一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法，其中，所述装置包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接。与现有技术相比，本发明专利技术可以有效降低数据采集模块在生产过程中出现的标定检测效率低下的问题。在生产过程中出现的标定检测效率低下的问题。在生产过程中出现的标定检测效率低下的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及自动化领域、工业控制领域、物联网领域，具体涉及一种具有自标定自检验的数据采集装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]在自动化控制领域，数据采集装置主要用于采集现场传感器和变送器产生的电压、电流以及电阻等物理量信号，并根据控制要求输出电压和电流信号。为了保证数据采集和控制的准确性，需要保证采集装置对信号的输入采集和输出控制具有一定的精度要求，如1％、1
‰
等等。
[0003]为了保证采集装置的这个精度要求，一般对于这种模块的生产过程都会包含标定和检验两道工序：标定过程是对输入信号或输出信号的零点及满量程点进行拟合计算，并将标定数据存储到模块内部Flash中；检验过程是将外部特定精度的信号输入到模块的采集端，验证模块采集精度是否满足要求，将模块的输出信号输出到特定的输入设备上验证输出的精度是否满足要求。
[0004]现有技术方案
[0005](1)人工标定和检验
[0006]人工标定的过程为：首先连接标定信号源到需要标定的通道端口，输出对应的零点标定信号，然后从数据采集装置中读取当前信号的采集值Y0，然后将标定源信号输出到满量程标定信号，然后从数据采集装置中读取当前信号的采集值Y1，然后根据装置信号的标定算法，由Y0和Y1计算出零点和满量程点的标定值，最后将标定值写入到装置内。如果装置的通道支持多种类型的信号源，则需要更换信号源再进行一次同样的操作，至此，数据采集装置的1个通道标定完成。然后更具上面的步骤重复进行其他通道的标定，直至所有通道都标定完成。
[0007]人工检验的过程为：模拟量输入(AI)通道的检测过程为向对应检测通道输入指定的检验信号，然后观察数据采集装置输出的值与输入的信号值偏差是否在规定的精度要求内，如果在精度要求内则改变信号的大小继续相同的测试，一般同一种信号类型至少测试5个不同信号大小的点，当所有信号都满足精度要求时表示该装置的该通道对应此类型的输入信号采集精度符合要求，然后对装置的其它模拟量通道进行相同的测试。如果该装置支持其它模拟输入信号类型，则需要更换信号类型后继续相同的步骤测试，直至所有信号类型测试通过为止。模拟量输出(AO)通道的检测过程为通过数据采集装置的通信接口向该装置发送输出指定信号的指令，然后数据采集装置就向指定通道输出指定信号类型的信号，工人通过测量设备就收对应的输出信号，然后计算输出信号的精度，一般情况同一种信号类型需要输出5个不同大小信号值来进行测试，当所有测试值都符合精度要求时测试通过，然后对装置的其它通道采用相同的步骤进行测试，然后切换输出信号类型再重复进行相同步骤测试，直至所有通道的所有信号类型都经过测试才算完成。
[0008](2)自动化工装标定和检验
[0009]自动化工装标定和检验的过程与人工方式一样，它主要的特点是通过自动化工装工具，能够将标定信号源、测试信号源进行自动化的切换，而不需要人工手动的进行通道线路的切换接线；也可以通过工具软件自动计算标定数据下发到数据采集装置进行存储；也可以控制数据采集装置的AO输出，并根据工装的测量设备自动读取计算输出精度，并形成检测报告。
[0010]现有技术方案的缺点
[0011]人工标定和检验方案缺点：
[0012]人工标定和检验方案的最大确定是效率极低，每个通道的测试需要重复接线、标定信号类型改变需要重复接线、测试信号类型改变需要重复接线等等，一般估计，每个通道的标定和检验时间至少需要3分钟，一名工人一天的产量也就20几个装置。此外，人工的操作容易产生疲劳，会引入误操作的问题，因此产品的质量也得不到保证。
[0013]自动化工装标定和检验方案缺点：
[0014]自动化工装的方案很大程度上改进了人工方法中的接线问题，每次测试只需要进行1次接线即可，通过信号类型、通道等切换装置的控制实现每个通道的标定和测试，并且在整个标定和测试过程中采用工具软件进行自动计算，消除了认为因素导致的产品质量问题。但是自动化工装方案每次只能标定测试1个模块，不能实现多个模块的并行测试，因此生产的效率还不是很高，而且工装的费用也相对较高，不能进行大量的部署。

技术实现思路

[0015]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法。本专利技术的技术方案如下：
[0016]一种具有自标定自检验功能的数据采集装置，包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；
[0017]所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接；其中：
[0018]所述AI端口，用于接收外部模拟信号输入；
