CN114442545A - 应用于食品生产线的数据采集传输系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于食品生产线的数据采集传输系统及其应用方法，所述数据采集传输系统包括采集模块、模数转换模块、隔离输出模块、方波输出模块、通信模块和处理显示模块，所述采集模块用于采集环境信息且该采集模块的输出端连接模数转换模块，所述模数转换模块将采集模块获取的数据转换后再将信息通过通信模块传送至处理显示模块，所述处理显示模块将信息转换后通过显示器显示出来，所述隔离输出模块和方波输出模块的输入端连接于所述模数转换模块，所述处理显示模块通过通信模块对模数转换模块发送指令。本系统有效解决了对多路信号、多种信号同时采集测试的问题，实现了数据采集系统的通用化。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集，具体涉及一种应用于食品生产线的数据采集传输系统及其应用方法。
背景技术
在工业领域，为了便于我们能够实时了解相关生产状况，提高生产的效率和产品的质量，实现稳定生产，数据采集已经被广泛应用。虽然目前在对辐射、温度、湿度、压力、气体浓度、光照、振动和声音强度等环境信息的获取上，有大量各类数据采集传输需求，但现市场上产品多存在专用性强、互相不连通、应用性差等缺点。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种应用于食品生产线的数据采集传输系统，该系统有效解决了对多路信号、多种信号同时采集测试的问题，实现了数据采集系统的通用化。针对不同范围的模拟信号电压，系统可实现采集误差都较小的采集和传输，接口一致，有线无线通讯均可。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于食品生产线的数据采集传输系统，包括采集模块、模数转换模块、隔离输出模块、方波输出模块、通信模块和处理显示模块，所述采集模块用于采集环境信息且该采集模块的输出端连接模数转换模块，所述模数转换模块将采集模块获取的数据转换后再将信息通过通信模块传送至处理显示模块，所述处理显示模块将信息转换后通过显示器显示出来，所述隔离输出模块和方波输出模块的输入端连接于所述模数转换模块，所述处理显示模块通过通信模块对模数转换模块发送指令，其中所述采集模块包括脉冲信号采集模块、数字量信号采集模块和模拟量信号采集模块，所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块中的至少一种。
优选地，所述模拟量信号采集模块能够实现多路模拟信号的同时高精度采集，所述模拟量信号采集模块包括多路信号输入滤波电路、芯片和连接端口电路。
优选地，所述模拟量信号采集模块能够实现八路模拟信号单路输入或者四路差分输入测量。
优选地，所述脉冲信号采集模块是采用微处理器控制芯片完成的，所述脉冲信号采集模块的工作原理为：脉冲信号的测量是完成对脉冲上升沿时间和频率的测定，利用微处理产生两路参考信号，经过放大电路放大后输入至高速精确的比较电路，再与输入的脉冲信号比较产生芯片计算所需的输入信号，处理输出脉冲信号参数传输至微处理器。
优选地，所述隔离输出模块为光耦隔离输出模块，该光耦隔离输出模块为6N137单通道高速光耦合器，其中隔离输出的电路的输入为差分输入、共阳极输入和共阴极输入，输入信号的电压范围为3.3～24V，输出信号为NPN低电平信号。
本发明还提供一种应用于食品生产线的数据采集传输系统的应用方法，包括如下步骤：
步骤1：设有数据采集输送系统的终端通电初始化后，等待相应的开关量请求检测数据，一旦检测到开关量出现，终端开始与对应的温控器进行通信；
步骤2：终端读取到温控器的数据后，开始与集线器尝试握手，终端向集线器发送握手数据，等待集线器回答确认数据；
步骤3：当终端收到确认数据后，认为对应通道为当前通信通道，然后终端向集线器发送数据帧，数据帧中包含当前的温度数据和机器代码号，集线器收到完整的一帧数据后，与PLC通过RS232进行通信，向PLC发送下载标称温度的请求；
步骤4：PLC及时从本地数据库中取得对应机器号的标称温度，发送给集线器，集线器得到标称温度数据之后，与终端传来的当前温控器数据进行逐位比较，结果返回给终端；
步骤5：终端根据返回结果控制对应的报警灯红灯闪烁或绿灯亮起，以波特率为9600bps，终端查询到温控器数据之后与集线器握手，在带有起始位、停止位和奇偶校验位的模式下收发数据。
