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基于 ADAM 模块的光纤远程测控系统解决方案


            卓红艳 袁欢 刘忠
            中国工程物理研究院应用电子学研究所系统工程研究室
                                                                     摘要:为实现远程计算机对现场气流循环装
                                                                 置的传感器数据采集、电磁阀的开关控制以及变
                                                                 频器的开关控制和频率调节功能,介绍一种基于
                                                                 ADAM4000 系列模块构建的远程控制系统。分
                                                                 析国内外研究现状,给出 ADAM 模块化分布式
                                                                 测控系统的解决方案和硬件选型配置,详细阐述
                                                                 通信、数据采集、阀门控制和数据处理集中显示
                                                                 监测 4 大功能的具体工程实现。运行结果表明:
                                                                 该系统运行稳定,抗干扰能力较强,能为较分散
                                                                 工业现场的多点数据采集与设备控制提供一种
                                                                 可行的解决方案。
                                                                     关键词:分散控制;光纤通信;ADAM 模块
                                                                 远程测控;






                某高功率微波(high-powermicrowave,HPM)系统在气流             式、信号类型多样的数采系统,成本较高。对变化较慢的信号
            循环装置中有热电偶、流量计和压力传感器,分别测量气体温                          采集以及时序控制要求在毫秒量级的数采系统,采用ADAM-4000
            度、流量和气压。HPM系统有进气和出气2个电磁阀控制气流进                        系列的模块,是一种合适的远程分布的小型装置低成本、高可
            出,还有一路变频器通过调节频率,拖动风机转动,产生不同                          靠的解决方案。
            流速的气流。同时,由于HPM系统工作时会产生微波、高压放
            电、X射线、电子束强引导磁场等构成复杂的强电磁环境,对于                             二、硬件解决方案
            现场测控系统中各类电子设备会产生较强的干扰,影响系统的                              根据实际需求,笔者提出了一种基于ADAM模块化分布式测
            稳定性甚至安全性,所以在实现功能要求的同时,对整个测控                          控系统的解决方案。ADAM模块俗称亚当模块,是研华公司生产
            系统现场采集控制设计具有较高抗电磁干扰要求。基于此,笔                          的传感器到计算机的智能接口模块系列产品。该方案基于ADAM-
            者建立气流循环装置的分布式测控系统,实现远程计算机对现                          4000系列远程DA&C系列,由于其具备抗高低温、抗噪和抗突波
            场气流循环装置的传感器数据采集(热电偶、流量计和压力传感                         的功能,已经被广泛应用于各种工业现场,具有低成本、可靠
            器)、电磁阀开关控制以及变频器开关控制和频率调节功能。                          性高和抗干扰能力强等优点。
                                                                     ADAM每一模块均包含有内建的单片机系统,因而可挂接在
                                                                                                                [1]
                一、国内外研究现状                                        RS-485总线上,接受由主计算机送来的ASCII格式的控制命令 。
                目前,国内外最常用的几种基于分布式的现场数据采集                         RS-485通信结构是一种半双工网络,在同一时刻,RS-485只能发
            传输的解决方案,采用嵌入式的数据采集板卡,如NI的PXI总                        送或者接收数据,其数据的发送和接收是通过RE和DE引脚控制,
            线的数采系统、cRIO的数采系统、基于PLC、PCC的嵌入式数采                     通信距离最长可达1219m,最大传输速率为10Mbit/s。该方案采
                                                                                                     [2]
            单元,尤其是NI的基于cRIO的数采系统创新性地采用集成FPGA                     用主从机通信模式,即总线可接多个终端节点 ,主节点需要通
            机箱,使系统具备高速并行的运算处理能力,时序控制可以达                          过RS485总线与各类传感器进行数据交互,对采集点和控制点较
            到微秒量级。这些数采系统板卡、组件费用高,集成一套分布                          为分散,对温度、流量、压力等变化较缓的传感器实现远程数据
                                                                 采集控制是合适的。总体设计如图1所示。
             图 1 总体设计
                                                                     三、ADAM硬件配置选型及工程实现
                                                                     ADAM-4000系列提供2类产品:通信模块和I/O模块。通信模
                                                                 块提供各种接口,包括以太网、串行、光纤和无线端口等;I/O
                                                                 模块在主机PC与现场信号之间提供完整的信号调理和通信解决
                                                                                                    [3]
                                                                 方案,如模拟量I/O、数字量I/O和计数器等 。方案实现的硬
                                                                 件选型配置如表1。
                                                                     从图1可以看出:系统主要有通信、数据采集、阀门控制和

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