总线数据采集隔离变送器,模拟量转数字,数据采集器

  数据采集器是现场总线系统PLC、DCSAO模块的模拟量直接控制远程的通讯接口转换设备。工业现场控制因长距离的传输造成信号的衰减失真，有时还会因为其它外界信号干扰造成信号出错。应用ISO 4021与ISO DAO远程模拟信号输出模块的RS485差分数字信号传输可以有效地提高系统抗干扰能力，通过RS485总线通讯波特率和地址设置，在某些场合还可以减少布线，降低设备控制成本和提高系统可靠性。

摘要    
本文介绍用ISO 4021模块将4-20mA模拟量转成RS485/232数字量（AD转换），通过MODBUS RTD总线系统进行远程通讯，然后配对用ISO DAO模块将RS232/485还原成模拟量（DA转换），达到传感器与仪器仪表、控制系统之间采集数据、远程监控目的。 
模拟信号远程监控的应用方案介绍。工业现场PLC、PCC的AO模块或SCADA、DCS系统输出的模拟量电流或电压信号通常直接去控制远程的执行设备，往往会因为长距离的传输造成信号的衰减、失真，有时还会因为其它外界信号干扰造成信号出错，影响整个系统的正常工作。应用ISO 4021与ISO DAO远程模拟信号输出模块的RS485差分数字信号传输可以有效地提高系统抗干扰能力，并且通过RS485的总线通讯波特率和地址设置，在某些场合还可以减少布线，降低设备控制成本和提高系统可靠性。 
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. 
关键词    
数据采集  远程监控  AD转换  DA转换  隔离变送器  隔离放大器  总线控制  RS232/RS485  系统干扰  模拟量  长线传输   
Key words:  RemoteAD  DA conversion   Analog signal output    Remote IO  RS-485 Data Communication               

引言     
随着科学技术的不断进步，人们利用各种控制器来的进行工作和生产，比如说控制加热炉的温度，控制灌溉的流量，控制物品移动的距离等。PLC的AO模块或DCS系统输出的模拟量电流或电压信号直接去控制远程的执行设备，往往会因为长距离的传输造成信号的衰减、失真，有时还会因为其他外界信号干扰造成信号出错，影响整个系统的正常工作。因此ISO 4021可以将传感器输出的模拟信号转换成数字(A/D转换)信号，应用RS232/RS-485通讯将信号进行远程传输或GPRS进行无线数传，然后用远程模拟信号输出模块ISO DAO将数字信号转换成模拟 (D/A转换)信号，得到还原输出的模拟信号。这些技术在数据采集、远程监控中得到了越来越多的应用。 

一、 信号A/D(模拟转数字)转换及远程传输技术 
ISO 4021信号A/D(模拟转数字)转换器可实现传感器和主机之间的信号采集，用以检测模拟信号或控制远程设备。通过软件的配置，可用于多种传感器类型，包括：模拟信号输入，模拟信号输出，和数字信号输入/输出（I/O）。广泛用在 RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA / 0-5V信号测量、监视和控制，小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。 
ISO 4021信号A/D(模拟转数字)转换器包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信。每个串口多可接256只 ISO 4021系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。 
 ISO 4021信号A/D(模拟转数字)转换器是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。ISO 4021系列产品按工业标准设计、制造，信号输入 / 输出之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。工作温度范围- 45℃～+85℃。 

ISO 4021模拟转数字 (A/D)转换器功能简介： 
ISO 4021信号A/D(模拟转数字)转换器框图，如图1所示。

                                          图1    ISO 4021信号A/D(模拟转数字)转换器原理框图 

ISO 4021 信号隔离采集模块，可以用来测量一路电压或电流信号，也可以用来测量两路可以共地且不会互相干扰的同为电流信号或相同电压信号。 
1、  模拟信号输入 
24位采集精度，产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。具体电流或电压输入量程请看产品选型，测量两路信号时两路输入选型必须相同。 
2、  通讯协议 
通讯接口： 1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。 
通讯协议：支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS　RTU通讯协议。可通过编程设定使用那种通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。 
数据格式：10位。1位起始位，8位数据位，1位停止位。 
通讯地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通讯网络长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。 
通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。　　 
  
3、  抗干扰 
可根据需要设置校验和。模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。

二、 信号D/A(数字转模拟)转换及还原监控技术 
ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器可实现主机RS-485/232接口数字信号隔离转换成标准模拟信号，用以控制远程设备。广泛应用在 RS-232/RS-485总线工业自动化控制系统的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等标准模拟信号还原输出，用来控制工业现场的执行设备，控制设备以及显示仪表等等。

ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器包括电源隔离，信号隔离、线性化，D/A转换和RS-485串行通信。每个串口多可接256只 ISODA系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于大多数同类模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。 
ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM中。 
ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器按工业标准设计、制造，信号输出 / 通讯接口之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。工作温度范围- 45℃～+80℃。

ISO DAO数字转模拟 (D/A)转换器功能简介： 
ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器框图，如图2所示。

                                         图2    ISO DAO信号D/A(数字转模拟)转换器原理框图 

ISO DAO 信号隔离D/A转换模块，可以用来输出一路电压或电流信号，也可以用来输出两路可以共地的电流或电压信号。 
1、模拟信号输出和工作电源 
12位输出精度，产品出厂前所有信号输出范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准，因此在现场的应用更加灵活。信号输出温度漂移：±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 大)。工作电源，+8 ~ 50VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路。功率消耗：小于1.5W。隔离耐压：通讯接口 / 输出  之间：3KVDC，1分钟，漏电流 1mA，其中通讯接口和电源共地。 
2、通讯协议 
通讯接口： 1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口。 
通讯协议：支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS  RTU通讯协议。可通过编程设定使用那种通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。由于支持通用的MODBUS RTU协议，所以能够在工控领域得到广泛应用。 
数据格式：10位。1位起始位，8位数据位，1位停止位。 
通讯地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通讯网络长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。 
通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。        
3、抗干扰 
可根据需要设置校验和。模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。