1、第第1 1章章 一级标题一级标题第第2 2章章 一级标题一级标题第第3 3章章 一级标题一级标题第第4 4章章 一级标题一级标题第第5 5章章 一级标题一级标题第第6 6章章 一级标题一级标题第第9 9章章 现代检测系统现代检测系统设计实用化技术设计实用化技术 9.1 虚拟仪器虚拟仪器 9.2 现场总线仪表现场总线仪表 9.3 检测系统的智检测系统的智能化和网络化技术能化和网络化技术 9.4 基于数据采集系基于数据采集系统芯片的信号处理系统芯片的信号处理系统实践统实践虚虚 拟拟 仪仪 器器 9.19.1.2 虚拟仪器的构成虚拟仪器的构成9.1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述9.1.3 虚拟检测系
2、统的软件开发平台虚拟检测系统的软件开发平台LabVIEW概述概述虚拟仪器的产生及发展虚拟仪器的产生及发展1虚拟仪器分类虚拟仪器分类 29.1.1编程工具介绍编程工具介绍3基于基于LabVIEW的虚拟仪器的设计的虚拟仪器的设计4虚拟仪器的产生及发展虚拟仪器的产生及发展9.1.1 检测系统的发展过程可分为四个阶段，即模检测系统的发展过程可分为四个阶段，即模拟检测系统、数字化检测系统、以计算机为核心拟检测系统、数字化检测系统、以计算机为核心的自动测试系统和以软件为核心的虚拟检测系统。的自动测试系统和以软件为核心的虚拟检测系统。随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技随着计算机技术、大规模集成电路技
3、术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美国国家仪器公司美国国家仪器公司(National Instruments)(National Instruments)于八于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，随后研制和推出了基于多种总线系统的的概念，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器。虚拟仪器的产生及发展虚拟仪器的产生及发展1虚拟仪器分类虚拟仪器分类9.1.1（1 1）虚拟仪器的发展方向：）虚拟仪器的发展方向：（2 2）虚拟仪器的类型）虚拟仪器的类型 PCPC总线总线
4、插卡型虚拟仪器插卡型虚拟仪器 并行口式虚拟仪器并行口式虚拟仪器 GBIBGBIB总线方式的虚拟仪器总线方式的虚拟仪器 VXIVXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器 PXIPXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器虚拟仪器分类虚拟仪器分类2虚拟仪器的构成虚拟仪器的构成硬件组成硬件组成1软件组成软件组成 29.1.2硬硬 件件 组组 成成9.1.2硬件组成硬件组成1图 9.1.1 虚拟仪器的构成被测信号GPIB仪器串口仪器VXI模块PXI模块PC-DAQ（数据采集卡）计算机计算机及I/O接口设备软件组成软件组成 9.1.2（1 1）文本式编程语言；如）文本式编程语言；如Visual C+Visual
5、C+，Visual Visual BasicBasic，Labwindows/CVILabwindows/CVI等。等。（2 2）图形化编程语言如）图形化编程语言如LabVIEWLabVIEW，HPVEEHPVEE等。等。软件组成软件组成 2 虚拟检测系统的软件开发平台虚拟检测系统的软件开发平台LabVIEW概述概述1 Labview 软件构成软件构成 29.1.3编程工具介绍编程工具介绍3基于基于LabVIEW的虚拟仪器的设计的虚拟仪器的设计4LabVIEW 概概 述述9.1.3LabVIEW概述概述1 美国国家仪器公司（美国国家仪器公司（NINI）推出的虚拟仪器开发平）推出的虚拟仪器开发平
