USB數(shù)據(jù)采集控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用
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2.5 其它設(shè)備的使用
在工控系統(tǒng)中常有其它設(shè)備，如變頻器和其他儀表。它們和計(jì)算機(jī)的連接大多數(shù)是通過485 接口的，是獨(dú)立于LabJack U12 之外的。PC-Based 系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是單個(gè)處理器的，即所有的數(shù)據(jù)處理和控制都依賴于PC上的處理器，因此在某些對(duì)象的控制上需要引入DCS 系統(tǒng)的概念，即局部控制采用單獨(dú)的儀表。實(shí)時(shí)的控制由儀表或控制器來完成，而PC 只是在宏觀上調(diào)整儀表的參數(shù)、控制目標(biāo)值等。
LabJack U12上有計(jì)數(shù)器，可以用來檢測(cè)頻率信號(hào)。如果有許多頻率信號(hào)，可以采用頻率-電壓變換電路，輸出到模擬輸入口上。對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)，可以使用專用儀表，也可以采用本公司的DSS-FC2 模塊。該模塊利用聲卡的處理器，對(duì)PC的主CPU 負(fù)擔(dān)極小，因此效率較高。
2.6 系統(tǒng)軟件
LabJack U12提供了通用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，所以用戶可以使用任何編程語言。本公司提供的組態(tài)軟件DAQFactory卻應(yīng)該是首選軟件開發(fā)平臺(tái)，因?yàn)樵摻M態(tài)軟件包括了所有免費(fèi)的LabJack U12 的驅(qū)動(dòng)程序，用戶在使用該組態(tài)軟件時(shí)不需要知道如何對(duì)LabJack U12進(jìn)行編程，只要在屏幕上進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設(shè)置即可，開發(fā)周期會(huì)大幅度縮短。
該軟件較其它組態(tài)軟件系統(tǒng)還具有許多其它優(yōu)點(diǎn)，如十分豐富的圖標(biāo)，而且圖標(biāo)是矢量化的圖標(biāo)；數(shù)據(jù)采集時(shí)間精確；系統(tǒng)資源分配合理；價(jià)錢合理等等。在此我們不予細(xì)表。
2.7 系統(tǒng)的安裝
LabJack U12、USB 集線器、中間繼電器和其它控制器等設(shè)備一般會(huì)被安排在一個(gè)控制柜中。如果整個(gè)系統(tǒng)較小，那么計(jì)算機(jī)一般會(huì)放在現(xiàn)場(chǎng)，要么安放在控制柜內(nèi)，要么放在控制柜旁。計(jì)算機(jī)和LabJack設(shè)備間的距離較短。一般的USB 線可以使通訊距離達(dá)到5 米。因?yàn)長(zhǎng)abJack U12 是USB1.1設(shè)備，所以在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)和U12 間的距離可以達(dá)到10 米左右。
對(duì)于較大系統(tǒng)，一般計(jì)算機(jī)會(huì)放置在中控室中，控制柜和電器柜可能在同一個(gè)地方，也可能在例外一個(gè)附近的設(shè)備間內(nèi)。這樣的布局便使得計(jì)算機(jī)和U12 間的距離增加，一般的USB 線就不滿足要求了。這時(shí)需要使用帶有中繼的USB 線，一般每根USB 線長(zhǎng)為5 米，可級(jí)聯(lián)到25 米長(zhǎng)。在絕大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，這樣的長(zhǎng)度已經(jīng)足夠滿足要求了。
2.8 傳感器的選用
和其它系統(tǒng)的要求一樣，LabJack U12 的模擬輸入信號(hào)的范圍是0-10V，傳感器的信號(hào)必須要放大，而且一般來說傳感器和LabJack U12（或其它采集器件）間有一段距離，非放大的信號(hào)是不宜長(zhǎng)距離傳輸?shù)?。因此建議采用一體化的傳感器，如果現(xiàn)場(chǎng)需要直接顯示的話，也可以使用帶顯示的放大儀表。
3. 系統(tǒng)的可靠性
某些工控系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求很高，使用以上介紹的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能不滿足要求。LabJack U12提供了提高系統(tǒng)可靠性的條件，可以避免系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)死機(jī)時(shí)造成的問題。
3.1 采用外部電源為L(zhǎng)abJack U12 供電
如果采用USB 供電方式，在計(jì)算機(jī)司機(jī)重啟時(shí)會(huì)造成U12失電而被復(fù)位，因此建議采用外部電源為其供電，甚至可以考慮使用小型UPS供電，因?yàn)閁12 耗電很少。U12的自保持特性保證了在計(jì)算機(jī)重啟過程中的所有輸出值和狀態(tài)保持不變，這樣就不會(huì)使得過程被中斷。而在程序重啟后可以讀入當(dāng)前狀態(tài)以繼續(xù)原來控制過程。
3.2 使用看門狗功能
U12 有看門狗功能。它可以檢測(cè)到和計(jì)算機(jī)的通訊是否正常，當(dāng)計(jì)算機(jī)死機(jī)時(shí)，通訊就會(huì)丟失，看門狗就會(huì)動(dòng)作。使用看門狗的輸出口（默認(rèn)為D0口）可以進(jìn)行報(bào)警或自動(dòng)復(fù)位計(jì)算機(jī)。在此期間，整個(gè)過程將按照原來的方式或設(shè)定運(yùn)行。
3.3 使用冗余技術(shù)
冗余技術(shù)是提高系統(tǒng)可靠性的一個(gè)常用技術(shù)，圖4是一個(gè)采用冗余技術(shù)的系統(tǒng)圖。其中關(guān)鍵的設(shè)備是OD25-USB 和兩臺(tái)互相連接的電腦。當(dāng)然LabJack是采用外部電源供電的。
圖4 采用冗余技術(shù)的工控系統(tǒng)
一旦主控機(jī)出現(xiàn)問題，U12 的看門狗動(dòng)作，控制OD25-USB 把USB 通訊切換到備用機(jī)上，同時(shí)也發(fā)出報(bào)警信號(hào)。備用機(jī)在檢測(cè)到USB 的通訊有效后就代替主控機(jī)來對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，直到主控機(jī)的控制程序恢復(fù)為止，這時(shí)備用機(jī)輸出強(qiáng)制D0為低電平，USB 通訊就被切換到主控機(jī)上。
整個(gè)冗余切換過程十分簡(jiǎn)單，但很有效。這樣的系統(tǒng)可靠性會(huì)得到很大的提高，畢竟兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)出現(xiàn)問題的概率極低。
我們?cè)贒AQFactory 組態(tài)軟件中提供了這樣冗余系統(tǒng)的程序，為用戶的使用提供了極大的方便。
4. 結(jié)束語
上面介紹了以LabJack U12組成的PC-Based的工控系統(tǒng)。它不但具有所有PC-Based系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以使用冗余技術(shù)提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自恢復(fù)性。
它不但適合于小系統(tǒng)的控制，也可以很方便地?cái)U(kuò)展成一個(gè)高可靠的、龐大的控制系統(tǒng)，因此其適用場(chǎng)合廣泛。
本公司為該系統(tǒng)配備了各種配件，使系統(tǒng)的組成模塊化、方便化。系統(tǒng)不但在軟件上具有很高的可更新性，而且在硬件方面也有著很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。它不失為一個(gè)性能價(jià)格比高的系統(tǒng)。(end)
評(píng)論