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傳感器背后的數(shù)據(jù)采集模塊與PLC的區(qū)別了解嗎
來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2018/7/16

數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。數(shù)據(jù)采集模塊由傳感器、控制器等其它單元組成。數(shù)據(jù)采集卡,數(shù)據(jù)采集模塊,數(shù)據(jù)采集儀表等,都是數(shù)據(jù)采集工具。

簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)采集模塊基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺(tái)的通信模塊,它將通信芯片、存儲(chǔ)芯片等集成在一塊電路板上,使其具有發(fā)送通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺(tái)收發(fā)短消息、語(yǔ)音通話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊可以實(shí)現(xiàn)普通遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊手機(jī)的主要通信功能,也可以說(shuō)是一個(gè)“精簡(jiǎn)版”的手機(jī)。電腦、單片機(jī)、ARM可以通過(guò)RS232串口與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊相連,通過(guò)AT指令控制模塊實(shí)現(xiàn)各種語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信功能。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊技術(shù)相對(duì)于GSM是一種更先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù),除遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊輻射小外;在數(shù)據(jù)傳輸方面,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊20001X也與GPRS在技術(shù)上有明顯不同,在傳輸速率上1X幾乎是GPRS速度的3-4倍。

應(yīng)用

因此,主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)模塊應(yīng)用領(lǐng)域,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊模塊比GPRS模塊在速率上有明顯優(yōu)勢(shì)。但是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊在工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于GPRS模塊的應(yīng)用。主要原因一方面遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和建設(shè)不如GSM網(wǎng)絡(luò)完善,另一方也是因?yàn)檫h(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊模塊的成本早期遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GSM模塊至少2-4倍,使得生產(chǎn)成本高很多。

國(guó)內(nèi)初期,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊主要是韓國(guó)和歐洲公司提供,例如AnyData和Wavecom公司;近兩年,國(guó)內(nèi)的華為和中興業(yè)推出了自己的高質(zhì)量遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊模塊,才使得整體價(jià)格下浮。目前,常見(jiàn)的型號(hào)包括華為的EM200、Anydata的DTGS-800和Wavecom的Q2358/2438等模塊。這些模塊都具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊1X的數(shù)據(jù)傳輸功能,也都內(nèi)置了TCP/IP通信協(xié)議棧。由于中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺(tái)后,帶動(dòng)了業(yè)務(wù)迅猛增長(zhǎng),使得整個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊市場(chǎng)也迅速發(fā)展起來(lái)。

目前,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊主要應(yīng)用于移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域,包括車(chē)輛導(dǎo)航監(jiān)控、智能抄表、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域,尤其是在帶寬要求比較高的多媒體傳輸領(lǐng)域,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊具有明顯的帶寬優(yōu)勢(shì)。

PLC(可編程邏輯控制器)

可編程邏輯控制器是種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器,在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。

基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同,基本構(gòu)成為:

1、電源

電源用于將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電j目前大部分PLC采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。

2、中央處理單元(CPU)

中央處理器是PLC的控制中樞,也是PLC的核心部件,其性能決定了PLC的性能。

中央處理器由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成,這些電路都集中在一塊芯片上,通過(guò)地址總線、控制總線與存儲(chǔ)器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運(yùn)行用戶程序,進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算,控制整個(gè)系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。

3、存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路,它的作用是存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統(tǒng)程序是控制PLC實(shí)現(xiàn)各種功能的程序,由PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě),并固化到只讀存儲(chǔ)器(ROM)中,用戶不能訪問(wèn)。

4、輸入單元

輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口,是信號(hào)進(jìn)入PLC的橋梁,它的作用是接收主令元件、檢測(cè)元件傳來(lái)的信號(hào)。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。

5、輸出單元

輸出單元也是PLC與被控沒(méi)備之間的連接部件,它的作用是把PLC的輸出信號(hào)傳送給被控設(shè)備,即將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào),驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門(mén)輸出。

PLC除上述幾部分外,根據(jù)機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備,其作用是幫助編程、實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通信。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、盒式磁帶錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等。

功能特點(diǎn)

(1)可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計(jì)算機(jī),因而集成度高,再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能,提高了系統(tǒng)的可靠性。

(2)編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語(yǔ)句,其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多,除中、高檔PLC外,一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡(jiǎn)單,因此容易掌握、使用方便,甚至不需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí),就可進(jìn)行編程。

(3)組態(tài)靈活。由于PLC采用積木式結(jié)構(gòu),用戶只需要簡(jiǎn)單地組合,便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模,因此,可適用于任何控制系統(tǒng)。

(4)輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一,是針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)(如直流或交流、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等),均有相應(yīng)的模板可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件(如按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動(dòng)器或控制閥等)直接連接,并通過(guò)總線與CPU主板連接。

(5)安裝方便。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比,PLC的安裝既不需要專用機(jī)房,也不需要嚴(yán)格的屏蔽措施。使用時(shí)只需把檢測(cè)器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子正確連接,便可正常工作。

(6)運(yùn)行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的,因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度,都是繼電器邏輯控制無(wú)法相比的。近年來(lái),微處理器的使用,特別是隨著單片機(jī)大量采用,大大增強(qiáng)了PLC的能力,并且使PLC與微型機(jī)控制系統(tǒng)之間的差別越來(lái)越小,特別是高檔PLC更是如此。

應(yīng)用概況

(1)開(kāi)關(guān)量的開(kāi)環(huán)控制

開(kāi)關(guān)量的開(kāi)環(huán)控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系統(tǒng)具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力,很容易實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序(步進(jìn))等各種邏輯控制方式。大部分PLC就是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。

(2)模擬量閉環(huán)控制

對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制系統(tǒng),除了要有開(kāi)關(guān)量的輸入輸出外,還要有模擬量的輸入輸出點(diǎn),以便采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、流量、壓力、位移、速度等參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)與控制。目前的PLC不但大型、中型機(jī)具有這種功能外,還有些小型機(jī)也具有這種功能。

(3)數(shù)字量的智能控制

控制系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖伺服裝置(如步進(jìn)電動(dòng)機(jī))時(shí),可利用PLC實(shí)現(xiàn)接收和輸出高速脈沖的功能,實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制,較為先進(jìn)的PLC還專門(mén)開(kāi)發(fā)了數(shù)字控制模塊,可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)功能,近來(lái)又推出了新型運(yùn)動(dòng)單元模塊,還能提供數(shù)字量控制技術(shù)的編程語(yǔ)言,使PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制更加簡(jiǎn)單。

(4)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

由于PLC主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制,所以采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是十分必要的功能,在此基礎(chǔ)上將PLC與上位計(jì)算機(jī)或觸摸屏相連接,既可以觀察這些數(shù)據(jù)的當(dāng)前值,又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,有的PLC具有數(shù)據(jù)記錄單元,可以用一般個(gè)人電腦的存儲(chǔ)卡插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。PLC的另一個(gè)特點(diǎn)是自檢信號(hào)多.利用這個(gè)特點(diǎn),PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)白診斷式監(jiān)控,減少系統(tǒng)的故障,提高系統(tǒng)的可靠性。

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