制药专用控制系统系列：Schneider Electric Wonderware_（6）.数据采集与处理.docx

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数据采集与处理

数据采集的基本概念

数据采集是制药工业控制系统中非常关键的一环，它涉及到从各种传感器、设备和系统中收集实时数据，并将这些数据传输到控制系统中进行处理和分析。在制药行业，数据采集不仅需要高精度，还需要确保数据的完整性和可靠性，以满足生产过程中的严格要求。数据采集系统通常包括以下几个组成部分：

传感器：用于检测和测量各种物理参数，如温度、压力、流量等。

数据采集模块：负责将传感器的模拟信号转换为数字信号，并通过网络传输给控制系统。

通信协议：定义了数据传输的方式和格式，常见的通信协议有Modbus、OPCUA等。

数据存储：将采集到的数据存储在数据库中，以便后续的处理和分析。

数据采集模块的配置

在SchneiderElectricWonderware系统中，数据采集模块的配置是一项基础而重要的任务。配置不当可能会导致数据丢失或传输错误，影响生产过程的正常运行。以下是配置数据采集模块的基本步骤：

选择合适的数据采集模块：根据传感器的类型和数量选择合适的数据采集模块，常见的模块有C-moreHMI、PLC等。

连接传感器：将传感器通过物理连接（如4-20mA电流环、0-10V电压信号等）连接到数据采集模块。

配置通信参数：设置数据采集模块的通信参数，如IP地址、端口号、通信协议等。

创建数据点：在Wonderware中创建对应的数据点，以便将采集到的数据映射到控制系统中。

示例：配置ModbusTCP数据采集模块

假设我们有一个ModbusTCP数据采集模块，需要连接到一个温度传感器，并将数据传输到Wonderware系统中。以下是详细的配置步骤：

连接传感器到数据采集模块：

使用4-20mA电流环线连接温度传感器到ModbusTCP数据采集模块的模拟输入端口。

配置通信参数：

在数据采集模块的配置界面中，设置IP地址为0，端口号为502。

选择ModbusTCP作为通信协议。

创建数据点：

打开WonderwareInTouch或ArchestrA图形界面。

创建一个新的数据点，设置数据点的名称为Temperature1。

选择数据点的类型为Analog，设置单位为°C。

配置数据点的通信参数，选择ModbusTCP协议，设置设备地址为0，端口为502。

设置数据点的寄存器地址为40001，寄存器类型为HoldingRegister。

代码示例：配置ModbusTCP数据点

#导入Modbus库

frompymodbus.client.syncimportModbusTcpClient

#创建ModbusTCP客户端

client=ModbusTcpClient(0,port=502)

#连接到数据采集模块

client.connect()

#读取温度数据

try:

#读取寄存器40001的数据

result=client.read_holding_registers(address=40001,count=1,unit=1)

ifresult.isError():

print(读取数据失败)

else:

#将读取的数据转换为温度值

temperature=result.registers[0]/10.0#假设温度值以0.1°C为单位

print(f当前温度:{temperature}°C)

finally:

#断开连接

client.close()

代码说明

导入库：pymodbus.client.sync是Python中用于Modbus通信的库。

创建客户端：ModbusTcpClient用于创建一个ModbusTCP客户端，指定数据采集模块的IP地址和端口号。

连接模块：client.connect()用于连接到数据采集模块。

读取数据：client.read_holding_registers()用于读取指定寄存器地址的数据。address参数指定寄存器地址，count参数指定读取的寄存器数量，unit参数指定设备地址。

数据转换：假设温度传感器的数据以0.1°C为单位存储在寄存器中，因此需要将读取的数据除以10.0转换为实际温度值。

断开连接：client.close()用于断开与数据采集模块的连接。

数据处理的基本方法

数据处理是数据采集后的关键步骤，它涉及到数据的清洗、转换、存储和分析。在制药工业控制系统中，数据处理的常见方法包括：

数据清洗：去除无效或错误的数据，确保数据的准确性。

数据转换：将不同类型的传感器数据转换为统