CN108021061A - 一种信号采集及控制系统 - Google Patents

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李明
安书董
李亚锋
索晓杰
王炳文
康晓东
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

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Abstract

一种信号采集及控制系统属于信号采集及伺服控制技术领域。本发明提出了一种可容忍任意通道数、大范围电压的信号采集及控制系统，针对多传感器的场合采用主控制单元统一调度，从控制单元具体采集和控制的方式，提高了系统的适应性和通用性，同时解决了大系统不能统一管理的问题。

Description

一种信号采集及控制系统
技术领域
本发明一种信号采集及控制系统属于信号采集及伺服控制技术领域。
背景技术
在航空航天领域以及工业控制领域电传系统已经逐渐取代传统机械传感装置，系统中电学传感器数量越来越多，目前行业内都是将传感器进行分区处理，每个区域配置一个信号采集及控制分系统，这样就需要针对不同的传感器信号设计不同的信号采集及控制系统，不具有通用性，而且很难做到整个系统协同处理，统一调度，造成资源浪费。
本发明提出了一种可容忍任意通道数、大范围电压的信号采集及控制系统，针对多传感器的场合采用主控制单元统一调度，从控制单元具体采集和控制的方式，提高了系统的适应性和通用性，同时解决了大系统不能统一管理的问题。
发明内容
本发明的目的：针对信号采集及控制领域采集系统、控制系统设备通用性低、多设备、大系统不能统一管理的问题，提出一种高通用性可容忍任意通道数、大范围电压的信号采集及控制系统。
本发明的技术方案：一种信号采集及控制系统，所述系统包括主控制单元和从控制单元，主控制单元和从控制单元之间以CAN总线为架构，组成数据交互网络；所述信号采集及控制系统采用一主多从的模式，主控制单元负责统一决策与调度管理，从控制单元进行具体信号采集及伺服输出；从控制单元信号采集的前端和从控制单元伺服输出的后端分别加入程控比例放大电路以匹配各种输入输出电压范围；
所述程控比例放大电路采用多路选通器结合FPGA逻辑实现程控放大；程控比例放大电路采用两级同向比例调节电路串联组成，每个比例放大电路的放大倍数均能够进行自定义；通过FPGA逻辑控制两个多路选通器选择传感器信号或伺服输出信号的放大倍数，对信号进行放大或缩小以匹配各种输入输出电压范围，以实现在不更改硬件的前提下就能够改变输入输出电压范围；
所述系统采用CAN总线将主控制单元和从控制单元组成数据交互网络，所述系统只需设置主控制单元中的从控制单元的数量，就能够增加从控制单元，从而能够拓展传感器信号采集及伺服控制输出通道数。
从控制单元包括由DSP和FPGA逻辑控制的多路传感器信号采集和伺服控制输出资源，主控制单元包含CAN总线资源和RS232资源。
本发明的优点是：
1.本发明相对传统信号采集及控制系统，具有极强的通用性，本系统通道数可任意拓展，可容忍任意通道数的信号采集及控制。
2.本发明拓展通道时只需在主控制单元设置从控制单元数量即可实现通道拓展，无需更改硬件。
3.本发明在采集电路前端、伺服控制电路后端加入了程控比例调节电路，无需更改硬件就可匹配极大输入输出电压范围。
附图说明
图1系统结构示意图
图2任一从控制单元工作原理示意图
图3从控制单元中程控比例调节电路工作原理示意图
具体实施方式：
一种信号采集及控制系统，所述系统包括主控制单元和从控制单元，主控制单元和从控制单元之间以CAN总线为架构，组成数据交互网络；所述信号采集及控制系统采用一主多从的模式，主控制单元负责统一决策与调度管理，从控制单元进行具体信号采集及伺服输出；从控制单元信号采集的前端和从控制单元伺服输出的后端分别加入程控比例放大电路以匹配各种输入输出电压范围；
所述程控比例放大电路采用多路选通器结合FPGA逻辑实现程控放大；程控比例放大电路采用两级同向比例调节电路串联组成，每个比例放大电路的放大倍数均能够进行自定义；通过FPGA逻辑控制两个多路选通器选择传感器信号或伺服输出信号的放大倍数，对信号进行放大或缩小以匹配各种输入输出电压范围，实现在不更改硬件的前提下就能够改变输入输出电压范围；
所述系统采用CAN总线将主控制单元和从控制单元组成数据交互网络，所述系统只需设置主控制单元中的从控制单元的数量，就能够增加从控制单元，从而能够拓展传感器信号采集及伺服控制输出通道数。
从控制单元包括由DSP和FPGA逻辑控制的多路传感器信号采集和伺服控制输出资源，主控制单元包含CAN总线资源和RS232资源。
下面结合附图对本发明进行进一步详细的说明。
本发明采取一主多从的架构，由一个主控制单元和多个从控制单元组成，主控制单元的资源包括由DSP控制的CAN总线以及RS232总线，DSP负责数据解算和信息交互，主要功能是对各个从控制单元进行统一决策、管理和调度，以及大系统的位置解算，向各从节点发送解算结果，决策从节点优先级，并对各从控制单元进行统一管理；同时通过RS232与PC机进行通信，在人机交互界面实时反馈系统工作状态，各从控制单元工作状态，同时接收人机交互界面的输入指令。
从控制单元的主要功能是通过前端调理放大电路及A/D转换电路读取各节点信号值，将数据放到CAN总线上，供主控制单元读取；同时从CAN总线上获取主控制单元发布的从节点位置信息和命令信息，执行主控制单元的命令，并通过D/A转换电路及后端调理电路，输出驱动电压信号，驱动后续作动系统工作。
从控制单元的A/D转换电路前端和D/A转换电路后端均加入程控比例放大电路，以匹配各种输入输出电压范围。如图3所示，程控比例放大电路采用两级同向比例放大电路串联组成，为了抑制干扰噪声传播，前级放大器的比例系数大于后级放大器的比例系数，每个比例放大电路的放大倍数能够自定义；然后通过FPGA逻辑控制两个多路选通器选择传感器信号或伺服输出信号的放大倍数，对信号进行放大或缩小以匹配各种输入输出电压范围，实现在不更改硬件的前提下就能够改变输入输出电压范围。

Claims (2)

1.一种信号采集及控制系统，所述系统包括主控制单元和从控制单元，主控制单元和从控制单元之间以CAN总线为架构，组成数据交互网络；所述信号采集及控制系统采用一主多从的模式，主控制单元负责统一决策与调度管理，从控制单元进行具体信号采集及伺服输出；从控制单元信号采集的前端和从控制单元伺服输出的后端分别加入程控比例放大电路以匹配各种输入输出电压范围；
所述程控比例放大电路采用多路选通器结合FPGA逻辑实现程控放大；程控比例放大电路采用两级同向比例调节电路串联组成，每个比例放大电路的放大倍数均能够进行自定义；通过FPGA逻辑控制两个多路选通器选择传感器信号或伺服输出信号的放大倍数，对信号进行放大或缩小以匹配各种输入输出电压范围，实现在不更改硬件的前提下就能够改变输入输出电压范围；
所述系统采用CAN总线将主控制单元和从控制单元组成数据交互网络，所述系统只需设置主控制单元中的从控制单元的数量，就能够增加从控制单元，从而能够拓展传感器信号采集及伺服控制输出通道数。
2.根据权利要求1所述的一种信号采集及控制系统，其特征在于,从控制单元包括由DSP和FPGA逻辑控制的多路传感器信号采集和伺服控制输出资源，主控制单元包含CAN总线资源和RS232资源。
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