电牙线动态运营监测系统数据采集装置的设计与应用_开题报告

（一）国内同行研究现状

《数据采集技术与系统设计》述，数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作的设备。数据采集系统出现于20世纪50年代，发展到20世纪90年代至今，数据采集技术已经成为一种专门的技术。

数据采集系统涉及到的相关技术大体如下：传感器技术、模拟信号处理技术、模数转换和数模转换技术、信号处理技术、数据采集系统抗干扰技术、误差分析与处理、人机接口技术、数据存储与打印、数据传输技术、虚拟仪器技术等。

根据《智能仪器设计》所述，在微型计算机应用于智能化仪表仪器、信号处理和工业自动化等过程中，都存在着模拟量测量与控问题，即将温度、压力、流量、位移及角度等模拟量转变为数字信号，再收集到微型机进一步予以显示、处理、记录和传输，这个过程称为数据采集，相应的系统称为数据采集系统。数据采集系统是外部被测模拟信号进入数字式测试系统的必经前置通道。

智能化仪表的数据采集系统硬件由两部分组成：一是信号的滤波、放大、采样、保持、转换部分；二是计算机及其接口部分。

构成数据采集系统的常用方法如下：

（1）采用多片单一功能器和分立元件，构成数据放大、采样保持、A/D转换和接口电路，与计算机连接的形成数据采集秕。这种方法灵活，可适用于多种情况。

(2)采用单片数据采集系统芯片。

(3)采用数据采集卡（板）及其驱动软件。

数据采集包含模拟信号量化过程。

在绝大多数利用计算机进行的控制和数据分析场合中，都离不开对模拟信号的采集。工业现场的复杂性决定模拟信号性质的多样化。因此，根据具体工程要求的不同，对测量的技术要求也不尽相同，就采样速度来说 有的是变化缓慢的信号。比如炉温的温度，对其进行采样时可以选用普通采样速率的模数转换器，有的又是瞬间变化的模拟信号，比如机械振动过程中的压力或电路系统开关瞬间对线路上的电流的影响。采样时，就必需采用采样速率较高的模数转换电路；其次，对采样的精度的要求有区别，大部分的普通仪表只需8位精度即可满足测量要求。而在一些精密控制和数据分析的场合中，又必需采用14位16位18位甚至更高位数分辨率来进行采样。另外，很多情况下需要采样的信号有多路，比如设计一个异步电动机的软启动器，就需要考虑采样定子电压，定子电流及电机机壳温度等几路信号。不仅如此，在大多数测量对象比较复杂或进行高精度控制的情况下，一般都会对采样的精度、速度、通道数等技术指标同时提出很高的要求，比如在一些电气设备的故障诊断中，除了要求采样具有很高的速度和精度外，还需要能对多个通道的输入信号采集并且是同步进行采集。

（二）国外研究现状

数据采集系统的发展主要体现在以下几个趋势：

首先，在专业测控方面基于PC计算机的数据采集系统越来越成熟和智能化。在过去的二十年中，开放式架构PC机的处理能力平均每十八个月就增强一倍。为了充分利用处理器速度的发展，现代开放式测量平台结合了高速总线接口。如PCI和PXI/CompactPCI 以便获得性能的进一步提升。计算机的性能提升和由此引起的基于计算机的测量技术的创新，正在持续不断地模糊着传统仪器和基于计算机的测量仪器之间的界线。

其次，在通用测控方面，采用嵌入式微处理器的方案也由早期的采用A/D器件和4标准单片机组成应用系统发展到在单芯片上实现完整的数据采集与分析，即目前极为热门的SOC（System On Chip），通常在一块芯片上会集成一个可以采样多路模拟信号的A/D转换子系统和一个硬CPU核，比如增强型8052内核，而且其CPU的运算处理速度和性能也较早期的标准CPU内核提高了数倍，而且有着极低的功耗。这种单芯片解决方案降低了系统的成本和设计的复杂性。

此外，为了解决SOC方案中数据处理性能的不足，采用DSP作为数据采集系统的CPU的研究与应用目前也逐渐引起业内重视，如TI近年设计的TMS320C240x系列芯片就是一款较为完整的数据采集与控制单片系统 但是这类产品目前仅仅处于发展的初级阶段，在精度、速度或其它性能指标上并不能很好的满足要求。因此，国内外以DSP作为数据采集系统的采样控制和分析运算的研究与应用正在展开。

（三）存在问题

某公司在金属拉链牙上色表面处理工序中存在以下问题

1）人为因素造成拉链表面处理质量不稳定

电牙工艺涉及金属拉链前处理、表面处理（上色）、后处理等工序，目前自动化程度较低，各工序仍然以人工操作为主，从而导致目前在金属拉链表面处理上存在的问题有很多，常见的有，表面颜色发紫、发红、发黄、发蓝、膜层疏枯、结合力差、掉皮、脱色、牙头牙槽不上色，同一次处理前后颜色深浅不一等。因此金属拉链表面处理技术仅仅依靠经验不能解决质量稳定性问题。

2）金属拉链在进行表面处理上色时药水的配制和工艺操作对品质的影响较大

配制药水时，化工原料的选择非常重要。在保证化工原料的质量的前提下，配方中各试剂的含量应根据上色液的PH值、密度等在恒定的条件下及时调整，同时选用纯水配制也是保证药水稳定性的重要因素。如果采用手工操作就很难保证药水质量的稳定性及一致性。

本次项目重点跟踪金属拉链电牙过程中药水滴定操作的规范性和PH值稳定性对电牙品质的影响。

二、^范文提纲 

1 电牙线项目调研及实施背景

2 电牙线监测系统简介

2.1电牙线监测系统数据采集装置组成

2.1.1电牙线监测系统现状介绍

2.1.2电牙线监测系统数据采集装置介绍

2.2电牙线监测系统运行情况

2.2.1电牙线监测系统未改造前情况介绍

2.2.2电牙线监测系统改造后预期成效介绍

3 电牙线监测系统数据采集装置的设计与选型

3.1 PH监测及温控等智能仪表

3.2 通讯模块

3.3 总线转换模块

3.4 光电模块

3.5 PLC程序及数据核对

4项目实施过程存在问题及解决方案

4.1传感器的品质影响数据采集的准确性

4.2系统的实时运行需要稳定、可靠的硬件网络环境

4.3员工的操作习惯改进需要一个过程

5 项目实施效果

5.1电牙各生产线加工状态的全图实时预览

5.2拉链牙产品质量稳定及一致性

5.3对采集的数据通过建模分析，发现影响电牙品质的关键因素

5.4持续改进

6.结论

三、参考文献

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