优选地，所述数据帧包含规定的帧头字节02、帧尾字节03，中间包含当前的温度数据和温控器的机器代码号。
本发明的有益效果是：本系统中通过脉冲信号采集模块、数字量信号采集模块和模拟量信号采集模块对辐射、温度、湿度、压力、气体浓度、光照、振动和声音强度等环境信息的获取，并通过模数转换模块进行转换后通过无线或有线通信模块传送至处理显示模块显示出来，该系统通过PLC与触摸屏的配合将信号数据显示出来，而完成各个模块数据的采集、传输和显示。本系统有效解决了对多路信号、多种信号同时采集测试的问题，实现了数据采集系统的通用化。针对不同范围的模拟信号电压，系统可实现采集误差都较小的采集和传输，接口一致，有线无线通讯均可。
附图说明
图1为本发明中数据采集传送系统的总体框图；
图2为本发明中模拟量信号采集模块的原理图；
图3为本发明中脉冲测量模块的原理图；
图4为本发明中隔离输出模块的原理图；
图5为本发明的集线器工作流程图；
图6为本发明的终端工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
实施例：如图1所示，一种应用于食品生产线的数据采集传输系统，包括采集模块、模数转换模块、隔离输出模块、方波输出模块、通信模块和处理显示模块，所述采集模块用于采集环境信息且该采集模块的输出端连接模数转换模块，所述模数转换模块将采集模块获取的数据转换后再将信息通过通信模块传送至处理显示模块，所述处理显示模块将信息转换后通过显示器显示出来，所述隔离输出模块和方波输出模块的输入端连接于所述模数转换模块，所述处理显示模块通过通信模块对模数转换模块发送指令，其中所述采集模块包括脉冲信号采集模块、数字量信号采集模块和模拟量信号采集模块，所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块中的至少一种。本系统中通过脉冲信号采集模块、数字量信号采集模块和模拟量信号采集模块对辐射、温度、湿度、压力、气体浓度、光照、振动和声音强度等环境信息的获取，并通过模数转换模块进行转换后通过无线或有线通信模块传送至处理显示模块显示出来，该系统通过PLC与触摸屏的配合将信号数据显示出来，而完成各个模块数据的采集、传输和显示，系统中采用RS485协议。本系统有效解决了对多路信号、多种信号同时采集测试的问题，实现了数据采集系统的通用化。针对不同范围的模拟信号电压，系统可实现采集误差都较小的采集和传输，接口一致，有线无线通讯均可；模块之间通过插接的方式进行连接，这样既有利于排查故障，也有利于系统的整体综合设计。
所述模拟量信号采集模块能够实现多路模拟信号的同时高精度采集，所述模拟量信号采集模块包括多路信号输入滤波电路、芯片和连接端口电路。所述模拟量信号采集模块能够实现八路模拟信号单路输入或者四路差分输入测量，图2是模拟量信号采集模块原理图。
所述脉冲信号采集模块是采用微处理器控制芯片完成的，所述脉冲信号采集模块的工作原理为：脉冲信号的测量是完成对脉冲上升沿时间和频率的测定，利用微处理产生两路参考信号，经过放大电路放大后输入至高速精确的比较电路，再与输入的脉冲信号比较产生芯片计算所需的输入信号，处理输出脉冲信号参数传输至微处理器，图3是脉冲信号测量的原理框图，采用的芯片为TDC-GP2。
如图4所示，所述隔离输出模块为光耦隔离输出模块，该光耦隔离输出模块为6N137单通道高速光耦合器，其中隔离输出的电路的输入为差分输入、共阳极输入和共阴极输入，输入信号的电压范围为3.3～24V，输出信号为NPN低电平信号。即在没有输入信号时，输出电源电压，输入信号接入时，输出低电平；所述模数转换模块通过隔离输出模块和方波输出模块对采集模块进行简单的控制。
一种应用于食品生产线的数据采集传输系统的应用方法，包括如下步骤：
步骤1：设有数据采集输送系统的终端通电初始化后，等待相应的开关量请求检测数据，一旦检测到开关量出现，终端开始与对应的温控器进行通信；
步骤2：终端读取到温控器的数据后，开始与集线器尝试握手，终端向集线器发送握手数据，等待集线器回答确认数据；即终端termination读取温控器的数据后，开始尝试与集线器HUB握手，终端向集线器HUB发送握手数据OF，发送完毕后，等待集线器回答确认数据FO；
步骤3：当终端收到确认数据后，认为对应通道为当前通信通道，然后终端向集线器发送数据帧，数据帧中包含当前的温度数据和机器代码号，集线器收到完整的一帧数据后，与PLC通过RS232进行通信，向PLC发送下载标称温度的请求；
