4-20mA標準模擬量傳輸是工業(yè)現場(chǎng)應用最普遍的一種模擬量傳輸方式，目前大多數傳感器或變送器的二次信號基本都采用4-20mA輸出，因此基于4-20mA的各種信號采集器五花八門(mén)且各有所長(cháng)，令人難以取舍。那么有沒(méi)有一種方式可以兼顧測量通道多、抗干擾性能強、傳輸距離遠、傳輸速率高等眾多特性呢?本文介紹一種高性能的多通道標準模擬量采集系統。

一多通道標準模擬量采集系統構成

　　多通道標準模擬量采集系統由湖南銀河電氣有限公司自主研發(fā)的12通道模擬量采集模塊、DH2000數字主機及上位機軟件組成，系統原理圖如下圖1所示：

圖1 多通道標準模擬量采集系統原理圖

　　12通道模擬量測試模塊主要完成4-20mA模擬量信號的信號調理及前端采樣，并轉換為數字信號，通過(guò)RS485轉光纖總線(xiàn)傳輸至DH2000數字主機，每個(gè)測試模塊具備12個(gè)輸入信號通道，單通道采樣速率達4kSa/S。

　　DH2000數字主機具備7對光纖接口，其中6對光纖接口用于連接模擬量測試模塊，一對光纖接口用于數字主機間的同步級聯(lián)，以便擴展更多測試通道。每對光纖接口采用ID輪詢(xún)的方式進(jìn)行數據采集與讀取，目前數字主機單個(gè)光纖接口輪詢(xún)的最大ID為61，因此理論最大測試通道數量為：61*6=366通道。數字主機與上位機軟件通過(guò)USB2.0接口進(jìn)行數據交換。

　　DH2000數字主機實(shí)物圖如下圖2所示：

圖2 DH2000數字主機

　　上位機軟件安裝于電腦中，通過(guò)USB2.0接口獲取所有模塊的測試數據，再進(jìn)行集中顯示、算法處理、繪制曲線(xiàn)、數據保存、報警提示、生成報表等數據處理。

二多通道標準模擬量采集系統數據量分析

　　每個(gè)測試通道按4kSa/S的采樣率來(lái)計算，每個(gè)數據以4Byte浮點(diǎn)數表示，那么每個(gè)模塊的數據量為：4kSa/Sx4Bytex12通道=192kB/S，30個(gè)模塊數據量約為5.6MB/S，USB2.0的最高傳輸速率為480Mbps，即60MB/S，完全滿(mǎn)足數據傳輸要求。

三多通道標準模擬量采集系統單通道采樣率分析

　　系統測試采用ID輪詢(xún)的方式，每個(gè)通道輪詢(xún)時(shí)間為4uS，按最大ID數計算(一對光纖接口的全部通道都接入)，每對光纖接口的輪詢(xún)最長(cháng)時(shí)間為4uS*61=244uS，每個(gè)通道最低采樣率都能保證4kSa/S。

四 多通道標準模擬量采集系統其他參數分析

01光纖傳輸

　　總線(xiàn)傳輸介質(zhì)采用高速光纖，光纖傳輸具有頻帶寬、性能可靠、抗電磁干擾能力強、損耗低和不受傳輸距離影響等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應用于電磁環(huán)境復雜、數據穩定性要求高、傳輸數據量大的測試場(chǎng)合。

02測試通道數

　　單個(gè)測試模塊的測試通道為12個(gè)，1臺DH2000數字主機最多能連接30個(gè)測試模塊，數字主機之間還可以通過(guò)同步光纖接口進(jìn)行多臺級聯(lián)，達到360*N通道的標準模擬量采集系統。

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