基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态

1、基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 摘 要 原油含水率是石油化工行业石油采集，冶炼及运输过程中一个重要的参数，原 油含水率测量是否准确，对于确定原油的品质和明确原油交易时双方的利益有重要 的意义。近年来，随着电子产品成本的降低和体积缩小以及功能的不断更新，嵌入 式系统的开发以成为未来仪表开发的必然趋势。它在很小的一块芯片上集成了 PC 机的大部分甚至全部功能，这使得产品的研发周期得到了大大的缩短，系统的可靠 性得到提高，同时由于采用高集成化的芯片使得产品的体积大大缩小，从而有效的 降低了成本。本文简单介绍了应用短波吸收原理，基

2、于嵌入式系统DIMM-PC，通过 PC104采用模块化设计，实现用嵌入式系统来完成原油含水分析仪的硬件设计，并 采用Real组态软件实现数据交换和画面组态。 关键词：嵌入式系统，DIMM-PC，PC104，画面组态 1 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 Abstract Water content in crude oil is an important parameter of oil industry in the process of mining, smelting and transporting. So the precision of oils water co

3、ntent is of significance for confirming the oils quality and definite interest both sides of trade. Recently years, with the lowering of price and reducing of volume of the electronic product and the advancing of function having made the embedded system became the main developed system about the ins

4、trument system. It can be realized the most of or all the function of PC by a little chip. So the developed period of product has been shirked a lot. Meanwhile, the reliability has been advanced and the price has been down by using integrated chip which making the volume become smaller and smaller.

5、This text simple for introduction to use the short wave to absorb the principle, because of embedded systematic DIMM-PC, adopt through PC104 module design, is it is it finish crude oil moisture hardware design of analysis instrument to come, and it come true date exchange and picture configuration w

6、ith Real configuration soft. Keywords: embedded systematic, DIMM-PC, PC104, picture configuration 2 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 目 录 引言.1 第一章 概述.2 1.1 研究本课题的意义及其发展趋势.2 1.2 原油含水分析仪的现状.3 1.3 原油含水率的测量方法选择及比较.4 射线法.4 微波法.5 密度法.5 短波吸收法.6 第二章 硬件系统.8 2.1 嵌入式系统概.8 2.2 嵌入式系统的历史.9 2.3 DIMM-PC 简介.9 2.4 PC104 简介.1

7、2 第三章 软件系统设计.14 3.1 REAL 组态软件简介.14 3.2 软件系统功能简介.14 3.3 组态画面设计.15 主画面.15 卸油口画面. 16 卸油口报表画面.19 综合报表20 曲线设定23 3.4 数据库组态.24 点组态24 数据连接 .24 设备驱动 .25 3.5 变量.26 3 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 概述.26 变量定义步骤.26 变量类别.27 3.6 动画连接和添加脚本.28 动画连接.28 添加脚本.30 3.7 数据表管理.34 参考文献.36 总结与致谢.37 附 录38 4 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面

8、组态 引 言 伴随着二十一世纪的曙光，人类迎来了一个充满希望的新时代。而作为二十世 纪人类社会最伟大的发明之一，计算机也迈入了其另一个充满机遇的阶段后 PC时代。不知不觉中，形式多样的数字化产品已经开始继PC机之后成为息处理的 一大主要工具，并且正在逐步形成一个充满商机的巨大产业。 后PC时代的到来，使得人们开始越来越多地接触到一个新的概念嵌入式 产品。像手机、PDA（如商务通等）均属于手持的嵌入式产品VCD机、机顶盒等也 属于嵌入式产品，而像车载GPS系统、数控机床、网络冰箱等同样都采用嵌入式系 统。形式多样的数字化设备正努力把Internet连接到人们生活各个角落，也就是 说中国数字化设备

9、的潜在消费者数量将以亿为单位。嵌入式软件是数字化产品的核 心。如果说PC机的发展带动了整个桌面软件的发展，那么数字化产品的广泛普及 必将为嵌入式软件产业的蓬勃发展提供无穷的推动力。 中国有世界上最大的家用电子产品消费市场，彩电、VCD等拥有量都居世界第 一；随着消费结构的改变，人们对家电的灵活性和可控性提出了更高的要求；这些 只能通过家电的数字化和网络化来实现；随着电话通信费用和通信类电子产品的价 格进一步下调，PDA结合数字手机将成为今后个人数据通信和事务处理的最佳选择； 同时，对于现代化的医疗、测控仪器和机电产品也需要有专用的嵌入式系统软件的 支持。这些需求都极大地刺激了嵌入式系统的发展和

