|
|||
飞机发动机半实物测试中的数据采集系统
型号: PXF0561
为了事后的分析和数据记录，针对整个环控系统的相应的所有关心的数据都有必要做相应的数据采集和记录。该实验数据采集有如下的一些特点：
（1） 数据采集周期短，需要200us采样一个步长
（2） 采集数据需要带时间标签
（3） 采集通道数大，接近200个
（4） 存储数据量大，连续10小时，接近1000g
（5） 同步采用需求，需要在同一个时间标签下的采集点代表的信号的时间误差低。
为了满足以上的需求可以采用如下的方案，系统中采用多台采集终端上位机，多套数据采集系统。采用同步采集，分布式存储，集中分析的方式来处理相应的需求。
l 同步采集
整个系统采用统一的同步时钟，保证在采集到的信号在同一个时间标签下的信号的时间误差低。
l 分布式存储
根据测试的需求可以将相应的信号分布式的存储在不同的下位机存储计算机中。这样的话
l 集中分析
在进行数据分析的时候，通过保存的位置信息数据库，在实验室的以太网内可以以等同于本地机器的速度进行访问和管理。
图：实时采集系统框图
该技术采用了如下几个技术特点：时间戳，微增量，高速IO，超采样，分布式时钟等技术。
传统的方法要达到 100 μs 的周期时间，需要依赖专用的、独立的控制器，这些控制器必须拥有直接控制的 I/O。这种方法有两个缺点 ：
第一个缺点是这些独立的控制器对主控系统来说只包含了极其有限的信息，而且也不能用于主控制器的决策。此外，参数重整定（例如加工新工件）也受到限制。
第二个缺点是固定的 I/O 配置，一般情况下不能对其进行扩展。
端子模块具有如下功能：
数字量EtherRT端子模块具有极短的开通/关断时间特性；或模拟量端子模块具有非常短的转换时间。
带有时间戳功能的EtherRT端子模块可以精确锁定某个数字量或者模拟量事件发生时的系统时间。数字量或者模拟量的值也可以在预定义的时间精确输出。
带有超采样功能的端子模块可以使实际值获取或设定值输出的分辨率大大高于通讯周期时间。
在一个标准的分布式控制系统中，输入模块在某一时刻采集到一个数值，这个值通过总线传输到控制器，控制器经过运算后再通过总线把输出值写入到输出模块，输出的电信号使控制系统产生动作。
提高控制精度的关键因素是：响应速度快和准确的采集输入值（包括值采集的时刻）。输出要准时，通讯和计算所用的时间不会对控制精度有影响，输出值和输出的时刻同时传输到输出模块。这就要求在 I/O 模块里面里面有时钟，而不仅是在控制器里面。
分布式时钟是XFC技术的基础，所有的从设备都具有本地时钟，并通过 EtherRT 通讯自动连续地与其它所有的时钟保持同步 。通讯所用时间偏差可以得到补偿，所有时钟之间的最大偏差都小于 100 ns。分布式时钟的当前时间也可作为系统时间，因为它可以被整个系统使用。
分布式时钟的分辨率为 10 ns
每个本地的分布式时钟自动与主基准时钟同步。同步精度< 100 ns ，同步精度与从站的距离无关。
在启动时主站获取系统时间作为主时钟，例如PC的BIOS时钟。因此分布式系统时钟以世界时间启动。
实际中存在了2个时间：实时时钟和分布式时钟。为了避免时间之间存在偏差需要进行时钟同步。ER-EL6692 (与另一个系统时钟进行同步), ER-EL6688 (利用 IEEE1588进行世界时间同步).
这样就保证了不同的分布式主机之间的时间同步，以及和世界时间的同步问题。
通常数字量占一个位，模拟量占一个字。在扫描周期内这些数值是固定的，也就是说这些数值的采样率和精度与扫描周期相关。
时间戳数据类型还额外传输一个时间值。这个时间值通常采用系统时间，为过程数据提供高精度的时间信息。时间戳可以用于输入信号记录信号发生的时间，用于输出信号控制输出的时间。
通常为了提高采样率都是通过缩短扫描周期来实现。而扫描周期又不能无限制的缩短
超采样数据类型能够实现在一个扫描周期内对一个输入值多次等时间间隔采样，记录到一个数组里面，并在一个扫描周期内全部传输到控制器。对于输出值，能够使输出在一个扫描周期内改变多次。超采样系数描述了在一个通讯周期中采样（改变）的次数。即使是在一般的通讯周期时间条件下，也可以轻松地达到 200 kHz 的采样率。
url： http://www.51lm.cn/p/templates/cn/show.php?cid=255&aid=561
