1基于虛擬電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)通常由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成，其中計(jì)算機(jī)和各種計(jì)算機(jī)的內(nèi)置插卡是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。根據(jù)虛擬儀器思想，我們將監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抽象，把整個(gè)系統(tǒng)分為如下五個(gè)層次
①儀器模塊：這是直接面向監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)象的，是監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，完成數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)控制等功能。輸入信息是信號(hào)，例如能源監(jiān)控系統(tǒng)中的壓力、流量、電流電壓變送器信號(hào)、開(kāi)關(guān)量（閥門狀態(tài)）信號(hào)。可以采用PLC進(jìn)行模擬量的采集和轉(zhuǎn)換。
②儀器硬件接口：可以采用RS232接口來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件的數(shù)據(jù)通訊。
③I/O接口軟件
④儀器驅(qū)動(dòng)程序：是聯(lián)系用戶應(yīng)用和底層硬件設(shè)備的基礎(chǔ)，通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)和硬件的通訊，驅(qū)動(dòng)硬件執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備。
⑤監(jiān)控和管理系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件可通過(guò)儀器驅(qū)動(dòng)程序、I/O接口軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作和數(shù)據(jù)采集，可通過(guò)命令完成功能，如數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示趨勢(shì)曲線和管網(wǎng)分布模擬圖，記錄查詢、打印報(bào)表等。該部分直接面向操作人員，要求有良好的人機(jī)界面。
2電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
應(yīng)用虛擬儀器，可以根據(jù)用戶需要構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)和監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)。對(duì)于企業(yè)能源監(jiān)控。
該系統(tǒng)是針對(duì)大型企業(yè)而設(shè)計(jì)的，由于區(qū)域較大，而廠內(nèi)通常有自己的局域網(wǎng)絡(luò)，我們將整個(gè)系統(tǒng)分為兩級(jí)，由總監(jiān)控機(jī)負(fù)責(zé)總體監(jiān)控，各分區(qū)監(jiān)控機(jī)負(fù)責(zé)自己所屬區(qū)域的監(jiān)控。各分區(qū)監(jiān)控機(jī)組成一個(gè)局域網(wǎng)（可利用企業(yè)現(xiàn)有的局域網(wǎng)，對(duì)于局域網(wǎng)沒(méi)有覆蓋到的礦山采區(qū)可用無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)），在本文中我們重點(diǎn)討論數(shù)據(jù)采集部分的硬件。
2.1電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
模擬量數(shù)據(jù)采集是通過(guò)變送器（包括壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器）將各測(cè)點(diǎn)的物理量（水管中的壓力、流量，氣管中的壓力、流量和電網(wǎng)中電流、電壓信號(hào)）變?yōu)?/span>4～20mA電流信號(hào)以便傳送，經(jīng)**柵隔離后轉(zhuǎn)化為1～5V模擬電壓信號(hào)再送入PLC進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換采用12位的A/D單元FX-4AD，這是一個(gè)4通道的A/D單元，由于被采樣的物理量有很多路，不能同時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采用將物理量分組的方法，例如，將被測(cè)信號(hào)分為壓力信號(hào)、流量信號(hào)、電流信號(hào)、電壓信號(hào)四組，每組共用一個(gè)公共端，將這四個(gè)公共端作為FX-4AD的4路輸入，在PLC運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)切換輸出觸點(diǎn)，依次將信號(hào)連接到A/D單元來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，這種處理方法可以節(jié)約硬件資源。因?yàn)榱髁亢蛪毫Χ际蔷徸兞浚捎眠@種方法完全能夠滿足要求。
2.2開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集在該監(jiān)控系統(tǒng)中，需要監(jiān)測(cè)一些重要點(diǎn)的閥門開(kāi)閉狀態(tài)，如空壓機(jī)、消防泵的工作狀態(tài)，這些開(kāi)關(guān)量不必通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換直接從PLC主單元的輸入接口送入。
為了防止輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部干擾，PLC對(duì)每路信號(hào)都要進(jìn)行光電隔離。
3電纜故障測(cè)試儀系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)軟件在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中起著樞紐作用，它要完成的主要任務(wù)有：系統(tǒng)組態(tài)，企業(yè)內(nèi)管網(wǎng)分布的模擬顯示，測(cè)量參量的集中顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)表打印等。 下面主要介紹實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì)思想。
在該系統(tǒng)中我們借鑒了集散型監(jiān)控系統(tǒng)的“集中顯示操作”思想。將廠（礦）區(qū)內(nèi)管網(wǎng)分布和當(dāng)前運(yùn)行狀況通過(guò)圖形和數(shù)字的方式集中顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。為了便于區(qū)分，對(duì)于各種不同的物理量，我們分別采用不同的圖形方式來(lái)表示，界面起到顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)的作用，以及提供操作按鈕和命令，但系統(tǒng)的核心部分是后臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在正常情況下，數(shù)據(jù)采集由軟件自動(dòng)完成，通過(guò)定時(shí)程序在給定時(shí)間內(nèi)完成一次采集操作。當(dāng)然也可以隨時(shí)切換為手工采集數(shù)據(jù)，即通過(guò)上位機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令。監(jiān)控軟件的刷新利用Windows的消息處理來(lái)驅(qū)動(dòng)，即根據(jù)物理參數(shù)的大小來(lái)更新顯示。
4結(jié)論
采用虛擬儀器技術(shù)思想，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)普遍適用；同時(shí)采用模塊化、組態(tài)設(shè)計(jì)思想，使得系統(tǒng)可以根據(jù)不同的需求很方便地配置成用戶所要求的模式，系統(tǒng)的擴(kuò)展可以方便地通過(guò)軟硬件接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。