10、产业化的进程。 现在，嵌入式软件已经在很多应用领域开花。它在很小的一块芯片上集成了 PC机的大部分甚至全部功能，这使得产品的研发周期得到了大大的缩短，系统的 可靠性得到提高，同时由于采用高集成化的芯片使得产品的体积大大缩小，从而有 效的降低了成本。最重要的是，嵌入式系统充分利用各种的标准接口，使得产品的 通用性和二次开发得到了很大的提高，有很好的发展与应用前景，是解决复杂控制 微型化的有利工具。另一方面，在总线技术快速发展的今天，开发具有总线接口的 设备已经成为了一种趋势，嵌入式系统将广泛应用于自动化设备。 1 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 第一章 概 述 1.1 研究本

11、课题的意义及其发展趋势 在 原 油 的生 产 过 程中,从油井中开采出来的原油并不是单一的纯质石油, 而是包含有水、气和其它成份的多相流体，对于油田管理者来讲,及时掌握每一口 油井的产液量及含水率变化是十分重要的。对于不同油田、油区和油井,以及在原 油输送过程中的各个环节,原油的含水和含气都是不同的,而且也是随时变化的。随 着原油含水的不断增高,对原油含水的测量变得非常重要。原油含水分析仪就是自 动在线测量原油含水的装置, 用于油田联合站、中转站原油的分析计量，其原理是 利用介质对某一短波的吸收而引起强度的变化，与介质的质量吸收系数和密度有关 外，还与组成介质的成分和各种成分所占的比例有关。通

12、过测量短波穿过被测介质 前后强度的变化获取有关信息，经过分析与计算，得到组成介质的各种组分的含量。 原油含水分析仪是原油计量中一种重要的计量仪表,它能直接测出油水混合液 中的含水率,可有效地监测原油脱水的质量。原油含水分析系统由两部分构成,一次 仪表和二次仪表。智能原油含水分析仪属于二次智能仪表,对一次仪表检测的现场 参数进行采集、处理,计算出原油的含水率、流量、液量、油量、水量以及温度和 压力等参数。 近年来，“嵌入式”一词越来越多的被人们提及，嵌入式产品被应用到各行各 业。与嵌入式相关的技术如嵌入式产品，嵌入式系统的研究等也被列为“十五”国 家发展的重点方向。 嵌入式系统（Embedded

13、 System）被定义为：以应用为中心，以计算机技术为 基础，软硬件可剪裁，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计 算机系统。高可靠性，长寿名，体积小，高性能，多线程，多任务，强实时的特点 使嵌入式工业人机界面越来越受到自动化系统集成商，自动化设备制造商的青睐。 现在，嵌入式软件已经在很多应用领域开花。它在很小的一块芯片上集成了 PC机的大部分甚至全部功能，这使得产品的研发周期得到了大大的缩短，系统的 可靠性得到提高，同时由于采用高集成化的芯片使得产品的体积大大缩小，从而有 效的降低了成本。最重要的是，嵌入式系统充分利用各种的标准接口，使得产品的 通用性和二次开发得到了很大的提高

14、，有很好的发展与应用前景，是解决复杂控制 2 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 微型化的有利工具。另一方面，在总线技术快速发展的今天，开发具有总线接口的 设备已经成为了一种趋势，嵌入式系统将广泛应用于自动化设备。 基于嵌入式系统DIMM-PC的原油含水量分析仪，采用嵌入式系统DIMM-PC控制， 能自动地获取、处理和计算来自测量现场的数据，输入和标定测量参数，显示和打 印测量结果，可精确测量原油含水率并计算油量、水量等。 1.2 原油含水分析仪的现状 国内原油含水计量方面的在线仪表大都功能单一，现场适用范围窄，适应能力 差，其仪表准确度会受到现场诸多因素的影响，而油田进入中、

15、高含水期采油阶段 对原油含水计量的要求也越来越高。根据以上情况，结合油田有关部门多年来积累 下来的短波吸收原油含水计量方面的经验，发现以下几个方面的问题： 1 流速的变化影响含水的计量 采用短波吸收原理测定原油中水份在“水包油”（60100体积比）含水段 受流速变化的影响很大，在实际含水不变的条件下，流速增加则仪表显示含水数值 也增加，反之则下降。严重时误差达10以上，如不加以解决，则现有的在线仪 表适用范围大受影响，仅能适应流速变化幅度很小及“油包水”（060体积比） 含水段。 2 “水包油”和“油包水”两条特性曲线受现场因素的影响较大，不同的现场 其油中含有矿物质成份不同，诸如含盐、含硫、

