数据采集接口的分析与应用

数据采集接口的分析与应用

数据采集系统是工业现场自动化控制的重要组成部分，是企业实现信息化管理的基础，在大数据时代很多领域都有着广泛应用。

为了实现对现场设备进行实时、准确、高效的数据采集，实现对现场设备状态和运行状态的监控，通常需要使用数据采集模块对被采集设备进行实时监视和控制，并根据系统的要求将数据传送到上位机进行处理。

目前在工业领域很多企业都采用了上位机系统与设备之间通过 USB接口直接进行通信，实现了对工业现场各类型设备如：电机控制柜、 PLC、变频器等的实时监控。

但目前市场上还没有通用标准协议可供工业现场产品制造商使用在自己的产品中使用，所以工业企业如何在自己的原有协议基础上进行升级开发和应用，这是一个值得深入探讨和研究的问题。

一、接口类型

接口是指计算机与其他计算机之间进行数据交换的协议。

目前主流的接口主要有两种：串行数据传输接口（RS232、RS485）和并行数据传输接口（USB、以太网、IEEE1394a）。而 USB是一种串行数据传输协议，由于它是基于硬件的协议，所以支持多达16个设备接入、可实现对大量设备进行同步数据传输。USB总线由电源适配器和 USB线缆组成，线缆连接至电脑或交换机上，线缆长度可达30米。

在 USB总线中，最常用的是并行模式，因为它支持最多16个设备同时接入，每个设备所使用的网络通道数大大减少，使网络带宽得到充分利用。

串行接口（串行输入/输出）和并行口都支持多路并行输入/输出和双向并行口。当把计算机和通信系统的总线连接起来时就形成了一条总网上传送的总线称为总（子）网。

二、通信接口实现方式

以现场 PLC与上位机之间的通信为例，数据采集模块在进行设计时需要考虑几个重要的因素：

1、现场 PLC必须支持与上位机之间进行通信，必须具备通信接口；

2、现场 PLC要支持多种协议如： Modbus/TCP/IP, CAN等；

3、要有相应的网络通信工具对系统进行数据采集功能，这也是数据采集模块设计的关键环节；

4、对于一些较为复杂环境，例如一些特殊行业如：高温或者低温环境下的数据采集时对实时数据传输具有一定要求。因此在这个方面上需要针对不同应用场景考虑不同的方案。

三、接口应用分析及发展趋势预测

随着工业自动化程度的提高，数据采集接口的种类也在不断增多，如：模拟量和数字量接口、 I/O设备接口、以太网接口、 USB接口等等。为了适应不同的应用环境，工业现场数据采集领域正在逐渐形成统一的数据采集器标准，其目的是将各种不同类型的工业现场设备都接入到统一的工业网络中去。

随着通信技术的不断发展和进步以及工业自动化程度的不断提高，未来数据采集接口将朝着多元化、标准化方向发展，如：支持多协议（RS232、RS485、以太网、 CAN等）；兼容多厂商（USB兼容各种品牌设备）；具备开放系统平台，提供开发环境等。

在未来，数据采集系统不仅要实现更高层次的数据处理能力和更完善和有效的通信功能，还应具备支持更多设备进行通信与共享资源这一功能。例如：利用 USB作为通信介质可以实现对各种设备进行统一管理；采用以太网作为计算通讯介质可以减少计算机上传输线带来了额外重量和功耗，降低了通信网络中传输线带来了额外成本；采用 CAN进行信息采集可以提高系统性能和数据可靠性等。