华中科技大学：《计算机分散控制系统》课程教学资源（PPT课件）第六章 数据采集系统

《计算机分散控制糸统》 第六章 数据采集系统 Data Acquisition System 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 1 数 据 采 集 系 统 第六章 Data Acquisition System

《计算机分散控制糸统》 第一节计算机数据采集系统发展概况 采用计算机对生产过程进行监视和测量的系统,一般称 为数据采集系统( Data Acqui! sition System简称DAS),或称为 计算机安全监视系统、计算机信息处理系统、数据采集监视 和处理系统等。 国外最早应用计算机对生产过程进行监视和测量在60年代 初期,据统计,1968年时美国在火电厂应用计算机已多达190 多台,其中70%左右为纯粹的DAS系统,30%左右除DAS系统 以外,少部分具有的运行控制功能 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 2 第一节 计算机数据采集系统发展概况 采用计算机对生产过程进行监视和测量的系统，一般称 为数据采集系统 (Data Acquisition System 简称DAS)，或称为 计算机安全监视系统、计算机信息处理系统、数据采集监视 和处理系统等。 国外最早应用计算机对生产过程进行监视和测量在60年代 初期，据统计，1968年时美国在火电厂应用计算机已多达190 多台，其中70%左右为纯粹的DAS系统，30%左右除DAS系统 以外，少部分具有的运行控制功能

《计算机分散控制糸统》 我国最早从60年代中期开始对计算机在电厂中的应用进 行了试点。 七五”期间设计和建设的200MW、300MW 500MW共90台机组、均推广应用了数据采集系统。与此同时 某些更新改造的200MW及以上机组,有9台机组已加装数据 采集系统。上述数据采集系统系统中,国产系统有78套,占 总数的79%。 “八五”以后,成套进口机组基本上都随主机进口了 DCS,国内设计的300MW及以上的机组也都逐步采用引进或 中外合作生产的DCS,数据采集系统作为DCS不可缺少的 个重要的子系统。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 3 我国最早从60年代中期开始对计算机在电厂中的应用进 行了试点。 “七五”期间设计和建设的200MW、 300MW、 500MW共90台机组、均推广应用了数据采集系统。与此同时， 某些更新改造的200MW及以上机组，有9台机组已加装数据 采集系统。上述数据采集系统系统中，国产系统有78套，占 总数的79%。 “八五”以后，成套进口机组基本上都随主机进口了 DCS，国内设计的300MW及以上的机组也都逐步采用引进或 中外合作生产的DCS，数据采集系统作为DCS不可缺少的一 个重要的子系统

《计算机分散控制糸统》 早期的DAS受当时硬件和软件水平的限制,其功能比较 简单,人机联系手段(数码管和扳键)也比较落后,这些系 统往往采用机器语言或汇编语言编程,完成简单的数据采集 报警、计算和显示功能。实际上只能起到巡回检测的作用。 高性能小型计算机的出现以及外部设备的发展,DAS系 统的功能得到进一步的完善,除完成上述各项功能外,还能 进行比较复杂的运算和数据处理。随着大容量存贮器、打印 机、屏幕显示器的发展,人机联系方式和手段发生了根本性 的变革。这时的DAS系统已经成为具有一定的综合信息处理 能力、能够有选择地为运行人员提供信息的、以CRT显示装 置为中心的信息系统。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 4 早期的DAS受当时硬件和软件水平的限制，其功能比较 简单，人机联系手段（数码管和扳键）也比较落后，这些系 统往往采用机器语言或汇编语言编程，完成简单的数据采集、 报警、计算和显示功能。实际上只能起到巡回检测的作用。 高性能小型计算机的出现以及外部设备的发展，DAS系 统的功能得到进一步的完善，除完成上述各项功能外，还能 进行比较复杂的运算和数据处理。随着大容量存贮器、打印 机、屏幕显示器的发展，人机联系方式和手段发生了根本性 的变革。这时的DAS系统已经成为具有一定的综合信息处理 能力、能够有选择地为运行人员提供信息的、以CRT显示装 置为中心的信息系统