[0019]所述AO端口，用于连接外部执行机构，向外部执行机构输出电压或电流信号；
[0020]所述ADC采集模块，用于采集所述标定信号源模块/检验信号源模块发出的物理信号，并将所述物理信号处理成可被所述CPU控制模块读取的码值；
[0021]所述CPU控制模块，用于控制其他模块的输入与输出；
[0022]在所述数据采集装置进入标定检验状态时，所述CPU控制模块可以控制所述标定信号源模块、检验信号源模块、AO输出模块以及通道切换模块根据标定检验步骤进行信号切换；在所述数据采集装置作为数据采集正常功能时，所述CPU控制模块能够接收来自所述AI端口的外部模拟信号输入，也能够根据控制要求从所述AO端口输出指定信号；
[0023]所述AO输出模块，用于向所述通道切换模块输入指定信号，所述指定信号的类型和大小由所述CPU控制模块控制；
[0024]所述标定信号源模块，在所述数据采集装置进行标定工序时为其提供标定信号源，包括产生电压标定信号的电压标定信号源、产生电流标定信号的电流标定信号源和产
生电阻标定信号的精密电阻标定信号源；
[0025]所述检验信号源模块，在所述数据采集装置进行检验工序时为其提供高精度的检验信号源，包括产生电压检验信号的电压检验信号源，产生电流检验信号的电流检验信号源和产生电阻检验信号的电阻检验信号源；
[0026]通道切换模块，用于控制各类信号的连接通路，使得在所述数据采集装置进行标定、检验和正常数据采集时，各信号能够正确到达指定的目的模块。
[0027]可选地，所述标定信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括两种大小的信号：零点标定信号和满量程标定信号。
[0028]可选地，所述检验信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自标定自检验功能的数据采集装置，其特征在于，包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接；其中：所述AI端口，用于接收外部模拟信号输入；所述AO端口，用于连接外部执行机构，向外部执行机构输出电压或电流信号；所述ADC采集模块，用于采集所述标定信号源模块/检验信号源模块发出的物理信号，并将所述物理信号处理成可被所述CPU控制模块读取的码值；所述CPU控制模块，用于控制其他模块的输入与输出；在所述数据采集装置进入标定检验状态时，所述CPU控制模块可以控制所述标定信号源模块、检验信号源模块、AO输出模块以及通道切换模块根据标定检验步骤进行信号切换；在所述数据采集装置作为数据采集正常功能时，所述CPU控制模块能够接收来自所述AI端口的外部模拟信号输入，也能够根据控制要求从所述AO端口输出指定信号；所述AO输出模块，用于向所述通道切换模块输入指定信号，所述指定信号的类型和大小由所述CPU控制模块控制；所述标定信号源模块，在所述数据采集装置进行标定工序时为其提供标定信号源，包括产生电压标定信号的电压标定信号源、产生电流标定信号的电流标定信号源和产生电阻标定信号的精密电阻标定信号源；所述检验信号源模块，在所述数据采集装置进行检验工序时为其提供高精度的检验信号源，包括产生电压检验信号的电压检验信号源，产生电流检验信号的电流检验信号源和产生电阻检验信号的电阻检验信号源；通道切换模块，用于控制各类信号的连接通路，使得在所述数据采集装置进行标定、检验和正常数据采集时，各信号能够正确到达指定的目的模块。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括两种大小的信号：零点标定信号和满量程标定信号。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检验信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括5种大小的信号。4.一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3任意一项所述的具有自标定自检验的数据采集装置，包括以下步骤：S1：进入标定，进一步包括：所述数据采集装置在接收到外部上位机软件发送的进入标定指令后，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块将外部进入AI端口和AO端口的信号切断，保证外部信号无法干扰到内部标定过程；S2：AI标定，进一步包括：S21：所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和所述检验信
号源模块的信号，S22：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块使得所述标定信号源模块和所述ADC采集模块连通，并通过所述通道切换模块控制所述标定信号源模块中的标定信号的切换；所述标定信号由所述标定信号源提供；所述ADC采集模块采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炎彪，沈小星，唐伦，崔多政，
申请(专利权)人：浙江源创建筑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：