一种基于LAN总线的数据采集控制系统的制作方法

本发明涉及测试测量和自动化控制领域，特别涉及一种基于lan总线的数据采集控制系统。
背景技术：
：随着数字化的飞速发展，数字信号处理技术被应用于各个领域，而数据采集可以说是数字处理的核心，科技的发展使得数字信号处理技术的智能性和实时性越来越好，数据采集的精度和速度同时也越来越高。因此，对测试及数据采集、存储、内部各种信号处理的实时性、兼容性与可靠性提出了更高的要求。目前，测试平台仍使用手动测试，需要人工辅助完成测试、效率低、测试错误率高，并且距离受限，无扩展功能。一种基于lan总线的数据采集控制系统，涵盖自动采集和控制领域，利用模块化、可扩展测试测量的特点可以优化解决测试系统的需求。采用开放的总线协议，支持在自动化测控领域各种工况下的广泛扩展，在大幅度提高性价比的同时极大地增强了系统的灵活性。技术实现要素：为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于lan总线的数据采集控制系统。本发明解决现有技术中的问题所采用的技术方案为:提供一种基于lan总线的数据采集控制系统，包括机箱、控制器、多个模块板卡及上位机软件系统，其中，所述机箱内设有多个模块插槽、冷却系统及背板，多个所述模块板卡安插在所述模块插槽中，多个所述模块插槽设于所述背板上，所述冷却系统设于所述机箱内部；所述模块板卡包括底板、数据采集卡、通信卡、扩展卡、信号输入输出卡、嵌入式万用表卡及电压电流测试板卡，所述模块板卡两两之间通过rs-485串行总线进行通信，不同的板卡通过插槽id和ip识别，便于编程和维护；所述控制器设于所述机箱内部，与多个所述模块板卡进行连接；所述上位机软件系统内置于所述上位机中，所述上位机软件系统根据测试内容，通过数据流读写所述模块板卡指令，生成包含配置信息的测试序列；将测试序列输出至所述控制器，所述控制器根据测试序列的配置信息将连接响应相应的所述模块板卡，系统中相应的所述模块板卡根据配置后的测试序列进行自动化测试，并将该测试时结果通过lan总线发送至所述上位机软件系统。作为优选，所述机箱为标准19英寸4u机箱。作为优选，多个所述模块板卡使用杠杆式按压结构安插在所述模块插槽中，方便拆卸扩展。作为优选，所述数据采集卡用于adc模拟电压信号采集、dac数字电压输出及dio数字输入输出功能；所述通信卡为数据交换板，集成100m交换机功能和以太网转串口、485服务，同时支持udp、tcp协议，完成系统与pc的通讯；所述扩展卡用于功能扩展，增加数据采集卡的adc采样通道数；所述继电器卡分别为8路、16路和24路可控继电器开关；所述信号输入输出卡为数据采集慢速设备，包含16路数字输入与8路输出，响应时间随rs485波特率决定，波特率最大支持256000bps；所述嵌入式万用表卡包含24位高精度adc，完成交直流电压、交直流电流、电阻、多量程、高精度，集合多种测量方式；所述电压电流测试板卡，包括测量交流的ac、aci、acv卡，测量直流的dc、dci、dcv卡，用于电压电流测试。作为优选，所述测试序列中的配置信息包括指令信息、通信协议配置信息、以及驱动程序库配置信息，用于提供测试流程的编辑、检查、载入及测试流程控制和基本参数、刷写过程显示。作为优选，所述上位机通过lan接口连接所述通信卡，通过通信卡控制系统的运行，所述数据采集卡通过模拟扩展总线进行扩展。作为优选，所述控制器根据接收的测试序列的通信协议配置信息，读取指令后转化为相关参数，校验通过后按照设置解析，通过lan总线发送到上位机软件系统，执行模块测试功能。作为优选，所述控制器通过rs-485串行总线实现对多个模块板卡工作状态的控制。作为优选，所述背板包括20个所述模块插槽，其中，第一插槽用于固定电源卡，给整个控制箱板卡设备供电；第二插槽固定为通信卡，通信卡使用百兆lan总线，整机控制都通过lan实现；第三插槽固定插数据采集卡；第四、第五槽固定插入数据采集卡的扩展卡；第六槽固定插入数据采集卡；第七至第二十槽用于固定扩展卡、信号输入输出卡、继电器卡、嵌入式万用表卡。