组网式多通道数据采集系统设计

于志强，陆桂军，于洪泽，韩松，白洪海

（天津电气电气科学研究院有限公司，天津 300180）

在冶金行业，电控设备在调试、运行过程中，需要对设备中多种过程信号进行实时监测，以获取设备的运行状态，分析故障信息。工业设备的现场应用环境通常十分恶劣，存在复杂的磁场、电场等干扰因素，为保证数据采集的准确性，要求数据采集装置有较强的抗干扰能力，此外，多路模拟量、数字量信号需要同步采集[1]。

目前，常用的数据采集方式多为工控机配合数据采集卡，数据采集卡种类较多，能够采集不同频率、不同电压等级的信号，采集速度快、可靠性比较高，但采样设备成本较高、体积较大，不便于工业现场安装布线。通常情况下，采集设备与被测信号距离较远，信号采样的走线较长，采样信号易受干扰，引入较大噪声信号，导致采集信号失真[2-4]。

为了解决上述问题，本文设计了一种基于“ARM+FPGA”的多通道数据采集系统，该系统能够同步采集多路数字量、模拟量信号，采集模块有组网功能，体积小、成本低、抗干扰能力强。

1 数据采集系统

1.1 系统工作原理

数据采集系统结构如图1所示，系统内包含至多10个采集模块，每个模块实现8路模拟信号和8路数字信号采集。多个数据采集模块间通过高速光纤通讯连接，上位机与采集模块1通过网络连接。

图1 数据采集系统结构Fig.1 Structure of data acquisition system

采集模块是采集系统的核心，其结构如图2所示，采集模块包括：模拟量采集回路、数字量采集回路、主控回路、通讯回路、指示灯等。……