低成本实现设备数据采集的手段.docx
一、前言当前物联网是个热门话题，物联网是指通过技术手段让一些工业设备，家用设备的信息接入互联网，这样我们可以更容易采集到设备信息，并且可以通过计算机或手机对设备进行控制，让设备更智能。实现通过计算机采集设备数据是一件好事，但成本也是一个重要因素，如果成本过高，也会让很多企业或个人望而却步。笔者就职于一家机械加工的企业，最终产品为组装品。产品组装要性能测试，产品性能测试要记录压力和流量等数据。笔者用很低的成本，仅用4千元购买硬件（不含传感器）和免费软件实现了通过计算机采集数据，将设备的压力和流量等数据传输到计算机，并形成图表记录。本文将介绍笔者的实现过程，希望对其它企业信息化工作者有借鉴意义。二、数据采集的实现过程1、将压力和流量等信号变成模拟电信号压力和流量等信号必须转换成电信号才能传入计算机中，不同信号需要通过不同的传感器，例如压力信号需要压力传感器，流量信号需要流量传感器。2、将模拟电信号变成数字信号传感器输出的是模拟信号，模拟信号不能直接输入计算机，需要将模拟信号转变成数字信号，需要用数据采集卡将模拟信号变成数字信号。3、数字信号传入计算机当数字信号传入计算机后，计算机端需要有相应的软件，采集到相应的数字信号，形成图表显示在计算机中，并且将数据文件保存在计算机硬盘上。前面已经说过，通过4千元成本（不含传感器）来实现设备数据采集。4千元花费分配，2500元购买触摸屏工控一体机，1500元购买数据采集卡。基本实现过程如下图：各种传感器抿采集卡计算机触摸屏工控一体机如下图：三、数据采集卡的选择数据采集卡有很多，本文不在累述，只介绍一下笔者选择的采集卡1.abjackU3,出自美国1.abjaCk公司,价格低廉，不到1500元。基本性能如下： 16个多功能的I/O（数字输入,数字输出或模拟输入） 4个附加的数字口 12位模拟输入（0-2.4单端输入，或+/-2.4V差动输入） 2个模拟输出（10位，0-5V） 由USB供电，最高采样频率大于50KHz 工作温度范围：-40-+85摄氏度它虽价格低廉，但可以满足一般的数据采集要求。四、采集软件的设置和实现过程这类软件也被称为组态软件，笔者使用的是DAQFaCtory免费版。组态软件(DAQFactory)是美国Azeotech公司的产品。该产品已经在全世界各行各业得到广泛的应用，这些行业包括航天航空、汽车、农业、能源、楼宇管理、一般制造工厂等。DAQFaCtory软件综合了SCADA、HMI、以及虚拟仪器的优点。DAQFactory可以编程，它的高速采集和记录数据(>50KHz)能力是其它软件所不及的。DAQFactory可以编程，这是它一大特长，可以灵活实现很多功能。它的免费版一样可以编程。免费版有点功能制约，最多两个展示界面，图表不能有彩色，只能画二维图。笔者使用的就是其免费版，也可以满足基本数据采集需要。通过该软件基本实现过程如下：1、软件连接数据采集卡1.abjaCk的数据采集卡可以接多路模拟信号输入每路输入都有一个端口号。在DAQFactory软件中可以设置频道Channel,不同的频道名称对应不同的数据采集卡端口，可以软件中设置采集频率。这样就将信号从数据采集卡传输到计算机中。DAQFactory可以支持的设备型号很多，除了支持1.abjack数据采集卡,还可以支持其它很多品牌数据采集卡，可以根据具体的设备在软件中设置。在设置中，还有一个重要参数是采集频率，采集频率就是多长时间采集一次。这个采集频率和采集的参数有关，例如如果是采集液压油温度信号，液压油温度不会快速波动，一秒钟采集一次足够了，如果是液压油压力信号，可能会有快速波动，就需要高的采集频率，例如每秒50次。下图为DAQFactory连接数据采集卡设置界面。OwvMil4tVMIIRIEWIIEI心IOdIMenINeWGra(,ChwvwiHewDvjpDiWTypOwtTgOMmTCorwtnion:H>|PtewueiUMOAtoD0100000VoluroPSI1.3900IoA0000OOONorw0Dn1100OOOH<y*UI2.2、形成图表展示数据传输到计算机中以后，可以做一些编程和计算。例如，可以设置条件触发记录功能，当压力超过IMPa后，才开始记录试验数据。数据传输到计算机上之后，一个显著的优势就是可以借助计算机屏幕，通过图表展示数据运行规律，让操作者更直观地看到检查结果。MU)IMAMr*ctdtYaCWilocbu43vou:tockWftJowSeD)u,w争？火虫白1¾.3、数据记录通过DAQFactory软件采集到的数据，还可以以CSV格式保存在计算机中。如果是传统的数据采集数据，试验仪器显示数值后，只能由检测人员手工记录在纸上或者计算机中。采用软件记录试验数据，既减少了对人力的占用，也避免由于人为记录疏忽而产生的记录错误。下图为DAQFaCtory数据记录存储设置界面。4、数据格式转换DAQFactory记录的文件格式是csv格式，实质上就是一个Excel表。由于其是软件自动形成的表格，格式很简单，只是记录了不同时间点，各个参数值。下面表格是一个记录例子。TheTimepressureflow13:22:4018.876230.05320713:22:4118.871620.032953613:22:4218.880830.0329536这里面也没有对应检测产品的编号和其它检测条件信息。如果要形成给客户的检查成绩表，就需要补充产品编号和对应检测条件等信息，例如下面的表格格式是个客户的检直成绩表格式。产品编号设定压力(13.45-13.55MPa)内部泄漏15ccmin以下泄漏量在设定压力;成2MPa时每分钟小于1OOccZmin这样就需要利用其它工具，对DAQFaCtory输出的原始数据记录格式进行转换，并增加产品编号和检测条件等信息。笔者采用的EXCel自带的VBA进行编程实现的这种转化。VBA是一种编程语言，它依托于OffiCe软件，不能独立的运行，通过VBA可以实现各种OffiCe软件操作的自动化。它可以实现Excel中没有提供的功能，实现自动化功能，通过插入窗体做小型管理软件。其语法规则来自于basic语言，容易学习上手。五、后记通过计算机直接采集设备数据，提高了数据采集效率也方便了数据记录，这是企业信息化改善方向，但高昂的成本让很多中小企业望而却步。很多文章介绍企业信息化改善，只是从功能上介绍如何改进，没有谈及如何用低廉成本实现企业信息化，而信息化的高成本一直是企业信息化的拦路虎。笔者用低廉的成本实现了通过计算机对设备数据的采集，本文介绍了大致的实现过程，供企业信息化工作者参考。
