多通道同步数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数据采集与传输技术领域，是一种多通道同步数据采集系统，适用于电厂中对一次风管道的风速和煤粉浓度的高速同步数据采集。
【背景技术】
[0002]电厂锅炉中合理的风煤比是锅炉充分燃烧的必要条件，合理的风煤比即能使煤粉充分燃烧，避免因煤粉结渣于水冷壁上影响煤粉充分燃烧，又能够降低锅炉的磨损，提高锅炉的使用寿命。要想得到合理的风煤比就必须对一次风管道的风速和煤粉的浓度进行实时检测，而要检测风速和浓度就需要对微波传感器的信号进行采集并做计算。因此一次风管道风速和煤粉浓度的信号采集是必须的。电厂本身是一个环境复杂，外界影响因素较高的场合，而一次风管道更是一个实时动态系统，对管道里的风速和浓度信号的数据采集和数据处理需要很强的实时性，对系统的处理速度要求较高。本系统采用微波法对风速和煤粉浓度进行测量，基于微波传输及微波本身的特点，微波是一个高频信号，这个信号经去载波，得到噪声，则需要用到采样率较高的模数转换器，在工业场合，根据采样定理，要求采样频率在被采集信号频率的4倍以上，所以本系统要求高速采集。本系统要采用数字相关法测风速，采用浓度衰减法测浓度，由于测风速用到了数字相关法，所以测风速必须要求被测信号的同步性，这样才会使测量结果准确。然而根据现场微波传感器的安装和微波在波导中传播的特性，浓度信号和风速信号又有一定的关系，所以要求风速信号和浓度信号要同步采集。目前市场上的采集卡种类繁多，但传统上的多路数据采集系统，模拟信号要经过多路模拟开关，分时切入模拟转换器进行循环采样，或者采用多个AD采样芯片，并没有做大多通道的、实时的同步采样。其次，大部分采集系统传输速率不够，分辨率不高，无法实现高精度的数据采集。因此，本发明基于现有技术存在的不足，提供一种多通道同步数据采集系统，实现一次采集，且可以采集多通道的同步数据，经转换后存在外部RAM的缓存中，经以太网上传至PC机上，并且以Excel形式存储。而且本系统可以根据不同的数据量和要求进行扩展。迄今为止，未见有关与本发明相关的文献报道和实际应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是，为解决电厂一次风管道风速及煤粉浓度的实时监测，提供一种多通道同步数据采集系统，其电路设计合理，成本低，且传输速度可以达到6MB/s，且能保证数据的完整性和正确性；而且能够根据不同的数据量和要求进行功能扩展。
[0004]实现本发明采用的技术方案是，一种多通道同步数据采集系统，其特征是，它包括:两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号，一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。
[0005]所述信号处理模块的型号为ARM Cortex_M4微控制器。
[0006]所述模数转换电路的芯片型为AD7606。
[0007]所述外部RAM电路的芯片型号为IS62WV51216BLL。
[0008]所述通信模块电路的芯片型号为W5300。
[0009]本发明的多通道同步数据采集系统与传统的采集卡相比简化了电路设计，降低了成本，且传输速度可以达到6MB/s，且能保证数据的完整性和正确性。因为具有功能扩展，因此使该系统有了更大的数据采集和传输的能力，可以根据不同的数据量和要求对系统加以功能扩展，实现大数据高速同步的传输，因此，本系统不但适用于电厂一次风速及煤粉浓度的同步数据采集，也适用于大多数同步数据的采集，具有应用前景广泛，适用性强等优点。
【具体实施方式】
[0010]图1是本发明的多通道同步数据采集系统的原理框图；
图2是本发明的多通道同步数据采集系统的软件流程图；
图3是图1中信号处理模块原理示意图；
图4是图1中模数转换电路原理示意图；
图5是图1中外部RAM电路原理示意图；
图6是图1中通信模块电路原理示意图。
[0011]如图1所示，本发明的多通道同步数据采集系统包括:两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号，一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。所述信号处理模块的型号为ARM Cortex-M4微控制器。所述模数转换电路的芯片型为AD7606。所述外部RAM电路的芯片型号为IS62WV51216BLL。所述通信模块电路的芯片型号为W5300。
[0012]微波传感器采集的模拟信号输入到模数转换电路，模数转换电路主要完成模拟信号到数字信号的转换功能，根据多通道同步数据采集系统，模数转换电路受信号处理模块的控制，可以根据现场应用，使信号处理模块控制模数转换电路产生不同的采样率，使模数转换电路完成数据采样并转换，并将得到的数字信号传送给信号处理模块，缓存在外部RAM中。
[0013]数据缓存的操作受信号处理模块的控制，对于本实施例一片8通道数据采集系统，信号处理模块只需8路同步信号I控制模数转换电路实时的往外部RAM写入数据即可。而对于加了扩展的采集系统来说，如图1中的8路同步信号2，信号处理模块通过并行总线2的地址总线向模数转换电路发出寻址信号，而模数转换电路对接收的地址信号进行比较，确认是否被选中，从而依次将变换的数据存入外部RAM。
[0014]通信模块电路主要完成上位机和下位机的通信功能，本发明的多通道同步数据采集系统以下位机作为服务器，上位机作为客户端。上位机根据下位机的以太网参数配置来配置通信参数，参数配置完后，下位机接收到开始命令后，数据开始采集，下位机接收到停止命令后，数据采集停止。信号处理模块实时的检测外部RAM的数据量，由于传输速率高，本发明的多通道同步数据采集系统将外部RAM分为两个缓