6、台软件台软件LabVIEWLabVIEW，是一种通用编程系统，具有各种各样、，是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIBGPIB、串行仪器、串行仪器控制、数据分析、数据显示数据存储及网络功能。控制、数据分析、数据显示数据存储及网络功能。LabVIEWLabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步等。步等。Labview 软件构成软件构成 9.1.3Labview 软件构成软件构成 2 所有的所有的LabVIEWLabVIEW应用程序均包括前面板（应用程序均包括前面板（front f
7、ront panelpanel）、程序框图（）、程序框图（block diagramblock diagram）以及图标）以及图标/连结连结器器(icon/connector)(icon/connector)三部分。虚拟仪器前面板相当于三部分。虚拟仪器前面板相当于就是标准仪器面板，而虚拟仪器程序框图相当于标准就是标准仪器面板，而虚拟仪器程序框图相当于标准仪器的仪器箱内的组件。在许多情况下，使用虚拟仪仪器的仪器箱内的组件。在许多情况下，使用虚拟仪器可以代替标准仪器。器可以代替标准仪器。编程工具介绍编程工具介绍9.1.3编程工具介绍编程工具介绍3LabVIEWLabVIEW提供了三个模板来编辑虚拟
8、仪器：提供了三个模板来编辑虚拟仪器：工具模板（工具模板（Tools PalettesTools Palettes）控制模板（控制模板（Controls PalettesControls Palettes）功能模板（功能模板（Functions PalettesFunctions Palettes）LabVIEW的虚拟仪器的设计的虚拟仪器的设计9.1.3LabVIEW的虚拟仪器的设计的虚拟仪器的设计4 在在LabVIEWLabVIEW平台下，一个虚拟仪器由两部分组成：平台下，一个虚拟仪器由两部分组成：前面板，程序框图前面板，程序框图(流程图，后面板流程图，后面板)前面板的功能等效于传统统测试仪器
9、的前面板；前面板的功能等效于传统统测试仪器的前面板；程序框图的功能等效于传统测试仪器与前面板相联系程序框图的功能等效于传统测试仪器与前面板相联系的硬件电路，在设计时，要根据硬件部分功能编程。的硬件电路，在设计时，要根据硬件部分功能编程。现场总线仪表现场总线仪表 9.29.2.2 CAN总线系统总线系统9.2.1 现场总线系统概述现场总线系统概述9.2.3 FF总线系统总线系统9.2.4 工业以太网技术工业以太网技术现场总线系统概述现场总线系统概述现场总线技术概述现场总线技术概述1现场总线类型现场总线类型29.2.1现场总线控制系统现场总线控制系统3现场总线技术概述现场总线技术概述9.2.1 现
10、场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备（称为现场总线仪表）之间实现双向串行多节点数字通信系（称为现场总线仪表）之间实现双向串行多节点数字通信系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景具有广泛的应用前景 现场总线技术概述现场总线技术概述1现场总线类型现场总线类型9.2.1 在现场总线的开发和研究过程中，出现了多种实在现场总线的开发和研究过程中，出现了多种实用的系
11、统，每种系统都有自己特定的应用，因而均有用的系统，每种系统都有自己特定的应用，因而均有其各自的结构和特性。在现场总线发展过程中，较为其各自的结构和特性。在现场总线发展过程中，较为突出的现场总线系统有突出的现场总线系统有HARTHART、CANCAN、LonWorkLonWork、PufiBusPufiBus和和FFFF。现场总线类型现场总线类型2现场总线控制系统现场总线控制系统9.2.1 现场总线控制系统通常由三部分组成：现场总线控制系统通常由三部分组成：现场总现场总线仪表、控制器线仪表、控制器 、现场总线线路、现场总线线路 、监控、组态计、监控、组态计算机算机 。现场总线控制系统中的仪表、控
12、制器、计算。现场总线控制系统中的仪表、控制器、计算机都需要通过现场总线网卡、通信协议软件连接到机都需要通过现场总线网卡、通信协议软件连接到网上网上现场总线控制系统现场总线控制系统3CAN总线系统总线系统CAN总线系统的设计总线系统的设计1应用实例应用实例29.2.2CAN总线系统的设计总线系统的设计9.2.2（1 1）硬件电路设计）硬件电路设计 CANCAN遵循遵循ISOISO的标准模型，分为数据链路层和物理层。当前，有的标准模型，分为数据链路层和物理层。当前，有两种两种CANCAN总线器件可供选择：一种是带有片上总线器件可供选择：一种是带有片上CANCAN的微控制器，如的微控制器，如P8XC
