數(shù)據(jù)采集器是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)PLC、DCSAO模塊的模擬量直接控制遠(yuǎn)程的通訊接口轉(zhuǎn)換設(shè)備。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制因長(zhǎng)距離的傳輸造成信號(hào)的衰減失真，有時(shí)還會(huì)因?yàn)槠渌饨缧盘?hào)干擾造成信號(hào)出錯(cuò)。應(yīng)用ISO 4021與ISO DAO遠(yuǎn)程模擬信號(hào)輸出模塊的RS485差分?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸可以有效地提高系統(tǒng)抗干擾能力，通過(guò)RS485總線通訊波特率和地址設(shè)置，在某些場(chǎng)合還可以減少布線，降低設(shè)備控制成本和提高系統(tǒng)可靠性。
摘要
本文介紹用ISO 4021模塊將4-20mA模擬量轉(zhuǎn)成RS485/232數(shù)字量（AD轉(zhuǎn)換），通過(guò)MODBUS RTD總線系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，然后配對(duì)用ISO DAO模塊將RS232/485還原成模擬量（DA轉(zhuǎn)換），達(dá)到傳感器與儀器儀表、控制系統(tǒng)之間采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。
模擬信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用方案介紹。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)PLC、PCC的AO模塊或SCADA、DCS系統(tǒng)輸出的模擬量電流或電壓信號(hào)通常直接去控制遠(yuǎn)程的執(zhí)行設(shè)備，往往會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)距離的傳輸造成信號(hào)的衰減、失真，有時(shí)還會(huì)因?yàn)槠渌饨缧盘?hào)干擾造成信號(hào)出錯(cuò)，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。應(yīng)用ISO 4021與ISO DAO遠(yuǎn)程模擬信號(hào)輸出模塊的RS485差分?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸可以有效地提高系統(tǒng)抗干擾能力，并且通過(guò)RS485的總線通訊波特率和地址設(shè)置，在某些場(chǎng)合還可以減少布線，降低設(shè)備控制成本和提高系統(tǒng)可靠性。
Abstract: This article describes the use of analog output module ISO 4021 remote device control applications. PLC or DCS system, the AO module analog output current or voltage signal directly to control the implementation of the remote device, often because of signal attenuation, distortion caused by long-distance transmission, and sometimes because of signal errors caused by other external signal interference, the entire system does not work properly. ISO DAO remote analog signal output module use the RS-485 differential digital signal transmission and it can effectively improve the system anti-jamming capability, using RS-485 bus communication and address can be setting, in some cases can also reduce cabling, lower costs and improve equipment control system reliability.
關(guān)鍵詞
數(shù)據(jù)采集 遠(yuǎn)程監(jiān)控 AD轉(zhuǎn)換 DA轉(zhuǎn)換 隔離變送器 隔離放大器 總線控制 RS232/RS485 系統(tǒng)干擾 模擬量 長(zhǎng)線傳輸
Key words: RemoteAD DA conversion Analog signal output Remote IO RS-485 Data Communication
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們利用各種控制器來(lái)的進(jìn)行工作和生產(chǎn)，比如說(shuō)控制加熱爐的溫度，控制灌溉的流量，控制物品移動(dòng)的距離等。PLC的AO模塊或DCS系統(tǒng)輸出的模擬量電流或電壓信號(hào)直接去控制遠(yuǎn)程的執(zhí)行設(shè)備，往往會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)距離的傳輸造成信號(hào)的衰減、失真，有時(shí)還會(huì)因?yàn)槠渌饨缧盘?hào)干擾造成信號(hào)出錯(cuò)，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。因此ISO 4021可以將傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字(A/D轉(zhuǎn)換)信號(hào)，應(yīng)用RS232/RS-485通訊將信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸或GPRS進(jìn)行無(wú)線數(shù)傳，然后用遠(yuǎn)程模擬信號(hào)輸出模塊ISO DAO將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬 (D/A轉(zhuǎn)換)信號(hào)，得到還原輸出的模擬信號(hào)。這些技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
一、 信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換及遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)
ISO 4021信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)傳感器和主機(jī)之間的信號(hào)采集，用以檢測(cè)模擬信號(hào)或控制遠(yuǎn)程設(shè)備。通過(guò)軟件的配置，可用于多種傳感器類(lèi)型，包括：模擬信號(hào)輸入，模擬信號(hào)輸出，和數(shù)字信號(hào)輸入/輸出（I/O）。廣泛用在 RS-232/485總線工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，4-20mA / 0-5V信號(hào)測(cè)量、監(jiān)視和控制，小信號(hào)的測(cè)量以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離及長(zhǎng)線傳輸?shù)鹊取?nbsp;
ISO 4021信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器包括電源隔離，信號(hào)隔離、線性化，A/D轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。每個(gè)串口多可接256只 ISO 4021系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協(xié)議或MODBUS RTU通訊協(xié)議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設(shè)置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計(jì)算機(jī)編程。