16、含碱等，以往的短波吸收法在线含 水计量仪表靠人为采用的硬件方式进行曲线跟踪调整来实现两条特性曲线的吻合， 一方面调试难度大，另一方面也不容易调准，曲线交叉部分的失真较严重。 3 压力的变化影响油水混合液融解气的变化。 采用短波吸收原理测定油中水份受油水混合液含气量变化的影响较大，即短波 吸收原理只对两相流介质（油和水）检测有效，而油和气的介电常数接近，实测中 将气体当油计量，如含气量稳定不变，则仪表可将气的基数调整掉。如含气量不稳 定、变化大，则仪表无法选择基数，导致测量出现误差。试验过程中发现输油管线 压力变化，短波吸收法含水测量仪表显示值随之变化，分析认为，由于压力变化， 融解气的体积随之

17、变化，影响含水测量结果。 4 多种参数的测量 油田现代化进程加快，各厂站油、气、综合处理能力提高，同时也要求自动监 3 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 测仪表具有能够提供多参数信息处理的能力。例如：油、气、水量计量，压力、温 度、密度等参数的参考数据。 5 通用型仪表开发 随着工业领域现代化程度的提高，传感器的种类不断增加，更新换代的时间缩 短，测量方式方法层出不穷，对二次接收仪表的要求也越来越高。接收处理各类信 号的能力强、通道设置多、前置处理线路成熟、整机通用性强、智能化程度高、存 储空间大、软件开发容易的仪表备受青睐。同时也容易扩大生产规模、减少换型研 制费用、加快新

18、功能开发步伐、缩短换型周期。这就要求仪表技术水平超前，具有 通用性。 1.3 原油含水率的测量方法选择及比较 射线法 测量原理: 一般情况下，原油和地层水对于低能 射线的线性吸收系数不同，利用两种介 质对同一射线的线性吸收系数的差别计算出油水混合物的含水率。当初始强度为 N 的 射线束穿过厚度为 X 的介质时，它衰减后的强度Nx为： 0 N x N e?x 1-1 0 是反映介质对 射线吸收能力的一个物理常数，它与 射线的能量有关，当 射线的能量一定时，它取决于介质的性质。称为介质对射线的吸收系数。当介质 厚度 X 一定时，强度 N 仅与介质的吸收系数有关。不同介质对射线的吸收系数 不同，原油

19、的吸收系数 比水的吸收系数 小，即水对 射线的吸收能力大于原 0 W 油对 射线的吸收能力。对于水和原油的混合介质可用等效吸收系数X 来表示它 对 射线的吸收能力，而X 取决于水和原油的相对比分由公式 1-1 可得 ln N N X 1-2 x 0 x 式中， N 和 X 是已知常数只要测定N 值，即可求得 值，从而得到油和水 0 x x 的相对比分，由此测定含水量。 4 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 此方法可用于在线仪表，提高生产过程和生产管理的自动化程度。但由于油和 水对 射线来说，其吸收系数仅差 20 ，因此仪表的灵敏度和测量精度不如短波吸 收式仪表；在测量过程中射

20、频法容易受到电磁干扰，会产生很大的误差，而且存在 人身安全问题，造价高，使用和维修困难。 微波法 测量原理： 微波法的原理是通过一次检测传感器应用介质对微波的吸收原理，将介质含水 率转化成电流信号输入到仪表的模拟输入通道而实现的。微波可以被物质吸收，特 别是水分对微波能量的吸收最为显着。依据此原理，采用微波反射式结构，将由水 分而引起的微波衰减量转化为电流信号输出，建立输出电流与含水率之间的关系。 由于微波法采用了微波技术，对使用和维护都造成了困难。 密度法 测量原理： 在原油和水不可压缩且互不相溶的条件下，设原油水混合密度为 ，纯水的 m 密度为 ，纯原油的密度为 ，原油的体积为 ，则有：

21、w 0 + 1? 1-3 m w 0 由上式可见，当 和 一定， 由密度计测得时，由式 1-3 就可以计算出原 w 0 m 油得体积含水率，这就是密度法测量原油含水率得基本原理。 影响含水率误差的直接因素有三个：一是纯水的密度大小，二是纯油的密度大 小，三是油水混合液的密度大小。在其它条件不变是，纯油密度越小，则含水率误 差也越小，这可以从密度法测量含水率的本质上取理解，密度法的实质就是利用油 和水的密度不同去区分油和水来测量含水率，那么在水密度不变的情况下，油密度 越小，两者的密度差别就越大，就越有利于区分和测量，即有利于减小误差。说明 这种方法适合测量高含水率的原油。 密度法测量原油含水率