13、591/2P8XC591/2、87C196CA/CB87C196CA/CB、MC68376MC68376、PowerPC555PowerPC555等；另外一种是等；另外一种是独立的独立的CANCAN控制器，如控制器，如Philips SJA1000Philips SJA1000、IntelIntel公司公司8252682526以及以及MCP2510(MCP2510(具有具有SPISPI串行外设接口，方便与串行外设接口，方便与MCUMCU微控制器连接微控制器连接)等。等。（2 2）软件设计）软件设计 软件的设计主要包括节点初始化程序、报文发送程序、报文接软件的设计主要包括节点初始化程序、报文发送
14、程序、报文接收程序收程序 以及以及CANCAN总线出错处理程序等等。在初始化总线出错处理程序等等。在初始化CANCAN内部寄存器内部寄存器时注意使得各节点的位速率必须一致，而且接、发双方必须同步。时注意使得各节点的位速率必须一致，而且接、发双方必须同步。报文的接收主要有两种方式：中断和查询接收方式。报文的接收主要有两种方式：中断和查询接收方式。CAN总线系统的设计总线系统的设计1应用实例9.2.2 传统的温度检测方式大都采用模拟温度传感器经过放大、模数转传统的温度检测方式大都采用模拟温度传感器经过放大、模数转换和数据处理等过程来完成。放大器和模数转换电路的性能对测量的换和数据处理等过程来完成。
15、放大器和模数转换电路的性能对测量的精度影响较大，特别是当传感器经过较长距离传输后与信号处理电路精度影响较大，特别是当传感器经过较长距离传输后与信号处理电路连接时，对电路性能要求更高。连接时，对电路性能要求更高。数字温度传感器的信号的处理都在芯片内部完成。芯片在生产时数字温度传感器的信号的处理都在芯片内部完成。芯片在生产时已经进行了数据的线性校正，用户只需使用某种协议从芯片中取出信已经进行了数据的线性校正，用户只需使用某种协议从芯片中取出信号，即可完成精度较高的温度测量，降低了产品的成本，缩短了开发号，即可完成精度较高的温度测量，降低了产品的成本，缩短了开发周期。周期。基于基于CANCAN总线的
16、多点温度检测系统如图总线的多点温度检测系统如图9.2.19.2.1所示，上位机由微机所示，上位机由微机加加CANCAN通信网卡构成，其功能是向下位机的命令发送、接收下位机数通信网卡构成，其功能是向下位机的命令发送、接收下位机数据及数据分析、存储及打印等。下位机由据及数据分析、存储及打印等。下位机由P87C591P87C591单片机、单片机、DS18B20DS18B20等等部分组成。采用部分组成。采用CANCAN协议完成上位机与下位机的数据通信。协议完成上位机与下位机的数据通信。应用实例应用实例2应用实例9.2.2应用实例应用实例2上位机124124P87C591P87C591DS18B20DS
17、18B2088CAN总线图9.2.1 系统结构图CAN总线应用实例9.2.2 传统的温度检测方式大都采用模拟温度传感器经过放大、模数转传统的温度检测方式大都采用模拟温度传感器经过放大、模数转换和数据处理等过程来完成。放大器和模数转换电路的性能对测量的换和数据处理等过程来完成。放大器和模数转换电路的性能对测量的精度影响较大，特别是当传感器经过较长距离传输后与信号处理电路精度影响较大，特别是当传感器经过较长距离传输后与信号处理电路连接时，对电路性能要求更高。连接时，对电路性能要求更高。数字温度传感器的信号的处理都在芯片内部完成。芯片在生产时数字温度传感器的信号的处理都在芯片内部完成。芯片在生产时已
18、经进行了数据的线性校正，用户只需使用某种协议从芯片中取出信已经进行了数据的线性校正，用户只需使用某种协议从芯片中取出信号，即可完成精度较高的温度测量，降低了产品的成本，缩短了开发号，即可完成精度较高的温度测量，降低了产品的成本，缩短了开发周期。周期。基于基于CANCAN总线的多点温度检测系统如图总线的多点温度检测系统如图9.2.19.2.1所示，上位机由微机所示，上位机由微机加加CANCAN通信网卡构成，其功能是向下位机的命令发送、接收下位机数通信网卡构成，其功能是向下位机的命令发送、接收下位机数据及数据分析、存储及打印等。下位机由据及数据分析、存储及打印等。下位机由P87C591P87C59
