计算机监控系统的数据采集与处理.pdf

"计算机监控系统的数据采集与处理" 计算机监控系统的数据采集与处理是指从生产过程中采集物理量，转换成数字量，然后由计算机进行存储、处理、显示或打印，最后实现对生产过程的自动监控。在本文档中，我们将详细介绍数据采集与处理的分类、作用、模拟量的输入与输出通道等内容。 一、数据采集与处理的分类 根据不同的采集方式和处理方法，数据采集与处理可以分为八类： 1. 输入模拟量：将现场具有连续变化特征的电气量和非电气量直接或经过变换后，输入到计算机系统的接口设备的物理量。 2. 输出模拟量：计算机系统接口设备输出的模拟量，水电站中适用的典型参数为 4~20mA 或 0~10VDC。 3. 输入开关量：过程设备的状态或者位置的指示信号，输入到计算机系统接口设备的数字量（即开关量）。 4. 输出开关量：计算机系统接口设备输出的监视或者控制的数字量，在水电站控制中为了安全可靠，一般输出开关量是经过继电器隔离的。 5. 输入脉冲量：过程设备的脉冲信息输入到计算机系统接口设备，由计算机系统进行脉冲检测的一位数字量。 6. 数字输入 BCD 码：将 BCD 码制数字型的输入模拟量输入到计算机系统接口设备，一个 BCD 码输入模拟量一般要占用 16 位数字量输入通道。 7. 数字输入事件顺序记录（SOE）量：将数字输入状态量定义成事件信息量，要求计算机系统接口设备记录输入量的状态变化及其变化发生的精确时间，一般应能满足 5ms 分辨率要求。 8. 外部数据报文：将过程设备或者外部系统的数据信息，以异步或同步报文通过串行口与计算机系统交换数据。 二、模拟量的输入与输出 模拟量的输入与输出通道，是计算机监控系统的一个重要组成部分。模拟量输入通道是将生产过程的模拟量转换成计算机可以识别的二进制数以后，传送给计算机的通道。模拟量输出通道是将计算机发出的控制信息传送给执行机构的通道。 1. 模拟量输入通道 模拟量输入通道一般是由传感器、标度变换器、采样保持器、多路采样切换器、A/D 转换器级控制电路等部分组成。传感器能把现场的非电量转换成电量，例如把控制现场的温度、压力、位移、流量、转速等非电量转换成相应的电信号。变送器能把控制现场的点参量转换成便于进行 A/D 转换的电信号，例如把发电机的电压、电流、有功功率、无功功率、频率转化成 0~5V 或 4~20mA 的电信号，以便 A/D 转换器能对这些电量进行数/模转换。 2. 辅助变换器及低通滤波器 数据采集系统需要从相关的传感器取得信息，但是这些传感器的二次侧电路或者电压量不能适应模/数变换器（即 A/D 转换器）的输入范围要求，故需将电压或电流变换成满足 A/D 转化器量程要求的电压。模拟信号中的高频成分要用低通滤波器滤除，以满足采样定理的要求。而且，被滤除的高频分量的截止频率应低于采样频率的一半。否则会因频域的混叠而产生误差。因此在采样前需要加上低通模拟滤波回路。 3. 采样保持器 所谓采样，就是将一个在时间上连续变化的模拟信号转换成在时间上离散的模拟信号。采样保持器有两方面的作用，首先在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在 A/D 变换器进行转换期间内保持其输出不变。 计算机监控系统的数据采集与处理是对生产过程的自动监控的关键部分。只有通过正确的数据采集与处理，才能实现对生产过程的实时监控和控制。