22、在中、高含水率范围内（含水率在 30 100），最 大相对误差绝对值小于3，对于井口计量对误差的要求不高这种情况，该测量方 法用于井口的原油含水率的测量是可行的，但是对于低含水原油（含水率 20%）, 5 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 由于该测量方法的高误差，不适用，特别不适于测量净化后的原油的含水百分率。 而且，密度法在没有游离气体条件下，基本能满足原油含水率测量精度要求。但在 原油生产工况条件下，虽然经过初步油气分离，在输油管道中，仍会有一定比例的 游离气体存在，因而会严重影响密度测量精度。 短波吸收法 测量原理： 短波吸收法就是将电能以电磁被的形式辐射到以乳化状态存

23、在的油水介质中， 根据油水介质对电磁波吸收能力不同的特性来检测油水乳化液中水的含量。 根据朗伯贝尔定律 er-A.Beer ，电磁波通过介质时将或多或少地被吸 收。因此，电磁波的出射能量总是小于入射能量，达种能量的减少服朗伯贝尔定 律。 朗伯贝尔定律： I 入 I 出eN 1-4 式中, I 入 电磁波的入射强度; I 出电磁波的出射强度; 介质对电磁波的吸收系数; N -吸收介质分子数 1-4 式表明，当保持入射波强一定时，电磁波的出射波强与吸收介质分子数N 呈指数规律变化。吸收系数是由介质的特性决定的。各介质的吸收系数是不同的。 随波长而变，因此物质对不同频率电磁波吸收能力是不同的。 1-

24、4 式只适用于 单一频率的电磁波。 如果吸收介质中有几种吸收介质，则上式应为 N i i I 入I 出e 1-5 在油水乳化液中，式 1-5 可变为下面的式子 6 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 N + N I I e 0 0 w W 1-6 入 出 式中 - 原油吸收系数 0 N 0 - 原油分子数 - 水吸收系数 w N - 水分子数 w 根据实验得知，因 , N 的变化对I 的影响是很小的，可以认为 0 w 0 出 N e 0 0 I 0 为常数，即电磁波通过纯油介质的入射波强为I 0 ， 则 1-6 式可变为： N I 入 I 出e W W 1-7 式 1-7 说明

25、电磁波的出射波强只与油中的含水量成指数关系。基于这一原理， 可较好地实现对原油含水量的监测。 短波吸收法不受介质的黏度、密度、温度、压力等因素影响，可以在0100 的范围内测量原油的含水率，并能达到较高的测量精度，能够满足大多数情况下 的精度要求，因而短波吸收法得到了广泛的应用。 基于短波法的这些优点，所以我在本次毕业设计中采用短波吸收法来测量原油 含水率。 7 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 第二章 硬件系统 2.1 嵌入式系统概述 随着计算机技术、网络技术和多媒体通信技术的发展，21 世纪将是一个全球信 息化的时代。目前，随着以 PDA 、信息家电、机顶盒为代表的嵌入式

26、系统应用的 广泛发展，嵌入式系统已经越来越走进普通人的家庭生活，可以预见在不久的将来， 人们日常生活的衣、食、住、行等方方面面都将与嵌入式系统密切相关，嵌入式系 统的发展对人类科技的发展起着重要的作用。 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，适应应用 系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专业计算机系统，它将操作 系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中，简单的说就是系统的应用软件与系统 的硬件一体化，类似与BIOS 的工作方式，具有软件代码小，高度自动化，响应速 度快等特点。特别适合于要求实时的多任务的体系。嵌入式系统是将先进的计算机 技术、半导体技术和电子技

27、术等各个行业的具体应用相结合后的产物。 嵌入式计算机系统与通常计算机系统相比具有以下优点： （1） 嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式 CPU，与通用型的最大不同就 是嵌入式 CPU 大多各种在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体 积小、集成度高等特点，能够把通用 CPU 中的许多由板卡完成的任务集成在芯片 内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大加强，跟网络的耦合 也越来越紧密。 （2 ） 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与合格行业独 体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度 分散、不断创新的知识集成体系。 （3

