网口2.4、第二分系统网口2.5和主系统网口1.2传输至主机进行显示和相应连锁操作。

第二个compact-rio硬件测控设备2中的compact-rio传感器信号输入接口2.2实时采集接入的传感器的传感器数据，compact-rio控制器2.1将该传感器数据转换成互联网信号后，通过第二个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4和第一个compact-rio硬件测控设备2的第二分系统网口2.5传输到第一个compact-rio硬件测控设备2的compact-rio控制器2.1，compact-rio控制器2.1将该传输数据继续通过第一个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4和主系统网口1.2传输给主机1.1；

第一个compact-rio硬件测控设备2的compact-rio传感器信号输入接口2.2实时采集接入的传感器的传感器数据，第一个compact-rio硬件测控设备2的compact-rio控制器2.1将采集的该传感器数据通过第一个compact-rio硬件测控设备2的第一分系统网口2.4和主系统网口1.2传输给主机1.1；

主机1.1将已采样到的传感器电流值换算成相应的物理量值，将数值以曲线的形式在显示器中进行实时显示。显示曲线的同时，可以选择数据是否记录，记录的输出存储在数据存储器1.5中，当记录完成后，主机1.1可调用已记录数据生成图表，实现波形分析、特征值计算等功能(首先对传感器电信号数值进行换算，转换为传感器类型相应的测量数值。软件中波形显示控件以时间为横轴实时显示测量数值变化。测量数据可选excel、txt等文件格式进行保存，以便后期分析，如需对已保存数据进行分析，软件可调用已记录数据，生成波形图表对数值、趋势进行分析判断，图表中可对比显示多个曲线。可选定时间区间，对该区间内测量数据特征值进行计算)。