基于PC104总线的数据收集仪及数据分析系统.docx

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1、基于PC104总线的数据收集仪及数据分析系统基于PC104总线的数据收集仪及数据分析系统ronggang导语：介绍了一种基于PC104的数据收集仪,并阐述了系统软、硬件的设计思想和详细实现;同时介绍了一个适用于该数据收集议的数据分析系统软件的设计思路摘要:介绍了一种基于PC104的数据收集仪,并阐述了系统软、硬件的设计思想和详细实现;同时介绍了一个适用于该数据收集议的数据分析系统软件的设计思路。该系统是一种具有现场实时数据收集、处理功能的自动化设备。关键字:PC104总线数据收集数据分析align=centerDataAcquisitionInstrumentandDataAnalysisSy

2、stemBasedonPC104Bus/alignAbstract:ThispaperintroducesadataacquisitionInstrumentbasedonPC104bus,thehardwareblockdiagramandsoftwareflowchartsofthesystemaregiven,itelaboratesthedesigningthinkingandspecificimplementationofthesystem.ThedesigningthinkingofadataanalysissystembeenfitforthisdataacquisitionIn

3、strumentisexpatiatedtoo.Thissystemisanautomaticequipment,ithasthefieldreal-timedataacquisitionandprocessingfunction.Keywords:dataacquisition;dataanalysis;PC104bus近几年度通信技术突飞猛进的开展和数据收集系统的广泛应用，人们对数据收集的主要技术指标，如采样速率、分辨率、精度、控制方式、抗干扰才能等方面，都提出了越来越高的要求。十分是用于工业现场的嵌入式计算机的数据收集系统，由于工业现场环境的复杂性和多样性，对数据收集系统的硬件和软件设计

4、提出了更高的要求：小型化与便携，较高抗震动冲击的才能，兼容性和散热性好，高可靠性和可维护性等。我们设计的这个基于PC104总线的数据收集仪和数据分析系统正是一种具有现场实时数据收集、处理功能的自动化设备。具备实时收集、自动存储、即时显示、即时反应、自动传输功能,为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。这套系统的使用将会改变制造经过的质量数据检测中出现的手工记载的费时费力，易出过失等问题。管理人员通过数据分析系统对收集的数据直接进展经过才能分析和控制图分析,实现对经过质量的保证。2硬件局部的集成设计PC104总线数据收集仪的硬件局部的集成设计，其中主要包括PC104总线主板和PC1

5、04数据收集卡的集成连接,和收集仪主板其它接口器件的连接。PC104总线系统采用紧固堆叠方式安装,数据收集卡和主板是堆叠方式安装,有利于设计高密度、小体积便携式数据收集仪。PC104总线数据收集仪的构造，如图1所示.align=center图1数据收集仪构造图/align2.1主板数据收集仪主板采用标准PC104构造低功耗300MHz处理器的主板。PC104主板构造小巧紧凑,全部使用CMOS器件,使整机功耗更低,开发以PC104为工作平台的在艰辛环境工作的现场仪器是一个非常理想的方案。2.2数据收集卡收集卡采用PC104数据收集卡,可与PC/104CPU模块系统构成一个高性能的数据收集与控制系

6、统,构造紧凑，适于嵌入式与便携式应用.3数据收集软件设计本PC104数据收集仪系统采用Windows操作系统,运用C+语言开发编程。数据收集系统的程序流程图，如图2所示.align=center图2数据收集程序流程图/align在Windows环境下测控系统的开发应用,因其多任务的操作方式和良好的用户界面已成为趋势。同时C+语言以其强大的功能和易用性也在测控系统开发中获得了广泛的应用。所以为了更好的扩大数据收集仪的功能和给用户提供一个良好的使用界面,我们选择了Windows操作系统,运用C+语言编程。动态连接库DLL中包括进展数据收集操作的C/C+的各种函数,在C+Builder开发平台下对这

