0、引言
将各测点参数例如温度、压力、流量、振动等连续变化的物理量离散化、量化编码，变成数字量，这个过程就是数据采集。数据采集的主要步骤就是将被测对象的各种参量通过各种传感器元件做适当转换后，再经过信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储。用于数据采集的成套设备称为数据采集系统，它是计算机与外部联系的桥梁，是获取信息的重要途径。数据采集系统追求的目标有两个：精度和速度。对任何量的测试都要有一定的精确度要求，否则将失去测试的意义；提高数据采集的速度不仅仅是提高了工作效率，更主要是扩大数据采集系统的适用范围，便于动态测试。
1、数据采集系统的硬件设计
系统的硬件包括：工控机，PCI-6071E数据采集卡，ADAM4520 RS-485到RS-232转换器，ADAM 4015温度测量�？�，接口箱，信号调理箱，温度、振动、压力和转速等各类测点传感器。
在设计硬件时充分注意了抗干扰，可靠性冗余设计等，下面分别就其中几部分进行介绍。
1.1工控机
工控机采用台湾研华奔腾四级工控主机。
1.2传感器
传感器的选择取决于测控量的特征，也同设备和环境以及需求有密切关系。同时考虑传感器的适应性和稳定性等性能。
1)振动传感器
破碎机部件磨损，传动轴弯曲，皮带轮失衡，基础地基承载能力不合适，传动轴转速过高等，都会反应出破碎机振动过大，及时准确的监测
破碎机振动状况可以集中反应破碎机的运行状况。
2)转速传感器
转速太低常造成破碎能力下降，破碎机失速，而传动轴转速过高又引起的振动过大，所以及时准确的监测主轴速度是非常重要的。
3)流量传感器
可以判断因油泵磨损而引起的供油不足，和主轴内的润滑油孔，油冷却器，回油管路等部位被污物或碎屑堵塞而造成的回油不正�；蚵┯凸收�。
1.3ADAM4015温度测量�？�
由于温度值是个缓变量，在采集过程中每次采样所获得的结果几乎相同，因此本采集系统中温度采集采用与其它各模拟参数采集不同的采集�？�，以便能加快采集速度并同时降低系统资源消耗。
ADAM�？槭且恢至哟衅饔牍た鼗闹悄芙缑�，它内置了一微型处理器。用户程序通过一系列基于ASCII码形式及RS-485协议的指令来对它进行控制。发送数据则是通过RS-485接口发送到主机。它提供了信号调节、A/D转换以及RS-485数据传输等功能。
1.4ADAM4520 RS-485到RS-232转换器
RS-485作为～种多点、差分数据传输的电器规范现已成为业界应用最为广泛的标准总线之一。这种总线允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信，它具有噪音抑制能力，它的数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为如此，我们选用RS-485作为低速数据传输连路。
在系统中，通过ADAM4520�？榻⒁桓鯮S-485网络来解决这些远距离的数据传输问题。这样做有如下优点：
1) ADAM4520为带光耦合隔离的�？�(隔离电压为直流500V)。在现场，由于电磁干扰、多点接地或远距离传输，都有可能造成电压差。采用了光电耦合等隔离方式的ADAM4520�？�，可有效防止电压差引起的控制设备故障或损坏。
2) RS-485网络的传输方式为半双工多点，1个发送器可以有多达32个接收器。这样在工控机端只需1个接收用ADAM4520，就可将现场数据接收到工控机。
3) RS-485网络通信距离为1200m，可充分满足远距离实时数据传输的要求。
4) ADAM�？榈闹悄躀/O电路自动控制数据流方向，而不需要握手信号(如RTS和CTS)。所以RS-485网络通信只需一对导线便可。
本系统采用3个ADAM4520连接�？椋扛隽幽？榱�6至33个不等的ADAM4015温度测量模块，连接方式采用总线型连接。下图是该模块的连接结构图。
2、数据采集系统的软件设计
软件设计中充分注意了软件抗干扰功能的加入，基本思想是硬件设计尽量简化，把尽量多的功能由软件实现。这样设计可以减少硬件数量，从而减少了不可靠因素，另外从经济上可以降低成本，并且更易于系统的功能扩展和技术升级。根据所用硬件不同，分别为温度传感器和非温度传感器设计采集程序。
2.1非温度采集程序
LabVIEW为虚拟仪器设计提供了数据采集功能子模块，利用这些子模块将采集系统设计成如图3，图4所示。
采集�？榱鞒套钔獠懔鞒痰淖钔獠闶茄方峁�(While Structure)，While循环有两个固定的端口。循环端口Iteration Terminal是一个输出端口，它输出循环当前执行的次数。循环数是从0开始计数的。条件端口Conditional Terminal是一个布尔量输入端口，它是循环的控制条件。
2.2温度采集程序
该程序包括了控件VISAOpen、VISA Close、VISA Read和VISAWrite，它们各自的功能分别为打开一个指定串口并且向它返回一个能调用其它串口操作的标志序列；关闭一个指定串口并使之停止接收任何串口操作序列；用同步或者异步方式从串口读出指定字节的数据；用同步或者异步方式向串口写入数据或命令。由于写命令与读数据之间需要有一段等待时间，以便等待连接串口设备从传感器读取并处理数据，因此需要借用等待控件Wait(ms)设定等待时间，使写命令与读数据这两过程能够同步进行。等待时间既不能太长也不能太短，太长则导致采数时间过长，影响整个程序的执行效率；太短则导致写命令与读数据这两过程无法同步进行，造成读数错误，影响诊断结果的准确性。根据反复调试的结果，等待时间应该设定为l00ms。最外层的循环框则是限定次数的循环，次数由待测量的采集模块数决定。在该流程内每次循环时都通过VISAWrite控件向ADAM发出命令“#AA”，将AA号模块寄存器中的数据通过VISARead控件读入到内存。再通过字符控件( String Subset)将它转换成程序所需要的双精度实数格式。
3、结束语
通过上述软件和硬件系统的设计，实验证明可以提高数据采集系统的效率，从而可以大大提高破碎机故障诊断系统的效率。
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