作为优选，所述扩展卡扩展数据采集通道，所述继电器卡控制外部或信号的切换，所述万用表卡可高精度测量各种电信号。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明提出的一种基于lan总线的数据采集控制系统，客服现有数据采集控制系统的兼容性的不足，使用lan总线，通过上位机软件根据测试内容，通过数据流读写模块板卡指令，生成包含配置信息的测试序列；将测试序列输出至控制器，控制器根据测试序列的配置信息将连接响应相应的模块板卡，系统中相应的模块根据配置后的测试序列进行自动化测试，并将该测试时结果通过lan总线发送至上位机软件。实现各个模块板卡之间、板卡与系统进行通讯，具备通讯协议解析方法，通讯协议完全开放。不但能满足现有系统的数据采集及测试需求，还可扩展其他模块板卡，可扩展性强。本发明克服了传统数据采集控制系统的距离限制、测试效率低、测试精度限制的不足。以平台的方式，节省操作空间，通过各个功能模块板卡方便完成数据采集、系统控制、测量。支持在自动化测控领域各种工况下的广泛扩展。在大幅度提高性价比的同时，增强了系统的灵活性。附图说明图1为本发明的系统结构图；图2是数据采集卡的结构图；图3是嵌入式万用表卡结构图；图4是信号输入输出卡结构图；图5是本发明的工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本实施例一方面提供一种基于lan总线的数据采集控制系统，包括机箱、控制器、多个模块板卡及上位机软件系统，机箱内设有多个模块插槽、冷却系统及背板，多个模块板卡安插在模块插槽中，多个模块插槽设于背板上，冷却系统设于所述机箱内部；模块板卡包括底板、数据采集卡、通信卡、扩展卡、信号输入输出卡、嵌入式万用表卡及电压电流测试板卡，模块板卡两两之间通过rs-485串行总线进行通信机箱的背板可插入各模块板卡，通过控制器对接入背板的机箱内部模块板卡进行上电操作，实现完成各个模块上电，同时通过总线指令，连接通信卡对模块板卡实现切换操作。上位机软件系统通过连接驱动程序库，接收测试序列，控制器工作在稳定状态下，获取测试结果通过lan总线发送至上位机软件。另外，针对不同的测试项目，采用搭配不同的模块板卡，还可以进行模块板卡的扩展功能。控制器通过对应的控制指令和监测实现上位机软件上各个状态及信息的显示。系统具有可靠通用的架构及功能模块，可在控制时间内通过编辑流程完成并生成各测试产品的测试序列，具有故障处理、数据存储、以平台的方式，节省操作空间，通过各个功能模块板卡方便完成数据采集、系统控制、测量。测试精度高、保证测试质量。如图2-4所示，数据采集卡包含adc模拟电压信号采集、dac数字电压输出及dio数字输入输出模块，并与上位机通过网络实现数据交换，数据稳定，可靠，无丢失，支持单通道独立模式(1msps)和32通道轮询模式(100ksps)。本系统包含两套数据采集卡，互相独立，互不影响，可以通过扩展卡进行通道扩展。优选ep2c8fpga，也可采用其他芯片及品牌板卡进行替换，不以此为限；嵌入式万用表卡，包含adc、交直流电压测量模块、交直流电流测量模块、电阻测量模块，使用24位高精度adc，能完成一定条件下的交直流电压、交直流电流、电阻、多量程、高精度，集合多种测量方式。精度高达4位半；支持2线制与4线制测电阻；支持自动量程测量与手动选择量程测量。本实施例优选st公司的stm32f100c8t6单片机，也可采用stm32系列其他型号的单片机或者其他品牌单片机进行替换，不以此为限；信号输入输出卡为数据采集慢速设备，包括16路数字输入与8路输出，响应时间由rs485波特率决定，波特率最大支持256000。其输入输出功能如下：1、包含16通道数字输入与8路数字输出；2、输入输出为ttl电平；3、数字输出包含四个可配pwm方波输出通道(out1～out4)，最大40khz频率，占空比可调；4、数字输出接口最大输出电流为100ma，额定输出电流为50ma；5、输入保护电压10v；6.工作温度范围0-50℃。继电器卡包括8通道继电器卡、16通道继电器卡与24通道继电器卡。