7、些函数进展调用,实现对数据收集系统的设置、采样和数据处理。数据采用两种方式存储:数据库方式和文本文件格式。C+Builder拥有强大的数据库功能,为大批量数据的存储和处理提供了方便。文本格式的数据存储是为了实现数据的快速及时处理。4数据分析软件设计当系统正确的收集到数据后,并不一定可以正确的判断产品的制造经过是否可以知足工程标准或者技术规格。该数据分析软件就是通过对产品制造经过的经过才能指数监控和利用控制图显示经过的受控状态来实现对经过质量的保证。软件设计思想,如图3所示.align=center图3数据收集仪/align数据查询是根据需要选择出要处理的数据,分为数据库查询和文本格式数据查询两

8、种格式。数据初始化即数据的分组处理包括抽样数据不分组情况、抽样数据来自Xbar-S控制图情况、抽样数据来自Xbar-R控制图情况,根据三种不同的情况分别计算数据的均值、极差R、标准偏向s、经过标准化偏移等。经过才能指数计算局部包括在标准中心M与受控经过中心即正态均值重合时,经过才能指数Cp的计算：经过才能指数Cpk考虑了经过特性值的均值相对公差带的位置关系：保证经过的对中性，使质量损失减小,经过才能指数Cpm正是为适应这一要求而提出的：控制图局部用于显示经过的控制状态包括Xbar-S控制图和Xbar-R控制图,根据收集到的数据用图形的形式提示判断消费经过是否处于受控状态,以便于进展有效的消费调

9、整。5实验事例某车间加工一批活塞。以下是利用该系统监控实际消费时，收集到的有关活塞外直径的一局部数据。其中活塞直径设计要求为，目的值是Tg=74.002;标准上限USL和标准下限LSL分别为USL=74.030,LSL=73.960,下表中是现场收集到的20个样本数据，每个样本容量是5。各样本数据如下：表1直径有关数据单位:mm由表中可得到：5.1计算该组数据的经过才能指数：整批样本的经过标准差和经过均值的估计值分别是：标准上限USL和标准下限LSL分别为：USL=74.030,LSL=73.960根据公式经过才能指数分别是：Cp=1.21,Cpk=1.01,Cpm=1.045.2计算样本常规

10、控制图中的控制界限：由n=5查常规控制图有关表格,系数A2=0.577,D4=2.115,D3=0图的上下控制界限分别是：R图的上下控制界限分别是：进而得到控制图,如图4所示.align=center图4控制图/align5.3计算样本常规控制图中的控制界限：由n=5查常规控制图有关表格,系数进而得到控制图,如5图所示.align=center图5控制图/align均值-极差控制图图主要用来监控消费经过的均值是否处于或者保持在所要求的程度。图的作用类似于图，只是用标准差s替了极差R。由于标准差s比极差R准确，s控制图比R控制图的效果好，十分是样本大小比拟大时，更适宜采用。通过观察上面的控制图可

11、以看出数据都分布在常规控制图的上下控制限之间，没有出现“链、“偏离、“周期等倾向。所以断定这批零件直径的质量特性值在消费经过中没有出现异常波动,产品的消费经过处于受控状态。5完毕语以上设计的基于PC104总线的数据收集仪及数据分析系统，具有高度的兼容性，构造紧凑，体积小、功耗小，十分合适应用于对体积和功能都有较高要求的工业现场测控设备。这个系统是从使用方便、操作可靠和实时性好等几方面综合考虑设计,在用于工业现场复杂性和多样性环境的试验中，该数据收集系统的硬件和软件设计可以知足顾客更高的要求,突出表达了其小型便携、可靠性高等优点,因此其将拥有广阔的市场应用前景。参考文献：1邓卫伟,房纪涛.基于企

12、业CIMS环境中SPC系统的作用与地位J.控制与传动,20206.2高莹,杨和洲.基于PC104的电能数据综合收集系统J.华东电力,200312.3Zhang,Y.,Low,Y.S.PCI-basedToleranceasanInterfacebetweenDesignSpecificationsandStatisticalQualitycontrolJ,Computer&IndustrialEngineering.199835:201-204.4FangJitao,YuShusong,DevelopmentofInternet-basedLong-rangeManufactureQualityMonitoringSystem.InternationalConferenceofISECS2020,p:685-689.5吴剑秋,梁晓阳.基于PC104总线的航空测试系统J.电子技术,20025.