《计算机分散控制糸统》 随着微处理机的出现及其技术的不断发展,对DAS系统 产生了巨大的影响。今天的高档微处理机在各方面都已超过 了过去的小型机。因此,以微处理机构成的DAS系统越来越 多 随着计算机网络技术的发展,DAS系统的结构正由过去 的集中式结构转向分布式结构,尤其是进入80年代以后DCS 迅速发展,DAS作为DCS中的一个子系统,在可靠性、可扩 性、灵活性和经济性等方面具有更多优点。 随着开放式计算机系统的进一步开发与应用,大屏幕显 示器的逐步推广,现场总线、智能变送器、过程智能ⅠO网络 的发展,DAS无疑将随DCS一起,跨上更高一个台阶。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 5 随着微处理机的出现及其技术的不断发展，对DAS系统 产生了巨大的影响。今天的高档微处理机在各方面都已超过 了过去的小型机。因此，以微处理机构成的DAS系统越来越 多。 随着计算机网络技术的发展，DAS系统的结构正由过去 的集中式结构转向分布式结构，尤其是进入80年代以后DCS 迅速发展，DAS作为DCS中的一个子系统，在可靠性、可扩 性、灵活性和经济性等方面具有更多优点。 随着开放式计算机系统的进一步开发与应用，大屏幕显 示器的逐步推广，现场总线、智能变送器、过程智能I/O网络 的发展，DAS无疑将随DCS一起，跨上更高一个台阶

《计算机分散控制糸统》 第二节计算机数据采集系统的基本结构 计算机数据采集系统,可采用小型机、单台微型机 或多台微型机构成 在此,分别讨论这三种系统的结构及特点。 一.小型计算机数据采集系统 以小型计算机构成的典型数据采集系统如图所示。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 6 第二节 计算机数据采集系统的基本结构 计算机数据采集系统，可采用小型机、单台微型机、 或多台微型机构成。 在此，分别讨论这三种系统的结构及特点。 一. 小型计算机数据采集系统 以小型计算机构成的典型数据采集系统如图所示

《计算机分散控制糸统》 内存总线 I/O总线 内 CPU 外存 存 工程师/程序员操作台 处理器 打印机 CRT和键盘 模拟量Ⅳo 被控对象 运行人员操作台 开关量I/O 打印机 -LE 脉冲量输入 CRT和功能键盘 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 7 内 存 CPU I/O 处理器 CRT和键盘 打印机 CRT和功能键盘 打印机 运行人员操作台 工程师/程序员操作台 外存 内存总线 I/O总线 被 控 对 象 模拟量I/O 开关量I/O 脉冲量输入

《计算机分散控制糸统》 系统特点: 1.系统与外部或外设交换的信息可以由IO处理机进行处理, 加快了IO处理速度,提高了外设与主机之间工作的并彳 程度。 2.小型计算机具有较高的运算速度和处理能力,可以进行大量 的、复杂的运算和数据处理,因此,规模比较大和运算比 较复杂的DAS可以采用小型机构成系统。 3.小型计算机具有比较强的外部设备驱动能力,可以满足各种 不同层次的数据处理要求。 4.小型计算机一般配有比较完善的指令系统,而且能够支持 多种高级语言,具有更加完善的操作系统和应用软件。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 8 1. 系统与外部或外设交换的信息可以由I/O处理机进行处理， 加快了I/O处理速度，提高了外设与主机之间工作的并行 程度。 系统特点： 4. 小型计算机一般配有比较完善的指令系统，而且能够支持 多种高级语言，具有更加完善的操作系统和应用软件。 2. 小型计算机具有较高的运算速度和处理能力，可以进行大量 的、复杂的运算和数据处理，因此，规模比较大和运算比 较复杂的DAS可以采用小型机构成系统。 3. 小型计算机具有比较强的外部设备驱动能力，可以满足各种 不同层次的数据处理要求

《计算机分散控制糸统》 二.微型计算机数据采集系统 以微型计算机构成的数据采集系统如图所示。 模拟量I/O RAM CPU ROM 控对象 开关量I/O 线 打印机 脉冲量输入 外设接口 CRT和键盘 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 9 二. 微型计算机数据采集系统 以微型计算机构成的数据采集系统如图所示。 ROM Monitor CRT和键盘 打印机 RAM CPU 被 控 对 象 模拟量I/O 开关量I/O 脉冲量输入 总 线 外 设 接 口

《计算机分散控制糸统》 系统特点: 1.结构简单、易于实现,能满足中、小规模DAS的要求; 2.微机比小型机对环境的要求较低,能在较恶劣环境下工 作 3.微机价格低廉,可降低DAS的投资,较小的系统也可采 用 4.采用微机的DAS可作为分布式DAS的基础,进一步扩充。 5.微机的应用基础好,各种/O模板及应用软件都比较齐全, 便于使用,便于维修。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 《计算机分散控制系统》 2021/2/24 10 系统特点： 1. 结构简单、易于实现，能满足中、小规模DAS的要求； 2. 微机比小型机对环境的要求较低，能在较恶劣环境下工 作； 3. 微机价格低廉，可降低DAS的投资，较小的系统也可采 用； 4. 采用微机的DAS可作为分布式DAS的基础，进一步扩充。 5. 微机的应用基础好，各种I/O模板及应用软件都比较齐全， 便于使用，便于维修