28、 ） 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计，量体裁衣、去除冗余，力 争在同样的硅片面积上实现更高的性能。 （4 ） 嵌入式系统和具体的应用有机的结合在一起，它的升级换代也和具体产品 同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较强的生命周期。 （5 ） 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在储存 器芯片或单片机本身中，而不是存储在磁盘等载体中。 8 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 （6 ） 嵌入式系统本身不具备字句开发功能，即使设计完成以后，用户通常也是 不能对其中的程序进行修改的，必须有一套开发工具和环境进行开发。 2.2 嵌入式系统发展史

29、嵌入式系统已有 30 多年的历史了，大体上可划分为以下 3 个阶段： 1早期的嵌入式系统通常是单个芯片为核心的系统，大部分应用于一些工业 控制系统中。这种嵌入式系统通常没有操作系统的支持，而是通过汇编语言编程实 现系统的功能，一般具有监测与控制的功能。其主要特点是：系统结构和功能都相 对比较简单，成本较低。这种嵌入式系统已经不能适应现代工业控制和信息家电等 领域的需求，正在逐步推出应用领域。 2 第二阶段是以嵌入式 CPU 为基础，以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统。 随着嵌入式微处理器的发展，以及嵌入式操作系统设计开发水平的提高，这个阶段 的嵌入式系统性能也不断提高。嵌入式操作系统能运行于不

30、同类型微处理器上；内 核开销小、效率高，具有高度的模块化和扩展性；可以提供多任务、多进程、多线 程处理，有各种设备支持、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；向用户提供 大量的应用程序接口，开发应用程序相对简单。 3 第三阶段是以基于Internet 为标志的嵌入式系统，目前正在迅速发展。进入 90 年代后，Internet 的应用迅速普及，广泛渗透到社会、经济、军事、交通、通信 等相关行业，消费电子计算机与通信一体化的趋势日趋明显，嵌入式技术再度成为 一个研究热点。 2.3 DIMM-PC 简介 随着嵌入式控制的发展，越来越多的应用场合需要更强大功能、更小巧体积、 更低的功耗和更高可靠性的控

31、制产品，DIMM-PC就是满足这一需求的最新超小型嵌 入式PC控制产品。它在68*40mm的面积上集成了一台标准PC几乎所有的功能，并 包含看门狗、字符液晶显示等特殊功能，你可以象用一个芯片一样用它，但它却是 一个完整的PC，真正做到将PC设计到你自己的系统中，而不是象过去一样将你的 系统设计到PC中。 DIMM-PC系列按功能分为两类：CPU模板和扩展功能模板。 9 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 DIMM-PC CPU模板：CPU模板（如图2.1）作为一个系统的主控制器使用。 目 前销售的DIMM-PC主CPU:80386SX33MHz、80486SX66MHz,5x8

32、6 133MHz, 在CPU模 板上已配备132M的DRAM内存和232M的半导体电子盘,用户可以根据自己的实 际需求选用不同配置的CPU模板。 由于对电子盘的管理方式不同,CPU模板分两种,即BIOS支持管理的电子盘和 符合IDE标准的仿真IDE电子盘,如DIMM-PC/386I-4-8,表明386CPU模板,带4M的 DRAM内存,8M的IDE电子盘。 图 2.1 DIMM-PC CPU 模板 扩展功能模板： *DIMM-PC/VGA1显示模板,具有512K显存,同时支持CRT和TFT,STN等平板显 示器 *DIMM-PC/ETH1 以太网模板,采用CS8900 以太网芯片,符合IEEE

33、802.3标准,支 持半双工或全双工10Mbps以太网 *DIMM-PC/COM 串行通讯接口模板,可以扩充两个串口 DIMM-PC接口规范： DIMM-PC的所有模板使用了一种通用的DIMM-144内存插座作为连接件,采用144 线的金手指连接方式,其CPU模板和扩展模板的插座略有区别,以防插错,几个扩展 模板间没有区别,可以随便接插就象ISA插槽一样。CPU模板出接线分为几类： *ISA总线信号：SD0-SD15 SA0-SA19 数据地址信号，IOW IOR SMEMR 等各种读 10 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 写控制信号，OSC SYSCLK DRQ DACK

34、等特别功能信号，包含了标准ISA总线上的所有 数据信号。 *IDE硬盘控制信号：IDECS0 IDECS1 PDIAG DASP等 *两个串口相关信号：DTX RTS TXD RXD RI 等 *软驱控制信号：FDRDAT FDWDAT FDSTEP等 *LPT并口控制信号：BUSY SLCT ERR 等 *PS2键盘信号：KBCLK KBDAT *其它辅助信号：PGOOD RESET SPKR 等 *特殊功能信号：I2DAT I2CLK BATT GPCS0等 通用功能： DIMM-PC具有一台标准IBM-PC的通用接口功能，包括 *一个IDE硬盘控制器 *一个标准软盘控制器 *PS-2标准