步骤4：PLC及时从本地数据库中取得对应机器号的标称温度，发送给集线器，集线器得到标称温度数据之后，与终端传来的当前温控器数据进行逐位比较，结果返回给终端；
步骤5：终端根据返回结果控制对应的报警灯红灯闪烁或绿灯亮起，以波特率为9600bps，终端查询到温控器数据之后与集线器握手，在带有起始位、停止位和奇偶校验位的模式下收发数据。图5为集线器工作流程示意图，图6为终端工作流程示意图，本系统通过PCL与触摸屏的配合将信号数据显示出来，完成对各个模块的采集和数据传输，本系统使用RS485协议进行现测量传感器与终端的组网，使用自主设计的星型网络进行集线器与终端组网，在低成本半双工RS485收发器上实现了通信网络，为需要实时温度控制的工业现场提供了一种可靠、灵活的解决方案。
其中，所述数据帧包含规定的帧头字节02、帧尾字节03，中间包含当前的温度数据和温控器的机器代码号。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：包括采集模块、模数转换模块、隔离输出模块、方波输出模块、通信模块和处理显示模块，所述采集模块用于采集环境信息且该采集模块的输出端连接模数转换模块，所述模数转换模块将采集模块获取的数据转换后再将信息通过通信模块传送至处理显示模块，所述处理显示模块将信息转换后通过显示器显示出来，所述隔离输出模块和方波输出模块的输入端连接于所述模数转换模块，所述处理显示模块通过通信模块对模数转换模块发送指令，其中所述采集模块包括脉冲信号采集模块、数字量信号采集模块和模拟量信号采集模块，所述通信模块包括有线通信模块和无线通信模块中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：所述模拟量信号采集模块能够实现多路模拟信号的同时高精度采集，所述模拟量信号采集模块包括多路信号输入滤波电路、芯片和连接端口电路。
3.根据权利要求2所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：所述模拟量信号采集模块能够实现八路模拟信号单路输入或者四路差分输入测量。
4.根据权利要求1所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：所述脉冲信号采集模块是采用微处理器控制芯片完成的，所述脉冲信号采集模块的工作原理为：脉冲信号的测量是完成对脉冲上升沿时间和频率的测定，利用微处理产生两路参考信号，经过放大电路放大后输入至高速精确的比较电路，再与输入的脉冲信号比较产生芯片计算所需的输入信号，处理输出脉冲信号参数传输至微处理器。
5.根据权利要求1所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：所述隔离输出模块为光耦隔离输出模块，该光耦隔离输出模块为6N137单通道高速光耦合器，其中隔离输出的电路的输入为差分输入、共阳极输入和共阴极输入，输入信号的电压范围为3.3～24V，输出信号为NPN低电平信号。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：设有数据采集输送系统的终端通电初始化后，等待相应的开关量请求检测数据，一旦检测到开关量出现，终端开始与对应的温控器进行通信；
步骤2：终端读取到温控器的数据后，开始与集线器尝试握手，终端向集线器发送握手数据，等待集线器回答确认数据；
步骤3：当终端收到确认数据后，认为对应通道为当前通信通道，然后终端向集线器发送数据帧，数据帧中包含当前的温度数据和机器代码号，集线器收到完整的一帧数据后，与PLC通过RS232进行通信，向PLC发送下载标称温度的请求；
步骤4：PLC及时从本地数据库中取得对应机器号的标称温度，发送给集线器，集线器得到标称温度数据之后，与终端传来的当前温控器数据进行逐位比较，结果返回给终端；
步骤5：终端根据返回结果控制对应的报警灯红灯闪烁或绿灯亮起，以波特率为9600bps，终端查询到温控器数据之后与集线器握手，在带有起始位、停止位和奇偶校验位的模式下收发数据。
7.根据权利要求1所述的应用于食品生产线的数据采集传输系统，其特征在于：所述数据帧包含规定的帧头字节02、帧尾字节03，中间包含当前的温度数据和温控器的机器代码号。
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