数据采集与数据处理系统组态与应用程序设计

数据采集与数据处理系统组态与应用程序设计第一页，共44页。第三章数据采集与数据处理数字滤波误差修正超限报警线性化处理标度变换TANGNAN&Dragon2第二页，共44页。第一节数据采集系统结构数据采集与数据处理的任务：采集工艺参数后以数字量的形式进行运算、存储、显示、传送等操作。

单机数据采集系统结构框图TANGNAN&Dragon3第三页，共44页。

数据采集系统程序流程示例

主程序流程图中断子程序流程图TANGNAN&Dragon4第四页，共44页。采样过程傅立叶级数离散信号的频谱图

脉冲函数—δ函数

连续函数TANGNAN&Dragon5第五页，共44页。第二节数字滤波方法特点（1）无需硬件，因此可靠性高，不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。

（2）只要适当改变滤波程序有关参数，就能方便的改变滤波特性，使用方便灵活（3）数字滤波可实现多通道共用。可对低频信号实现滤波等。TANGNAN&Dragon6第六页，共44页。数字滤波器1程序判断法（限幅；限速）2算术平均法3加权平均法4中值法5惯性法TANGNAN&Dragon7第七页，共44页。1.程序判断滤波限幅滤波限速滤波

程序判断滤波适用于变化比较缓慢的参数

TANGNAN&Dragon8第八页，共44页。程序判断滤波if│c(n)-c(n-1)│>△mthenc(n)=c(n-1)限幅滤波效果示意滤波前滤波后TANGNAN&Dragon9第九页，共44页。2.平均值滤波算术平均主要适用于压力、流量等周期性脉动信号的平滑加工，这类信号的特点是信号往往在某一数值范围附近作上、下波动，即干扰是周期性的。

加权平均滤波算术平均滤波TANGNAN&Dragon10第十页，共44页。3.中值滤波y(n)=median(x(n-2),x(n-1),x(n))TANGNAN&Dragon11第十一页，共44页。4.一阶惯性滤波程序流程框图惯性滤波TANGNAN&Dragon12第十二页，共44页。一阶惯性滞后滤波程序清单MOV MUL1_H,COEFF1_HMOV MUL1_L,COEFF1_LMOV MUL2_H,DATA1_HMOV MUL2_H,DATA1_LACALL MULTD MOV BUFF1,PR_HMOV BUFF2,PR_LMOV MUL1_H,COEFF2_HMOV MUL1_L,COEFF2_LMOV MUL2_H,DATA2_HMOV MUL2_H,DATA2_LACALL MULTD CLR CMOV A,PR_H ADD A,BUFF1MOV PR_H,AMOV A,PR_LADDC A,BUFF2MOV PR_L,ATANGNAN&Dragon13第十三页，共44页。第三节线性化处理原因：信号与所代表的物理量不是线性关系例如：差压流量测量p1p2金属铂在0~650℃范围内，有TANGNAN&Dragon14第十四页，共44页。线性化处理方法公式计算法：通过已知的数学表达式计算处理。查表法：内存中建立相应的表格通过查表实现。插值法：分段按直线近似处理TANGNAN&Dragon15第十五页，共44页。第四节误差修正和标度变换

传感器温度误差修正一阶温度误差修正模型零点漂移的修正

测量某种标准信号或已知状态信号，以此修正测量结果1.误差修正TANGNAN&Dragon16第十六页，共44页。2.标度变换一般线性标度变换公式：

？被测参数的起点A0所对应的A/D转换值设定为0，即N0=0,变换式可以改写为：非线性系统：需同时进行线性化处理和标度变化处理原因：1.A/D之前的I/V、前置放大等处理需要恢复；2.A/D之后的二进制数不便于人观察；TANGNAN&Dragon17第十七页，共44页。3.超限报警报警类型动作类型系统报警；高高报警；高报警；低报警；低低报警；……等警铃报警；灯报警；闪烁报警；声报警；画面报警；……等程序示例采样数据A;IfA>A_HHigh_AlarmthenAction1;IfA>A_High_AlarmthenAction2;IfA<A_Low_AlarmthenAction3;IfA<A_LLow_AlarmthenAction4;endTANGNAN&Dragon18第十八页，共44页。第四节监控组态软件计算机控制系统Windows环境下监控层软件通用开发平台面向上位机的监控与数据采集功能支持常见厂家的硬件设备向控制/管理层提供软硬件接口TANGNAN&Dragon19第十九页，共44页。组态软件主要功能设备间进行数据交换；设备数据与计算机图形画面上元素的关联；处理数据报警及系统报警；历史数据库管理；报表的生成和打印输出；具有与第三方程序的接口，方便数据共享。一般组态软件由下列组件组成：图形界面系统、控制功能组件、实时数据库系统、I/O驱动程序。TANGNAN&Dragon20第二十页，共44页。监控组态软件特点（1）延续性和可扩充性硬件设备或结构或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可完成软件的更新；（2）封装性所能完成的功能都包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术；（3）通用性提供底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/ODriver、开放式的数据库和画面制作工具，能完成具有多媒体功能和网络功能的工程。TANGNAN&Dragon21第二十一页，共44页。监控组态软件工作原理TANGNAN&Dragon22第二十二页，共44页。常用监控组态软件WonderwareIntouchIntellutioniFixSeimensWinCC北京亚控：组态王三维力控：力控昆仑通态：MCGSTANGNAN&Dragon23第二十三页，共44页。组态(Configuration)操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置(包括对象的定义、制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程。组态软件可以被看做为“应用程序生成器”，是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台。它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域。工业控制领域是组态软件应用的重要阵地。TANGNAN&Dragon24第二十四页，共44页。监控画面例1:流程画面TANGNAN&Dragon25第二十五页，共44页。监控画面例2:总貌画面TANGNAN&Dragon26第二十六页，共44页。监控画面例3:仪表画面TANGNAN&Dragon27第二十七页，共44页。监控画面例4:调整画面TANGNAN&Dragon28第二十八页，共44页。监控画面例5:调整画面TANGNAN&Dragon29第二十九页，共44页。监控画面例6:实时趋势画面TANGNAN&Dragon30第三十页，共44页。监控画面例7:历史趋势画面时间范围前翻半页后翻半页当前显示在数据库中位置本页时间本页描述时间轴时间轴指示时间显示全部曲线消隐全部曲线TANGNAN&Dragon31第三十一页，共44页。监控画面例8:报警画面TANGNAN&Dragon32第三十二页，共44页。监控画面例9:故障画面TANGNAN&Dragon33第三十三页，共44页。硬件配置组态TANGNAN&Dragon34第三十四页，共44页。数据库组态TANGNAN&Dragon35第三十五页，共44页。控制回路组态TANGNAN&Dragon36第三十六页，共44页。监控画面生成TANGNAN&Dragon37第三十七页，共44页。报表画面生成TANGNAN&Dragon38第三十八页，共44页。报警画面生成TANGNAN&Dragon39第三十九页，共44页。趋势画面生成TANGNAN&Dragon40第四十页，共44页。思考题

下列那些关于一阶惯性数字滤波的结论是正确的？A.在高频段和模拟滤波器特性相近。B.适用于变化较快的采样信号。C.是一种数字低通滤波器。D.有相位滞后作用。答：C，D