19、1单片机、单片机、DS18B20DS18B20等等部分组成。采用部分组成。采用CANCAN协议完成上位机与下位机的数据通信。协议完成上位机与下位机的数据通信。应用实例应用实例2FF总线系统总线系统FF总线系统概述总线系统概述1FF总线系统构成总线系统构成29.2.3应用实例应用实例3 FF总线系统概述总线系统概述9.2.3 FF FF总线系统是现场总线基金会总线系统是现场总线基金会(Fieldbus(Fieldbus Foundation)Foundation)推出的总线系统。推出的总线系统。FFFF现场总线是一种现场总线是一种全数字、串行、双向通信协议，是专门针对工业过全数字、串行、双向通信
20、协议，是专门针对工业过程自动化开发的，用于现场设备如变送器、控制阀程自动化开发的，用于现场设备如变送器、控制阀和控制器等的互联。和控制器等的互联。FF总线系统概述总线系统概述1FF总线系统构成总线系统构成9.2.3 FF FF总线提供了总线提供了HlHl和和H2H2两种物理层标准。两种物理层标准。HlHl是用于过程控是用于过程控制的低速总线，传输速率为制的低速总线，传输速率为31.25Kbps31.25Kbps，传输距离为，传输距离为200m200m、450m450m、1200m1200m、1900m1900m四种（加中继器可以延长），可用总线四种（加中继器可以延长），可用总线供电，支持本质安
21、全设备和非本质安全总线设备。供电，支持本质安全设备和非本质安全总线设备。H2H2为高速为高速总线，其传输速率为总线，其传输速率为1Mbps1Mbps（此时传输距离为（此时传输距离为750m750m）或）或2.5bps2.5bps（此时传输距离为（此时传输距离为500m500m）FF总线系统构成总线系统构成2FF总线系统构成总线系统构成9.2.3FF总线系统构成总线系统构成2局域网操作站服务器H1H1H2现场总线124台仪表网桥H2现场总线H1现场总线H1现场总线32台仪表32台仪表图9.2.2 FF现场总线控制系统结构图应用实例应用实例9.2.3应用实例应用实例3 基于基于FFFF总线的远程温
22、度测量系统由热电偶，温度变送器与总线的远程温度测量系统由热电偶，温度变送器与现场总线及计算机网络组成（如图现场总线及计算机网络组成（如图9.2.39.2.3所示）。所示）。下 位 机FF现 场 总 线F F T T 3 0 2 温 度 变 送 器F F T T 3 0 2 温 度 变 送 器F F T T 3 0 2 温 度 变 送 器.热 电 偶热 电 偶热 电 偶.图 9.2.3 基 于 FF总 线 的 远 程 温 度 测 量 系 统上 位 机工业以太网技术工业以太网技术工业以太网技术产生及发展工业以太网技术产生及发展1应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统29.2.4 工业以太网技术产
23、生及发展工业以太网技术产生及发展9.2.4（1 1）现有的控制系统的局限性）现有的控制系统的局限性现有的现场总线标准过多，未能统一到单一标准上来现有的现场总线标准过多，未能统一到单一标准上来不同总线之间不能兼容，无法实现信息的无缝集成不同总线之间不能兼容，无法实现信息的无缝集成由于现场总线是专用实时通信网络，成本较高由于现场总线是专用实时通信网络，成本较高现场总线的速度较低，支持的应用有限，不便于和现场总线的速度较低，支持的应用有限，不便于和InternetInternet信息集成信息集成 （2 2）工业以太网的优势）工业以太网的优势 目前，以太网已经成为目前市场上最受欢迎的通信网络之一，它不
24、仅目前，以太网已经成为目前市场上最受欢迎的通信网络之一，它不仅垄断了办公自动化领域的网络通信，而且在工业控制领域管理层和控制层垄断了办公自动化领域的网络通信，而且在工业控制领域管理层和控制层等中上层网络通信中也得到了广泛应用，并有直接向下延伸应用于工业现等中上层网络通信中也得到了广泛应用，并有直接向下延伸应用于工业现场设备间通信的趋势。场设备间通信的趋势。（3 3）以太网应用于工业控制网络时需要解决的问题）以太网应用于工业控制网络时需要解决的问题建立满足通信一致性和互可操作性的应用层、用户层协议规范建立满足通信一致性和互可操作性的应用层、用户层协议规范网络可用性网络可用性网络安全性网络安全性本
