數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集是計算機(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。

簡介

數(shù)據(jù)采集模塊基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺的通信模塊，它將通信芯片、存儲芯片等集成在一塊電路板上，使其具有發(fā)送通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺收發(fā)短消息、語音通話、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，也可以說是一個“精簡版”的手機(jī)。電腦、單片機(jī)、ARM可以通過RS232串口與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊相連，通過AT指令控制模塊實現(xiàn)各種語音和數(shù)據(jù)通信功能。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊技術(shù)相對于GSM是一種更先進(jìn)的移動通信技術(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。但是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊在工業(yè)領(lǐng)域的運用要遠(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，另一方也是因為遠(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。

國內(nèi)初期，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊主要是韓國和歐洲公司提供，例如AnyData和Wavecom公司；近兩年，國內(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，才使得整體價格下浮。目前，常見的型號包括華為的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。由于中國電信運營遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊平臺后，帶動了業(yè)務(wù)迅猛增長，使得整個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊市場也迅速發(fā)展起來。

目前，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊主要應(yīng)用于移動數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，包括車輛導(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。

PLC(可編程邏輯控制器)

可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(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、運算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線、控制總線與存儲器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運行用戶程序，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運算，控制整個系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。

3、存儲器

存儲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實現(xiàn)各種功能的程序，由PLC生產(chǎn)廠家編寫，并固化到只讀存儲器(ROM)中，用戶不能訪問。

4、輸入單元

輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口，是信號進(jìn)入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。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與被控沒備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設(shè)備，即將中央處理器送出的弱電信號轉(zhuǎn)換成電平信號，驅(qū)動被控設(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)、計算機(jī)等。

功能特點

(1)可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計算機(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單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機(jī)專業(yè)知識，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)點之一，是針對不同的現(xiàn)場信號(如直流或交流、開關(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)場的器件(如按鈕、開關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動器或控制閥等)直接連接，并通過總線與CPU主板連接。

(5)安裝方便。與計算機(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。使用時只需把檢測器件與執(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行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。近年來，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)之間的差別越來越小，特別是高檔PLC更是如此。

應(yīng)用概況

(1)開關(guān)量的開環(huán)控制

開關(guān)量的開環(huán)控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系統(tǒng)具有強(qiáng)大的邏輯運算能力，很容易實現(xiàn)定時、計數(shù)、順序(步進(jìn))等各種邏輯控制方式。大部分PLC就是用來取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。

(2)模擬量閉環(huán)控制

對于模擬量的閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了要有開關(guān)量的輸入輸出外，還要有模擬量的輸入輸出點，以便采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出實現(xiàn)對溫度、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)電動機(jī))時，可利用PLC實現(xiàn)接收和輸出高速脈沖的功能，實現(xiàn)數(shù)字量控制，較為先進(jìn)的PLC還專門開發(fā)了數(shù)字控制模塊，可實現(xiàn)曲線插補(bǔ)功能，近來又推出了新型運動單元模塊，還能提供數(shù)字量控制技術(shù)的編程語言，使PLC實現(xiàn)數(shù)字量控制更加簡單。

(4)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

由于PLC主要用于現(xiàn)場控制，所以采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)是十分必要的功能，在此基礎(chǔ)上將PLC與上位計算機(jī)或觸摸屏相連接，既可以觀察這些數(shù)據(jù)的當(dāng)前值，又能及時進(jìn)行統(tǒng)計分析，有的PLC具有數(shù)據(jù)記錄單元，可以用一般個人電腦的存儲卡插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。PLC的另一個特點是自檢信號多．利用這個特點，PLC控制系統(tǒng)可以實現(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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