ISO 4021信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器是基于單片機(jī)的智能監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，所有的用戶設(shè)定的校準(zhǔn)值，地址，波特率，數(shù)據(jù)格式，校驗(yàn)和狀態(tài)等配置信息都儲(chǔ)存在非易失性存儲(chǔ)器EEPROM里。ISO 4021系列產(chǎn)品按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造，信號(hào)輸入 / 輸出之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+85℃。
ISO 4021模擬轉(zhuǎn)數(shù)字 (A/D)轉(zhuǎn)換器功能簡(jiǎn)介：
ISO 4021信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器框圖，如圖1所示。
圖1 ISO 4021信號(hào)A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器原理框圖
ISO 4021 信號(hào)隔離采集模塊，可以用來(lái)測(cè)量一路電壓或電流信號(hào)，也可以用來(lái)測(cè)量?jī)陕房梢怨驳厍也粫?huì)互相干擾的同為電流信號(hào)或相同電壓信號(hào)。
1、 模擬信號(hào)輸入
24位采集精度，產(chǎn)品出廠前所有信號(hào)輸入范圍已全部校準(zhǔn)。在使用時(shí)，用戶也可以很方便的自行編程校準(zhǔn)。具體電流或電壓輸入量程請(qǐng)看產(chǎn)品選型，測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)時(shí)兩路輸入選型必須相同。
2、 通訊協(xié)議
通訊接口： 1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口或1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通訊接口，訂貨選型時(shí)注明。
通訊協(xié)議：支持兩種協(xié)議，命令集定義的字符協(xié)議和MODBUS RTU通訊協(xié)議。可通過(guò)編程設(shè)定使用那種通訊協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。
數(shù)據(jù)格式：10位。1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。
通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設(shè)定；通訊網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)距離可達(dá)1200米，通過(guò)雙絞屏蔽電纜連接。
通訊接口高抗干擾設(shè)計(jì)，±15KV ESD保護(hù)，通信響應(yīng)時(shí)間小于100mS。
3、 抗干擾
可根據(jù)需要設(shè)置校驗(yàn)和。模塊內(nèi)部有瞬態(tài)抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護(hù)模塊，內(nèi)部的數(shù)字濾波，也可以很好的抑制來(lái)自電網(wǎng)的工頻干擾。
二、 信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換及還原監(jiān)控技術(shù)
ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)主機(jī)RS-485/232接口數(shù)字信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，用以控制遠(yuǎn)程設(shè)備。廣泛應(yīng)用在 RS-232/RS-485總線工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)還原輸出，用來(lái)控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行設(shè)備，控制設(shè)備以及顯示儀表等等。
ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器包括電源隔離，信號(hào)隔離、線性化，D/A轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。每個(gè)串口多可接256只 ISODA系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協(xié)議或MODBUS RTU通訊協(xié)議，其指令集兼容于大多數(shù)同類(lèi)模塊，波特率可由代碼設(shè)置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計(jì)算機(jī)編程。
ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器是基于單片機(jī)的智能監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，所有的用戶設(shè)定的校準(zhǔn)值，地址，波特率，數(shù)據(jù)格式，校驗(yàn)和狀態(tài)等配置信息都儲(chǔ)存在非易失性存儲(chǔ)器EEPROM中。
ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造，信號(hào)輸出 / 通訊接口之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+80℃。
ISO DAO數(shù)字轉(zhuǎn)模擬 (D/A)轉(zhuǎn)換器功能簡(jiǎn)介：
ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器框圖，如圖2所示。
圖2 ISO DAO信號(hào)D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器原理框圖
ISO DAO 信號(hào)隔離D/A轉(zhuǎn)換模塊，可以用來(lái)輸出一路電壓或電流信號(hào)，也可以用來(lái)輸出兩路可以共地的電流或電壓信號(hào)。
1、模擬信號(hào)輸出和工作電源
12位輸出精度，產(chǎn)品出廠前所有信號(hào)輸出范圍已全部校準(zhǔn)。在使用時(shí)，用戶也可以很方便的自行編程校準(zhǔn)，因此在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用更加靈活。信號(hào)輸出溫度漂移：±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 大)。工作電源，+8 ~ 50VDC寬供電范圍，內(nèi)部有防反接和過(guò)壓保護(hù)電路。功率消耗：小于1.5W。隔離耐壓：通訊接口 / 輸出 之間：3KVDC，1分鐘，漏電流 1mA，其中通訊接口和電源共地。
2、通訊協(xié)議
通訊接口： 1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口或1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通訊接口。
通訊協(xié)議：支持兩種協(xié)議，命令集定義的字符協(xié)議和MODBUS RTU通訊協(xié)議?？赏ㄟ^(guò)編程設(shè)定使用那種通訊協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。由于支持通用的MODBUS RTU協(xié)議，所以能夠在工控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
數(shù)據(jù)格式：10位。1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。
通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設(shè)定；通訊網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)距離可達(dá)1200米，通過(guò)雙絞屏蔽電纜連接。
通訊接口高抗干擾設(shè)計(jì)，±15KV ESD保護(hù)，通信響應(yīng)時(shí)間小于100mS。
3、抗干擾
可根據(jù)需要設(shè)置校驗(yàn)和。模塊內(nèi)部有瞬態(tài)抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護(hù)模塊，內(nèi)部的數(shù)字濾波，也可以很好的抑制來(lái)自電網(wǎng)的工頻干擾。
