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測試測量

A/D D/A轉(zhuǎn)換器在遠程監(jiān)控中的應(yīng)用(一)

星之球激光 來源:21ic2012-05-09 我要評論(0 )   

引言 隨著電子產(chǎn)業(yè)數(shù)字化程度的不斷發(fā)展,逐漸形成了以數(shù)字系統(tǒng)為主體的格局。A/D和D/A轉(zhuǎn)換器作為模擬和數(shù)字電路的 接口 ,正受到日益廣泛的關(guān)注。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)...

引言

  隨著電子產(chǎn)業(yè)數(shù)字化程度的不斷發(fā)展,逐漸形成了以數(shù)字系統(tǒng)為主體的格局。A/D和D/A轉(zhuǎn)換器作為模擬和數(shù)字電路的接口,正受到日益廣泛的關(guān)注。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的要求也越來越高,新型模擬/數(shù)字和數(shù)字/模擬之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)不斷涌現(xiàn)。通過這些轉(zhuǎn)換人們可以運用各種控制器進行遠程監(jiān)控,如控制某個空間的溫度、濕度,控制液體的液位和流量,控制物體的位移、速度及壓力等。在實際工作環(huán)境中,各種傳感器PLC的AO模塊或DCS系統(tǒng)輸出的模擬量電流或電壓信號很弱(很多是mV或mA級),而且普遍帶負載能力低。直接用來監(jiān)控遠程的執(zhí)行設(shè)備,往往會因為長距離的傳輸造成信號的衰減、失真,有時還會因其它外界信號干擾而造成信號出錯,影響整個系統(tǒng)的正常運行。

  因此,要保證監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性,首先需要將系統(tǒng)中的多種傳感器、多路PLC、DCS等輸出的模擬信號進行隔離、放大、轉(zhuǎn)換。有些場合還需要通過各種通訊載體進行遠程無失真?zhèn)鬏敗?ISO 4021(A/D轉(zhuǎn)換)可以將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,用RS232/485通訊將信號進行遠程傳輸或采用GPRS、GMS進行無線數(shù)傳,然后用遠程模擬信號輸出模塊ISO DAO(D/A轉(zhuǎn)換)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,用還原的模擬信號進行遠程監(jiān)測和控制。這些技術(shù)在SCADA數(shù)據(jù)采集、FCS遠程監(jiān)控中得到了越來越多的應(yīng)用。

一、信號A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換及遠程傳輸技術(shù)

  ISO 4021信號A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)傳感器和主機之間的信號采集,用以檢測模擬信號或控制遠程設(shè)備。通過軟件的配置,可用于多種傳感器類型,包括:模擬信號輸入,模擬信號輸出,和數(shù)字信號輸入/輸出(I/O)。廣泛用在 RS-232/485總線工業(yè)自動化控制系統(tǒng),4-20mA / 0-5V信號測量、監(jiān)視和控制,小信號的測量以及工業(yè)現(xiàn)場信號隔離及長線傳輸?shù)鹊取?/p>

  ISO 4021信號A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器包括電源隔離,信號隔離、線性化,A/D轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。每個串口最多可接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,便于計算機編程。

  ISO 4021信號A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器是基于單片機的智能監(jiān)測和控制系統(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,校驗和狀態(tài)等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。ISO 4021系列產(chǎn)品按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造,信號輸入 / 輸出之間隔離,可承受3000VDC隔離電壓,抗干擾能力強,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)換器功能簡介:

  ISO 4021信號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A/D(模擬轉(zhuǎn)數(shù)字)轉(zhuǎn)換器原理框圖

  ISO 4021 信號隔離采集模塊,可以用來測量一路電壓或電流信號,也可以用來測量兩路可以共地且不會互相干擾的電流或電壓信號。

  1、模擬信號輸入

  24位采集精度,產(chǎn)品出廠前所有信號輸入范圍已全部校準(zhǔn)。在使用時,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看產(chǎn)品選型,測量兩路信號時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??赏ㄟ^編程設(shè)定使用那種通訊協(xié)議,能實現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行網(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)最長距離可達1200米,通過雙絞屏蔽電纜連接。

  通訊接口高抗干擾設(shè)計,±15KV ESD保護,通信響應(yīng)時間小于100mS。

      

 3、抗干擾

  可根據(jù)需要設(shè)置校驗和。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,保護模塊,內(nèi)部的數(shù)字濾波,也可以很好的抑制來自#p#分頁標(biāo)題#e#電網(wǎng)的工頻干擾。

二、信號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D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)主機RS-485/232接口數(shù)字信號隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號,用以控制遠程設(shè)備。廣泛應(yīng)用在 RS-232/RS-485總線工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等標(biāo)準(zhǔn)模擬信號還原輸出,用來控制工業(yè)現(xiàn)場的執(zhí)行設(shè)備,控制設(shè)備以及顯示儀表等等。

  ISO DAO信號D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器包括電源隔離,信號隔離、線性化,D/A轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。每個串口最多可接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,便于計算機編程。

  ISO DAO信號D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器是基于單片機的智能監(jiān)測和控制系統(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,校驗和狀態(tài)等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM中。

  ISO DAO信號D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造,信號輸出 / 通訊接口之間隔離,可承受3000VDC隔離電壓,抗干擾能力強,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)換器功能簡介:

  ISO DAO信號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D/A(數(shù)字轉(zhuǎn)模擬)轉(zhuǎn)換器原理框圖

  ISO DAO 信號隔離D/A轉(zhuǎn)換模塊,可以用來輸出一路電壓或電流信號,也可以用來輸出兩路可以共地的電流或電壓信號。

  1、模擬信號輸出和工作電源

  12位輸出精度,產(chǎn)品出廠前所有信號輸出范圍已全部校準(zhǔn)。在使用時,用戶也可以很方便的自行編程校準(zhǔn),因此在現(xiàn)場的應(yīng)用更加靈活。信號輸出溫度漂移:±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 最大)。工作電源,+8 ~ 50VDC寬供電范圍,內(nèi)部有防反接和過壓保護電路。#p#分頁標(biāo)題#e#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^編程設(shè)定使用那種通訊協(xié)議,能實現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行網(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)最長距離可達1200米,通過雙絞屏蔽電纜連接。

  通訊接口高抗干擾設(shè)計,±15KV ESD保護,通信響應(yīng)時間小于100mS。

  3、抗干擾

  可根據(jù)需要設(shè)置校驗和。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,保護模塊,內(nèi)部的數(shù)字濾波,也可以很好的抑制來自電網(wǎng)的工頻干擾。

三、ISO DAO模塊在遠程控制工業(yè)烤箱上的應(yīng)用

  工業(yè)烤箱應(yīng)用廣泛,在電工、電子、儀表、材料、半導(dǎo)體等生產(chǎn)企業(yè)對非易燃易爆物進行干燥、烘培及其熱處理試驗;可用于學(xué)校、醫(yī)療、食品、化工等單位對非易燃易爆物進行干燥、保濕、烘培及其熱處理等試驗;特別適用于LEDLCD石英晶體電容、電阻等要求高恒精度和可靠性產(chǎn)品的過程烘干和老化。適用于烘烤有化學(xué)性氣體及食品加工行業(yè)的欲烘烤物品、基板應(yīng)力的去除、油墨的固化、漆膜等等的精密烘烤、烘干、回火、預(yù)熱、定型、加工等。

  工業(yè)烤箱由角鋼、薄鋼板構(gòu)成,另外箱體加強,外表面復(fù)漆,外殼與內(nèi)膽之間用硅酸鋁纖維充填,形成可靠的保溫層。工業(yè)烤箱采用電熱絲加熱,外加溫控器控制烤箱內(nèi)的溫度。外部輸入0-5VDC模擬電壓信號到溫控器,溫控器根據(jù)輸入的信號來控制工業(yè)烤箱的溫度。由于工業(yè)烤箱距離控制中心的PLC有500多米,直接用PLC的AO模塊輸出0-5VDC傳輸?shù)綔乜仄骱?,信號出現(xiàn)了比較大的衰減,影響控制的精度,所以采用ISODA O4-485模塊來實現(xiàn)信號的數(shù)字化遠傳。將ISODA O4-485模塊安裝在溫控器附近,ISODA O4-485模塊的模擬量輸出接口連接到溫控器的0-5VDC輸入端,PLC的RS-485接口通過屏蔽電纜來連接到ISODA O4-485模塊的RS-485接口。

      #p#分頁標(biāo)題#e#

PLC和ISODA O4-485模塊的通訊采用MODBUS RTU通訊協(xié)議。ISODA O4-485模塊出廠的設(shè)置是:通訊協(xié)議指令集規(guī)定的ASCII協(xié)議,通訊的地址為01,波特率為9600bps。通訊的波特率和地址不用修改,通訊協(xié)議要修改為MODBUS RTU通訊協(xié)議,可以按照以下步驟,設(shè)置模塊為MODBUS RTU通訊協(xié)議。1,將CONFIG引腳(第8腳)和GND引腳(第7腳)短接。2,正確連接電源線和通訊接口線。3,接通電源,模塊自動進入缺省狀態(tài),通訊地址為00,波特率為9600。4,等待1分鐘,模塊初始化。5,發(fā)送命令$00P1(cr),檢查應(yīng)答,如果為!00 (cr)則設(shè)置成功。6,關(guān)閉電源,斷開CONFIG引腳和GND引腳之間的連接。完成以上步驟后,模塊已經(jīng)成功設(shè)置為Modbus RTU通訊協(xié)議方式,直接接入PLC即可。

  ISODA O4-485模塊寄存器40001的數(shù)據(jù)為通道0的當(dāng)前輸出值,寄存器40002的數(shù)據(jù)為通道1的當(dāng)前輸出值。以寄存器的40001為例,其值為16進制數(shù)0x0FFF時,ISODA O4-485模塊通道0輸出5VDC的電壓信號,其值為16進制數(shù)0x07FF時,ISODA O4-485模塊通道0輸出2.5VDC的電壓信號,其值為16進制數(shù)0x0000時,ISODA O4-485模塊通道0輸出0VDC的電壓信號。PLC通過改變ISODA O4-485模塊寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)大小來達到改變模擬信號輸出的目的。

  ISO DAO信號轉(zhuǎn)換器在遠程控制工業(yè)烤箱上的應(yīng)用框圖,如圖3所示。

  

  圖3 ISO DAO模塊在遠程控制工業(yè)烤箱上的應(yīng)用框圖

 

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