25、质安全与安全防爆技术本质安全与安全防爆技术工业以太网技术产生及发展工业以太网技术产生及发展1应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统9.2.4 电梯群控系统是指在一座大楼内安装一组电梯，并将这组电电梯群控系统是指在一座大楼内安装一组电梯，并将这组电梯与一个中央控制器（计算机）联接起来。该计算机可以采集到梯与一个中央控制器（计算机）联接起来。该计算机可以采集到每个电梯的运行信息，并可向每个电梯发送控制信号。中央控制每个电梯的运行信息，并可向每个电梯发送控制信号。中央控制器对这组电梯进行统一调配，使它们合理地运行，达到提高电梯器对这组电梯进行统一调配，使它们合理地运行，达到提高电梯的整体服务质量、
26、减少能耗的目的。电梯群控系统的所要解决的的整体服务质量、减少能耗的目的。电梯群控系统的所要解决的是一个复杂的，具有非线性、不确定性的多目标随机系统的决策是一个复杂的，具有非线性、不确定性的多目标随机系统的决策问题。问题。应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统2应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统9.2.4应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统2带有Rslinx及Rsview32软件的计算机带有以太网、设备网、控制网、RemoteI/O通讯模块的Contrologix以太网设备网控制网RemoteI/O电梯1电梯2电梯3电梯4图9.2.4 电梯实时监控网络应用实例应用实例电梯群控系统电梯
27、群控系统9.2.4 RSView32 RSView32 网络组态软件通过网络连接软件网络组态软件通过网络连接软件RSLinxRSLinx同支同支持不同网络类型的可编程处理器进行通信，这是上层的控制持不同网络类型的可编程处理器进行通信，这是上层的控制网。网。可编程控制器通过设备网和变频器或可编程控制器通过设备网和变频器或I/OI/O模块进行通信，模块进行通信，这是下层的设备网，它把数字量或模拟量数据上传到可编程这是下层的设备网，它把数字量或模拟量数据上传到可编程控制器使可编程控制器中相对应的地址中的值发生变化或把控制器使可编程控制器中相对应的地址中的值发生变化或把可编程控制器地址中的值通过变频器
28、或可编程控制器地址中的值通过变频器或I/OI/O模块下载到电梯模块下载到电梯模型中，从而实现了模型中，从而实现了RSView32RSView32同电梯模型之间的数据交换即同电梯模型之间的数据交换即实现电梯的实时监控。实现电梯的实时监控。应用实例应用实例电梯群控系统电梯群控系统2检测系统的智能化和网络化技术检测系统的智能化和网络化技术9.39.3.2 智能检测系统的组成智能检测系统的组成9.3.1 检测技术发展趋势检测技术发展趋势9.3.3 智能检测系统的网络化技术智能检测系统的网络化技术检测技术发展趋势检测技术发展趋势9.3.1 自自2020世纪世纪7070年代微处理器诞生以来，计算机技术得到
29、了迅猛发展。年代微处理器诞生以来，计算机技术得到了迅猛发展。利用微型计算机的记忆、存储、数学运算、逻辑判断和命令识别等功利用微型计算机的记忆、存储、数学运算、逻辑判断和命令识别等功能，发展了微型计算机化仪器和自动测试系统。并且微型计算机与电能，发展了微型计算机化仪器和自动测试系统。并且微型计算机与电子测量的结合，使测量系统在测量原理与方法、仪器设计、仪器使用子测量的结合，使测量系统在测量原理与方法、仪器设计、仪器使用和故障检修方面都产生了巨大变化，出现了智能仪器、基于总线及网和故障检修方面都产生了巨大变化，出现了智能仪器、基于总线及网络的新型测量仪器。络的新型测量仪器。其主要特点是：其主要特点
