1．引言

隨著工業(yè)控制技術的普及與提高，各類自動化產(chǎn)品和電氣化儀器表日益向智能化方向發(fā)展。對于一些特定的測量與控制系統(tǒng)或設備．不但要求具有精確的實時控制數(shù)據(jù)處理，打印顯示等功能，而且還應具備存儲轉換等功能。在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，被控制或被測量的對象，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度，壓力，電流等，對這些模擬量系統(tǒng)數(shù)字控制的第一步就是要對其進行采集。在各類傳感器接收外界信號的同時，對信號進行采集、轉換、通汛、計算、顯示輸出，實時地反映傳感器的信號變化和了解被測目標的特性，是現(xiàn)場監(jiān)控、實地測量、信息預報的重
要手段。

現(xiàn)行的工業(yè)閥門壓力試驗存在很多問題和不足，現(xiàn)代數(shù)字控制技術的應用是改善這一傳統(tǒng)工業(yè)過程的有效途徑，但裝置中涉及的物理量參數(shù)范圍廣，標準、規(guī)范繁雜，產(chǎn)品結構形式多樣，工況環(huán)境惡劣，對系統(tǒng)的響應速度、穩(wěn)定性、采集精度、數(shù)據(jù)處理能力和實時通訊等都有一定的要求，而模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計是其中的關鍵之一。

2．模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析

工業(yè)現(xiàn)場模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般可以分為兩類：

(1)基于AT89C52和AD574的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。AT89C52是廣泛應用于現(xiàn)場嵌入式控制系統(tǒng)的單片機，AD574是12位逐次逼近型帶有三態(tài)輸出緩沖電路的高精度A/D轉換器，利用此二者作為前向通道可以設計具備處理速度快，數(shù)據(jù)存儲迅速可靠，輸出靈活的高性能數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術含量高，專業(yè)性強，開發(fā)周期長，在一般工業(yè)現(xiàn)場不易普及。

(2)模塊化的適用于可編程控制器(PLC)的模擬數(shù)據(jù)采集模塊即AI模塊數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。對于AI模塊，每路模擬量在PLC中被分配一個Word型地址，也就是通常所說的輸入寄存器，用于記錄當前模擬量所對應的數(shù)值，配合使用組態(tài)軟件，在組態(tài)中定義所需要讀取的PLC中各點的相應地址，并把這些地址同組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫中的變量相關聯(lián)，快速提供各類參數(shù)，這樣用戶就可以方便地在組態(tài)軟件中查看工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控數(shù)據(jù)。采用PLC控制的模擬數(shù)據(jù)采集技術可以通過模塊化來實現(xiàn)，方便的對數(shù)據(jù)進行處理和變換，對工業(yè)現(xiàn)場控制準確可靠，硬件連接簡單方便，編程簡練。

采用Phoenix IB IL_AI_8/SF模塊設計的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

閥門性能測試中各項壓力指標是測試的依據(jù)，數(shù)據(jù)的準確性將對閥門產(chǎn)品質量起決定性的作用。該模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了英國天沃泵閥制造有限公司(phoenix)的ILC 150 ETH Inline以太網(wǎng)PLC和IB IL_AI_8/SF Inline模板，通過組態(tài)的方式來實現(xiàn)閥門性能測試中各項壓力參數(shù)的實時采集。IB IL_AI_8/SF模塊的功能塊為庫文件AnlogTechnology—IL A18 V2—12功能塊。IB IL_AI_8/SF模塊為8通道模擬量輸入模塊，該模塊硬件接線端子上設有8路通道，但是其在PCWORX組態(tài)上的過程數(shù)據(jù)分配只占2個輸入字(INO，INl)，2個輸出字(OUT0，OUTl)，由于該模塊的這種物理特性，其性價比比較高，特別適用于模擬量檢測實時性要求不是太高的環(huán)境(采樣周期>300ms)。OUT0和OUTl是模擬量通道命令字和參數(shù)化字，OUT0包含模擬量通道選擇命令，OUTl為模擬量通道屬性(量程、范圍及精度選擇等)參數(shù)化字。INO為命令字寫下去之后返回來的結果，如果INO=OUT0則表示命令字和參數(shù)化已經(jīng)成功，INl為模擬量的實時數(shù)據(jù)。可以通過編寫初始化程序對各變量賦值，采用循環(huán)功能分時檢測和讀取各個通道的模擬量的值，該循環(huán)周期為ms級，完全能夠滿足對現(xiàn)場監(jiān)控的分時采集，數(shù)據(jù)輸出等要求。

