[實用新型]一種植入式控制系統數據獲取裝置

有效

• 申請號: 201821761422.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN209373376U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 李令文;李澤
• 申請（專利權）人: 甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 尚鵬

本實用新型屬于自動化測量技術領域，公開了一種植入式控制系統數據獲取裝置，以解決現有技術控制系統數據的高速獲取中存在的問題，該植入式控制系統數據獲取裝置包括現場總線單元、FPGA單元、STM32單片機系統、存儲器單元以及網絡接口單元，現場總線單元包括雙向連接的總線驅動電路以及總線協議轉換控制器，總線協議轉換控制器與FPGA單元雙向連接，FPGA單元包括協議芯片控制邏輯接口、內部大容量存儲器邏輯接口、內核管理功能單元以及內部資源協調功能單元，本實用新型可以通過更換現場總線單元，方便應用在其它類型的現場總線網絡中。對控制系統中的高速變化的信號采集較為準確，對過程數據有效采集，且采集數據精度較高，安裝調試方便可靠。

技術領域

本實用新型涉及自動化測量技術領域，具體涉及一種植入式控制系統數據獲取裝置。

背景技術

控制系統運行中的過程數據的收集和保存非常重要，通過這些數據可以觀察控制系統及相關外圍設備的運行情況，也是設備日常管理及設備故障分析的重要手段。通常情況下控制系統數據獲取都是通過人機界面程序的趨勢功能進行記錄、存儲。由于控制系統核心任務是保證控制程序準確有效執行，控制系統與外部設備通訊的軟硬件資源是有限的，因此人機界面程序數據采集能力有限，外部設備對控制系統數據訪問時間間隔是受到限制的，一般要求數據訪問時間間隔大于0.1s，在一般工業控制系統中人機界面程序HMI數據刷新時間間隔一般設定為0.1s-1s之間，通常設定刷新時間間隔為1s，這樣就可以滿足操作人員對設備的觀察和控制要求。

根據采樣定理可知，當采樣頻率fs.max大于信號中最高頻率fmax的2倍時(fs.max＞2fmax)，采樣之后的數字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般實際應用中保證采樣頻率為信號最高頻率的2.56～4倍，即：fs.max＞（2.56-4）fmax。例如有效采集一個頻率10Hz的信號，采集頻率應該達到25.6-40Hz，獲取數據的時間間隔應該在39ms-25ms之間，間隔過大信號細節丟失，間隔過小會導致軟硬件資源浪費，實踐中根據具體要求合理選擇，為了有效抓取一些隨機信號，采樣時間間隔應該更小一些。

通常情況下0.1s-1s數據采集間隔在很多運動速度不高的控制操作任務中都可以滿足要求，在這種狀態下得到的過程數據歷史趨勢也能客觀反映設備工作過程狀態變化。但是對于高速變化的信號在這種采集間隔獲取的過程數據就不能滿足要求了，目前國內外對于控制系統數據的高速獲取一般采用配套專用硬件實現，價格昂貴且通用性差，一般應用在軋機等大型控制系統中。也有利用純軟件實現方式，但一般應用在精度要求不高的控制系統，對于精度要求高的控制系統不能滿足要求，現有技術無法解決上述技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術控制系統數據的高速獲取中存在的問題，提供了一種可以高速獲取控制系統的過程數據且安裝調試方便、可靠的植入式控制系統數據獲取裝置。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種植入式控制系統數據獲取裝置，包括現場總線單元、FPGA單元、STM32單片機系統、存儲器單元以及網絡接口單元；

現場總線單元包括雙向連接的總線驅動電路以及總線協議轉換控制器，總線驅動電路連接有現場總線；

總線協議轉換控制器與FPGA單元雙向連接，FPGA單元包括協議芯片控制邏輯接口、內部大容量存儲器邏輯接口、內核管理功能單元以及內部資源協調功能單元，協議芯片控制邏輯接口與總線協議轉換控制器以及內部資源協調功能單元雙向連接，協議芯片控制邏輯接口與容量存儲器邏輯接口單向連接，容量存儲器邏輯接口與內部資源協調功能單元雙向連接，內部資源協調功能單元與內核管理功能單元單向連接，

所述容量存儲器邏輯接口與存儲器單元雙向連接，內部資源協調功能單元與STM32單片機系統雙向連接，STM32單片機系統與網絡接口單元連接。