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USB數據采集控制器在工業(yè)控制中的應用
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時(shí)間：2013-11-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2.5 其它設備的使用
在工控系統中常有其它設備，如變頻器和其他儀表。它們和計算機的連接大多數是通過(guò)485 接口的，是獨立于LabJack U12 之外的。PC-Based 系統在結構上是單個(gè)處理器的，即所有的數據處理和控制都依賴(lài)于PC上的處理器，因此在某些對象的控制上需要引入DCS 系統的概念，即局部控制采用單獨的儀表。實(shí)時(shí)的控制由儀表或控制器來(lái)完成，而PC 只是在宏觀(guān)上調整儀表的參數、控制目標值等。
LabJack U12上有計數器，可以用來(lái)檢測頻率信號。如果有許多頻率信號，可以采用頻率-電壓變換電路，輸出到模擬輸入口上。對于旋轉編碼器的信號，可以使用專(zhuān)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PC的主CPU 負擔極小，因此效率較高。
2.6 系統軟件
LabJack U12提供了通用的動(dòng)態(tài)鏈接庫，所以用戶(hù)可以使用任何編程語(yǔ)言。本公司提供的組態(tài)軟件DAQFactory卻應該是首選軟件開(kāi)發(fā)平臺，因為該組態(tài)軟件包括了所有免費的LabJack U12 的驅動(dòng)程序，用戶(hù)在使用該組態(tài)軟件時(shí)不需要知道如何對LabJack U12進(jìn)行編程，只要在屏幕上進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設置即可，開(kāi)發(fā)周期會(huì )大幅度縮短。
該軟件較其它組態(tài)軟件系統還具有許多其它優(yōu)點(diǎn)，如十分豐富的圖標，而且圖標是矢量化的圖標；數據采集時(shí)間精確；系統資源分配合理；價(jià)錢(qián)合理等等。在此我們不予細表。
2.7 系統的安裝
LabJack U12、USB 集線(xiàn)器、中間繼電器和其它控制器等設備一般會(huì )被安排在一個(gè)控制柜中。如果整個(gè)系統較小，那么計算機一般會(huì )放在現場(chǎng)，要么安放在控制柜內，要么放在控制柜旁。計算機和LabJack設備間的距離較短。一般的USB 線(xiàn)可以使通訊距離達到5 米。因為L(cháng)abJack U12 是USB1.1設備，所以在實(shí)際應用中，計算機和U12 間的距離可以達到10 米左右。
對于較大系統，一般計算機會(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)附近的設備間內。這樣的布局便使得計算機和U12 間的距離增加，一般的USB 線(xiàn)就不滿(mǎn)足要求了。這時(shí)需要使用帶有中繼的USB 線(xiàn)，一般每根USB 線(xiàn)長(cháng)為5 米，可級聯(lián)到25 米長(cháng)。在絕大多數的應用場(chǎng)合，這樣的長(cháng)度已經(jīng)足夠滿(mǎn)足要求了。
2.8 傳感器的選用
和其它系統的要求一樣，LabJack U12 的模擬輸入信號的范圍是0-10V，傳感器的信號必須要放大，而且一般來(lái)說(shuō)傳感器和LabJack U12（或其它采集器件）間有一段距離，非放大的信號是不宜長(cháng)距離傳輸的。因此建議采用一體化的傳感器，如果現場(chǎng)需要直接顯示的話(huà)，也可以使用帶顯示的放大儀表。
3. 系統的可靠性
某些工控系統對可靠性的要求很高，使用以上介紹的系統結構可能不滿(mǎn)足要求。LabJack U12提供了提高系統可靠性的條件，可以避免系統在計算機死機時(shí)造成的問(wèn)題。
3.1 采用外部電源為L(cháng)abJack U12 供電
如果采用USB 供電方式，在計算機司機重啟時(shí)會(huì )造成U12失電而被復位，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，因為U12 耗電很少。U12的自保持特性保證了在計算機重啟過(guò)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(guò)程被中斷。而在程序重啟后可以讀入當前狀態(tài)以繼續原來(lái)控制過(guò)程。
3.2 使用看門(mén)狗功能
U12 有看門(mén)狗功能。它可以檢測到和計算機的通訊是否正常，當計算機死機時(shí)，通訊就會(huì )丟失，看門(mén)狗就會(huì )動(dòng)作。使用看門(mén)狗的輸出口（默認為D0口）可以進(jìn)行報警或自動(dòng)復位計算機。在此期間，整個(gè)過(guò)程將按照原來(lái)的方式或設定運行。
3.3 使用冗余技術(shù)
冗余技術(shù)是提高系統可靠性的一個(gè)常用技術(shù)，圖4是一個(gè)采用冗余技術(shù)的系統圖。其中關(guān)鍵的設備是OD25-USB 和兩臺互相連接的電腦。當然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
一般情況下系統由主控機控制，備用機也同時(shí)運行，但它主要用來(lái)執行系統歷史數據的查詢(xún)、顯示、打印等輔助功能。備用機時(shí)刻監視著(zhù)主控機的數據和運行以便在任何時(shí)候接替主控機來(lái)控制整個(gè)系統，而主控機也時(shí)刻監視著(zhù)備用機，一旦備用機出問(wèn)題，它也會(huì )發(fā)出報警信號，提示用戶(hù)及時(shí)更換或修理備用機。
一旦主控機出現問(wèn)題，U12 的看門(mén)狗動(dòng)作，控制OD25-USB 把USB 通訊切換到備用機上，同時(shí)也發(fā)出報警信號。備用機在檢測到USB 的通訊有效后就代替主控機來(lái)對整個(gè)系統進(jìn)行控制，直到主控機的控制程序恢復為止，這時(shí)備用機輸出強制D0為低電平，USB 通訊就被切換到主控機上。
整個(gè)冗余切換過(guò)程十分簡(jiǎn)單，但很有效。這樣的系統可靠性會(huì )得到很大的提高，畢竟兩臺計算機同時(shí)出現問(wèn)題的概率極低。
我們在DAQFactory 組態(tài)軟件中提供了這樣冗余系統的程序，為用戶(hù)的使用提供了極大的方便。
4. 結束語(yǔ)
上面介紹了以L(fǎng)abJack U12組成的PC-Based的工控系統。它不但具有所有PC-Based系統的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以使用冗余技術(shù)提高系統的可靠性，實(shí)現系統的自恢復性。
它不但適合于小系統的控制，也可以很方便地擴展成一個(gè)高可靠的、龐大的控制系統，因此其適用場(chǎng)合廣泛。
本公司為該系統配備了各種配件，使系統的組成模塊化、方便化。系統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(zhù)很強的可擴展性。它不失為一個(gè)性能價(jià)格比高的系統。(end)
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