3．1 系統(tǒng)參數(shù)設置

系統(tǒng)參數(shù)設置即功能塊的初始化賦值。如圖1所示。IB IL_AI_8/SF模塊使用Interbus相互獨立的配置各通道，PC WORX編程環(huán)境里，添加如圖所示功能塊，按照功能塊本身的要求定義好功能塊連接的各變量及其類型。

I_INPUT_WORD_IN_0(WORD)：IB IL_AI_8/SF Inline模板的輸入字IN[0]；

I_INPUT_WORD_IN_1(WORD)：IB IL_AI_8/SF Inline模板的輸入字IN[1]；

Q_COMMOND_WORD_0(WORD)：IB IL_AI_8／SF Inline模板的公共字OUT [O]；

Q_COMMOND_WORD_1(WORD)：IB IL_AI_8／SF Inline模板的參數(shù)字OUT [1]。

在過程數(shù)據(jù)分配中，以上四個變量分別與對應的IB IL_AI_8／SF Inline模板中的四個可供分配的過程數(shù)據(jù)項相連接，分配地址，使模塊處于正常運行的工作狀態(tài)。

Active(BOOL)：功能塊使能位。為了使該功能塊處于采集數(shù)據(jù)的工作狀態(tài)，必須將該變量置為True，在該例中，PLC掃描周期開始即將其賦值為True；

Select(BYTE)：IB IL_AI_8／SF模塊為8通道，Select變量為8位選擇變量，其中第1位代表通道1，第7位代表通道8，可以改變Select里面的值實現(xiàn)通道有選擇的讀取，同時可以跳過閑置通道，直接讀取有用通道值。本例中為了使該功能塊的8通道都有效，賦值為：BYTE#16#FF(8通道均激活)；

Ready(BOOL)：當功能塊使能位為True并且各通到有采集數(shù)據(jù)時，該變量為True，功能塊處于準備狀態(tài)；

Error(BOOL)：當功能塊出錯時，該變量為True；

SelectValid(BOOL)：當功能塊各通道都能毫無錯誤的采集數(shù)據(jù)時，該變量為True；

DiagCode(WORD)：為錯誤的診斷代碼，方便用戶查找錯誤；

AddDiagCode(WORD)：為擴展診斷代碼；

Parameter：通道參數(shù)設置，類型為UDT_IL_AI_8_Para結構變量，由功能塊自行定義，不需更改。如表1所示，必須對Parameter結構變量中的5個屬性進行賦值設置。注意：必需明確各屬性的數(shù)據(jù)類型，在編程賦上正確值。其中的Range信號類型選擇設置如圖2所示。

按照以上要求完成該模擬數(shù)據(jù)采集模塊的參數(shù)化設置。本測試系統(tǒng)中，壓力傳感器模擬量信號為標準的4—20mA Current信號，則Parameter．Range確定為10；根據(jù)各傳感器的量程及測量要求分別設置與各通道對應的Parameter.LoLim和Parameter.HiLim值。

3．2 系統(tǒng)通道模擬量讀取

IB IL_AI_8/SF模塊的各通道實測值存放在功能塊中結構化變量Data中，使用時必須先定義各模擬量通道的目標數(shù)據(jù)變量，如圖3所示，必須對Data變量進行設置，以便獲取目標數(shù)據(jù)輸出。

Data：測量值和錯誤輸出。類型為UDT_IL_Al_8_Para結構變量，由功能塊自行定義，其5個屬性如表2所示。其中Data．Value變量以實數(shù)的形式顯示功能塊中各模擬量通道的測量值。

3．3 模擬量目標數(shù)據(jù)輸出

PLC只能存儲目標數(shù)據(jù)，其自身不具備模擬數(shù)據(jù)輸出的功能，這就需要通過以組態(tài)的方式來獲取數(shù)據(jù)輸出，因此必須在組態(tài)中定義與PLC中IB IL_AI_8/SF模塊功能塊中的Data(結構數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)變量相關的聯(lián)數(shù)據(jù)庫變量。通過組態(tài)的數(shù)據(jù)輸出和處理能力，可以很方便的顯示與之相關聯(lián)的Data．Value變量的測量值，監(jiān)控閥門測試系統(tǒng)中的各通道壓力值，自動控制試驗過程、存儲有效的歷史實測數(shù)據(jù)，并且可以進行在線診斷，精確和快速的定位故障。

4．結束語

采用計算機集中管理的模塊化的模擬數(shù)據(jù)采集方式，具有控制能力強，安全可靠，編程簡單，使用方便，體積小等優(yōu)點，工業(yè)現(xiàn)場應用效果較好。

基于IB_IL_AI_8的模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能穩(wěn)定，功能完善，能夠同時處理多種測量參數(shù)，已成功應用于工業(yè)閥門壓力試驗裝置中，并通過實際裝機運行驗證。

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