30、是：（1 1）测量过程软件控制）测量过程软件控制（2 2）智能化数据处理）智能化数据处理（3 3）高度的灵活性）高度的灵活性（4 4）实现多参数检测与信息融合）实现多参数检测与信息融合 （5 5）测量速度快）测量速度快（6 6）智能化功能强）智能化功能强智能检测系统的组成智能检测系统的组成概述概述1智能检测系统设计要求智能检测系统设计要求29.3.2应用实例应用实例3概述概述9.3.2概述概述1 智能检测系统以微处理器为核心，通过总线智能检测系统以微处理器为核心，通过总线及接口与及接口与I IO O通道及输入输出设备相连。通道及输入输出设备相连。智能仪器的软件部分主要包括系统监控程序、智能仪器
31、的软件部分主要包括系统监控程序、测量控制程序以及数据处理程序等。测量控制程序以及数据处理程序等。智能检测系统设计要求智能检测系统设计要求9.3.2智能检测系统设计要求智能检测系统设计要求2（1 1）硬件要求）硬件要求简化电路设计简化电路设计低功耗设计低功耗设计通用化、标准化设计通用化、标准化设计可扩展性设计可扩展性设计采用通用化接口采用通用化接口（2 2）软件要求）软件要求优化界面设汁，方便用户使用优化界面设汁，方便用户使用使用编制、修改、调试、运行和升级方便的应用软件使用编制、修改、调试、运行和升级方便的应用软件 丰富软件功能丰富软件功能 应应 用用 实实 例例9.3.2应用实例应用实例3
32、由采用由采用I2CI2C飞利浦公司带有总线的单片机飞利浦公司带有总线的单片机P87LPC764P87LPC764组成的多组成的多路温度测量系统，以路温度测量系统，以I2CI2C总线器件作为外围设备，比传统的单片机总线器件作为外围设备，比传统的单片机温度测量系统使用器件少，可靠性较高，运行速度快温度测量系统使用器件少，可靠性较高，运行速度快DS1621DS1621DS1621SAA1064SAA1064SAA1064图9.3.1 系统结构图单片机P87LPC764智能测系统的网络化技术智能测系统的网络化技术网络化测量系统的构成网络化测量系统的构成 1应用实例应用实例 远程流量测量系统远程流量测量
33、系统29.3.3网络化测量系统的构成网络化测量系统的构成 9.3.3网络化测量系统的构成网络化测量系统的构成 1 网络化测量系统包含数据采集、数据分析和数据表示三个模块，并网络化测量系统包含数据采集、数据分析和数据表示三个模块，并分别在测量节点、测量分析服务器和测量浏览器中实现，如图分别在测量节点、测量分析服务器和测量浏览器中实现，如图9.3.39.3.3所所示：示：1 1）测量节点是能在网络中单独使用的数据采集设备。这些测量节点可）测量节点是能在网络中单独使用的数据采集设备。这些测量节点可以实现数据采集功能，并具有一定的数据分析功能，可以将原始数据或以实现数据采集功能，并具有一定的数据分析功
34、能，可以将原始数据或分析后的数据信息发布到网络中。分析后的数据信息发布到网络中。2 2）测量服务器是一台网络中的计算机，它能够管理大容量数据通道、）测量服务器是一台网络中的计算机，它能够管理大容量数据通道、进行数据记录和数据监控，用户也可用它们来存储数据并对测量结果进进行数据记录和数据监控，用户也可用它们来存储数据并对测量结果进行分析处理。行分析处理。3)3)测量浏览器是一台具有浏览功能的计算机，用来察看测量节点或测测量浏览器是一台具有浏览功能的计算机，用来察看测量节点或测量服务器所发布的测量结果或经过分析的数据量服务器所发布的测量结果或经过分析的数据网络化测量系统的构成网络化测量系统的构成
35、9.3.3网络化测量系统的构成网络化测量系统的构成 1基于计算机总线的仪表I/O接口模块测量服务器测量浏览器以太网应用实例应用实例 远程流量测量系统远程流量测量系统9.3.3应用实例应用实例 远程流量测量系统远程流量测量系统2（1 1）系统组成）系统组成 远程流量测量系统由电磁流量计，远程流量测量系统由电磁流量计，FC2000-IAEFC2000-IAE流量计算转流量计算转换单元，压力温度补偿装置及计算机网络设备组成，如图换单元，压力温度补偿装置及计算机网络设备组成，如图9.3.49.3.4所示。所示。（2 2）系统功能实现）系统功能实现 对网络中对网络中FC2000-IAEFC2000-IA
36、E流量计算转换单元进行组态。流量计算转换单元进行组态。运行诊断程序确定系统内各个设备工作正常后由上位机发出运行诊断程序确定系统内各个设备工作正常后由上位机发出指令进行流量信号采集，内部根据实际流量与现场压力温度的指令进行流量信号采集，内部根据实际流量与现场压力温度的函数关系进行补偿运算。函数关系进行补偿运算。经过经过FC2000-IAEFC2000-IAE流量计算转换单元处理后的流量信号通过流量计算转换单元处理后的流量信号通过RS232RS232、RS485RS485接口及网络适配器连接到局域网上，并将信息发接口及网络适配器连接到局域网上，并将信息发送至上位机进行显示、存储。同时信息也可发送至