其中8通道继电器卡可通最大10a电流，16通道继电器卡与24通道继电器卡可通最大1a电流。继电器上拉电压可配置为：3.3v，5v，12v三个档任意选择，也可下拉至地。通信卡即嵌入式网络交换机属于数据交换板，用于与外界通讯，包括100m交换机和以太网转串口、485服务，同时支持udp及tcp协议，tcp同时收发速度达2mb/s，udp传输速度高达8-9mb/s，且速度稳定，可靠，完整。电压电流测试卡，包括测量交流的ac、aci、acv卡，测量直流的dc、dci、dcv卡组成，可以根据需要选择所需板卡进行测量。系统包含15块hdm-ac板卡，一块hdm-ac板卡包含8个通道。其中四路交流电压测量通道，四路交流电流测量通道；包含15块hdm-acv板卡，一块hdm-acv板卡包含8个通道，可以同时测量8路交流电压值；包含15块hdm-aci板卡，一块hdm-aci板卡包含8个通道，可以同时测量8路交流电流值；包含15块hdm-dc板卡，一块hdm-dc板卡包含8个通道。其中四路直流电压测量通道，四路直流电流测量通道；包含15块hdm-dcv板卡，一块hdm-dcv板卡包含8个通道，可以同时测量8路直流电压值；包含15块hdm-dci板卡，一块hdm-dci板卡包含8个通道，可以同时测量8路直流电流值。扩展卡属于功能扩展应用，可以增加数据采集卡的采样通道数。系统包含15块扩展卡，一块扩展板包含48个通道。例如：对数据采集卡1(插槽1)扩展可在插槽2与3处接扩展卡；对数据采集卡2(插槽4)扩展通道可接在插槽5至20位置。如图5所示，本实施例的数据采集控制系统的一般工作过程为：步骤1、开始测试步骤11、打开上位机软件；步骤12、进入测试系统；步骤2、测试系统自检步骤21、复位全部控制及测量；步骤22、检查仪器通信；步骤23、仪器初始化；步骤3、选择测试项目步骤31、测量切换到被测项目；步骤32、参数设置；步骤33、检查电源电压是否正确；步骤34、打开电源；步骤4、调用测试模块程序步骤41、调用模块板卡程序；步骤5、进行测试步骤51、各测试项目测试；步骤52、电压，电流，电阻等等功能测试；步骤6、处理、显示、存储测试结果步骤61、测试过程参数处理；步骤62、检查输出结果；步骤63、显示、存储测试结果；步骤7、测试项目完成步骤71、关闭电源；步骤72、断开仪器；步骤73、生成报表；步骤8、上述步骤1-步骤7的任何过程中，通讯解析实时监控并存储系统的测试运行状态，测试明细表如表1所示，若测试过程发生异常状况，上位机软件进入报警状态、并保存状态数据，等待用户手动操作，直至异常解除。no.measurestephightlimitlowlimitmeasurevaluepass/failed1复位全部控制及测量done2测量切换到测电压done3选择电压12vdone4检查电源电压是否正确13.00011.500done5打开电源done612v电流测量0.2000.000done712v电压测量13.00011.500done85v电压测量5.5004.800done93.3v电压测量3.4503.200done101.8v电压测量1.9201.700done11usb端口1测试40.00030.000done12usb端口2测试40.00030.000done13usb端口3测试40.00030.000done14usb端口4测试40.00030.000done15lan功能测试55.00050.000done16检查cn3收银机马达输出电压13.00011.500done17按下转换板开关done1812v电流测量1.5001.000done19检查cn3收银机马达输出电压25.00023.500done20检查cn3：l+电压3.4003.200done21检查cn6连接是否正常1200.000700.000done22关闭电源，治具上升done23enddone以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。当前第1页12