35、键盘接口 *两个串行通讯接口 TTL电平输出 *一个并行输出接口（支持EPP，ECP） *RESET和喇叭输出信号 *1-16M的DRAM内存 *1-16M的电子盘 IDE或BIOS方式 11 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 图 2.2 DIMM-PC 插座 2.4 PC104 简介 随着计算机技术的发展，计算机在工业控制领域中的应用日益普及。工业控制 计算机种类很多，在板体结构上有单板和小板之分，在总线上又有 ISA、EISA 、 MCA 、STD、VEM 、Multibus 等诸多结构。完善的软硬件开发环境和丰富的开发 工具，加上良好的用户界面和图形显示功能，使得 IB

36、M PC 对于工控领域有着巨大 的吸引力。 在模块化设计出现以前，主要有两种嵌入式微机系统的设计方法：基于芯片和 基于模板的设计方法。前者是指设计全部从芯片开始，它可以有针对性地满足用户 系统要求，产品成本也较低。但缺点是开发费用高，研发周期长，因而满足不了当 今竞争激烈的市场环境。后者是指用市场上销售的总线模板来组建自己的微机系 统，他能大大缩短产品的开发周期，但产品往往成本高、体积大、灵活性差，限制 了其在嵌入式系统中的应用。 随着芯片集成度的提高、功能的加强、价格的下降、PCB 板制作工艺的改进、 元器件封装和安装技术的发展，出现了一种新型的设计方法，即模块化设计，并逐 渐成为嵌入式微机

37、系统的设计趋势。所谓“模块”是指一种体积较小的多集成块组 件，通常是一块 12906452mm 的电路板，多个模块间可以采用插针和插座的方式 连接，也可以像安装集成块那样将模块插入用户专用底版上。 12 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 第一块 PC104 模块产生于 1987 年，但严格意义的规范说明在 1992 年才公布，当 时就有 125 个厂家引进 PC104 规范生产 PC104 兼容产品。像原来的 PC 总线，PC104 一直是以一个非法定的标准在执行，而不是委员会设计制定的。1992 年 IEEE 开始 着手为 PC 和 PC/AT 总线定制一个精简的 IEEE

38、P996 标准（草稿），PC104 作为基本 文件被采纳，叫做 IEEEP996.1 兼容 PC 嵌入式模块标准。可见 PC104 是一种专门 为嵌入式应用而定义的工业控制总线。 PC/104有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC/104PLUS 则 与PCI总线相对应。 由于PC104的管脚定义与ISA、PCI的规范完全兼容，所以公司在产品内部用 PC/104模块时，也可以应自己的需要设计生产更多的专业应用PC/104模块种类。 嵌入式PC以PC104总线为系统架构，在9096mm大小的模块上集成了微型计算机 最基本的功能，去掉了PC底板及ISA PCI 总线等卡槽式结

39、构，节省空间；同时因 减少了元器件的数量，整个模板的电源消耗很小。PC104总线实际上是IEEE996 PC 及PC/AT 总线的简化版本，但它是专为嵌入式系统应用而设计的总线规范。系统 设计以功能模板为基本组件，通过PC104总线完成PC104功能模块之间任意搭接， 实现系统功能的扩充。可以相信，嵌入式PC对目前的工业控制计算机体系产生了 积极的影响，而且将在许多应用领域形成主流格局。 13 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的数据交换与画面组态 第三章 软件设计 3.1 Real 组态软件简介 Real 组态软件是紫金桥公司在长期的工程实践中逐步发展起来的一套计算机 监控系统。使用瑞尔系统，可

40、以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”，在任 何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，并且通过局域网和 Internet ， 可以在任何地方访问实时和历史生产数据，及时了解、评价生产情况和操作水平。 Real 组态软件的基本功能是数据通讯、数据管理、数据交互。具体的说，数 据通讯就是从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能、向把需要控制 的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构，这样就建立了控制软件所需所需的 双向连接。数据管理就是根据用户的需要，对数据进行更深层次的加工，如量程变 换、报警、统计、分析等。数据交互就是根据不同用户的需求，把数据以不同的形 式提交给用户以实现交互，如现场操作工需要监控，管理人员需要数据报表、工艺 工程师要对数据进行分析等