37、送至上位机进行显示、存储。同时信息也可发送至WebWeb浏览器浏览器通过通过InternetInternet实现信息共享。实现信息共享。应用实例应用实例 远程流量测量系统远程流量测量系统9.3.3应用实例应用实例 远程流量测量系统远程流量测量系统2管理计算机厂区局域网INTERNETWed浏览器管道流量计压力计压力计温度计流量计温度计FC2000-IAE流量计算转换单元适配器 基于数据采集系统芯片的信号基于数据采集系统芯片的信号处理系统实践处理系统实践CS5531/32/33/34系列芯片简介系列芯片简介1内部结构内部结构29.4典型应用典型应用3CS5531/32/33/34系列芯片简介系列
38、芯片简介9.4CS5531/32/33/34系列芯片简介系列芯片简介11 1、CS5531/32/33/34CS5531/32/33/34系列芯片美国系列芯片美国CRYSTALCRYSTAL公司最新公司最新-模数转换器模数转换器,由由于运用了电荷平衡技术于运用了电荷平衡技术,其性能可以达到其性能可以达到2424位位,内部有一个极低噪声增益内部有一个极低噪声增益可选的载波稳定仪表放大器和一个可选的载波稳定仪表放大器和一个4 4阶阶-调制器调制器,三线串行接口三线串行接口,可直可直接与单片机连接接与单片机连接,非常适合测量称重传感器输出的直流毫伏信号。具有非常适合测量称重传感器输出的直流毫伏信号。
39、具有动态范围宽动态范围宽,电源配置灵活电源配置灵活,体积小体积小,功耗低功耗低,抗干扰能力强等特点。抗干扰能力强等特点。2 2、这类转换器提供双通道、这类转换器提供双通道(CS5531/32)(CS5531/32)或或4 4通道通道(CS5533/34)(CS5533/34)装置，同时装置，同时包括一个超低噪音、用斩波器稳定的仪器放大器包括一个超低噪音、用斩波器稳定的仪器放大器(6 nV/Hz 0.1 Hz)(6 nV/Hz 0.1 Hz)。该放大器可选择该放大器可选择1 1倍、倍、2 2倍、倍、4 4倍、倍、8 8倍、倍、1616倍、倍、3232倍和倍和6464倍增益。这种倍增益。这种A/D
40、A/D转换器还包括一个转换器还包括一个4 4阶阶Delta-SigmaDelta-Sigma调制器，以及一个可提供调制器，以及一个可提供2020个可选输个可选输出频率的数字滤波器，其每秒采样率（出频率的数字滤波器，其每秒采样率（SPSSPS）分别为）分别为6.256.25、7.57.5、12.512.5、1515、2525、3030、5050、6060、100100、120120、200200、240240、400400、480480、800800、960960、16001600、19201920、32003200和和 3840(MCLK=4.9152 3840(MCLK=4.9152 兆赫兆
41、赫)。CS5531/32/33/34系列芯片简介系列芯片简介9.4CS5531/32/33/34系列芯片简介系列芯片简介1 为实现与微控制器的联接，这种转换器包括一为实现与微控制器的联接，这种转换器包括一个带连续时钟施密特触发个带连续时钟施密特触发(SCLK)(SCLK)输入的单相输入的单相3 3线串行线串行接口接口(兼容兼容SPISPI和和Microwire)Microwire)。高动态范围、可编程。高动态范围、可编程输出率和灵活的供电选择使该输出率和灵活的供电选择使该A/DA/D转换器成为电子秤转换器成为电子秤和过程控制设备的理想芯片。和过程控制设备的理想芯片。内部结构内部结构9.4内部结构内部结构2主要包括：多路选择器、增益可编程仪表放大器、主要包括：多路选择器、增益可编程仪表放大器、4 4阶微分阶微分-调调制器、串行接口、校准制器、串行接口、校准SRAMSRAM与控制逻辑、时钟发生器等。与控制逻辑、时钟发生器等。典典 型型 应应 用用9.4典型应用典型应用31 1、典型的测量电路接口、典型的测量电路接口2 2、基于、基于USBUSB和和LABVIEWLABVIEW的便携式数据采集方案的便携式数据采集方案
