模擬量轉數字,數字量轉模擬;232/485

  數據采集器是現場總線系統PLC、DCSAO模塊的模擬量直接控制遠程的通訊接口轉換設備。工業現場控制因長距離的傳輸造成信號的衰減失真，有時還會因為其它外界信號干擾造成信號出錯。應用ISO 4021與ISO DAO遠程模擬信號輸出模塊的RS485差分數字信號傳輸可以有效地提高系統抗干擾能力，通過RS485總線通訊波特率和地址設置，在某些場合還可以減少布線，降低設備控制成本和提高系統可靠性。

摘要    
本文介紹用ISO 4021模塊將4-20mA模擬量轉成RS485/232數字量（AD轉換），通過MODBUS RTD總線系統進行遠程通訊，然后配對用ISO DAO模塊將RS232/485還原成模擬量（DA轉換），達到傳感器與儀器儀表、控制系統之間采集數據、遠程監控目的。 
模擬信號遠程監控的應用方案介紹。工業現場PLC、PCC的AO模塊或SCADA、DCS系統輸出的模擬量電流或電壓信號通常直接去控制遠程的執行設備，往往會因為長距離的傳輸造成信號的衰減、失真，有時還會因為其它外界信號干擾造成信號出錯，影響整個系統的正常工作。應用ISO 4021與ISO DAO遠程模擬信號輸出模塊的RS485差分數字信號傳輸可以有效地提高系統抗干擾能力，并且通過RS485的總線通訊波特率和地址設置，在某些場合還可以減少布線，降低設備控制成本和提高系統可靠性。 
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. 

關鍵詞    
數據采集  遠程監控  AD轉換  DA轉換  隔離變送器  隔離放大器  總線控制  RS232/RS485  系統干擾  模擬量  長線傳輸   
Key words:  RemoteAD  DA conversion   Analog signal output    Remote IO  RS-485 Data Communication               


引言     
隨著科學技術的不斷進步，人們利用各種控制器來的進行工作和生產，比如說控制加熱爐的溫度，控制灌溉的流量，控制物品移動的距離等。PLC的AO模塊或DCS系統輸出的模擬量電流或電壓信號直接去控制遠程的執行設備，往往會因為長距離的傳輸造成信號的衰減、失真，有時還會因為其他外界信號干擾造成信號出錯，影響整個系統的正常工作。因此ISO 4021可以將傳感器輸出的模擬信號轉換成數字(A/D轉換)信號，應用RS232/RS-485通訊將信號進行遠程傳輸或GPRS進行無線數傳，然后用遠程模擬信號輸出模塊ISO DAO將數字信號轉換成模擬 (D/A轉換)信號，得到還原輸出的模擬信號。這些技術在數據采集、遠程監控中得到了越來越多的應用。 


一、 信號A/D(模擬轉數字)轉換及遠程傳輸技術 
ISO 4021信號A/D(模擬轉數字)轉換器可實現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，和數字信號輸入/輸出（I/O）。廣泛用在 RS-232/485總線工業自動化控制系統，4-20mA / 0-5V信號測量、監視和控制，小信號的測量以及工業現場信號隔離及長線傳輸等等。 
ISO 4021信號A/D(模擬轉數字)轉換器包括電源隔離，信號隔離、線性化，A/D轉換和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碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設置，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(模擬轉數字)轉換器是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，地址，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。ISO 4021系列產品按工業標準設計、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模擬轉數字 (A/D)轉換器功能簡介： 
ISO 4021信號A/D(模擬轉數字)轉換器框圖，如圖1所示。

                                          圖1    ISO 4021信號A/D(模擬轉數字)轉換器原理框圖 

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同為電流信號或相同電壓信號。 

1、  模擬信號輸入 
24位采集精度，產品出廠前所有信號輸入范圍已全部校準。在使用時，用戶也可以很方便的自行編程校準。具體電流或電壓輸入量程請看產品選型，測量兩路信號時兩路輸入選型必須相同。 

2、  通訊協議 
通訊接口： 1路標準的RS-485通訊接口或1路標準的RS-232通訊接口，訂貨選型時注明。 
通訊協議：支持兩種協議，命令集定義的字符協議和MODBUS　RTU通訊協議。可通過編程設定使用那種通訊協議，能實現與多種品牌的PLC、RTU或計算機監控系統進行網絡通訊。 
數據格式：10位。1位起始位，8位數據位，1位停止位。 
通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設定；通訊網絡最長距離可達1200米，通過雙絞屏蔽電纜連接。 
通訊接口高抗干擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小于100mS。　　 
  
3、  抗干擾 
可根據需要設置校驗和。模塊內部有瞬態抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數字濾波，也可以很好的抑制來自電網的工頻干擾。

二、 信號D/A(數字轉模擬)轉換及還原監控技術 
ISO DAO信號D/A(數字轉模擬)轉換器可實現主機RS-485/232接口數字信號隔離轉換成標準模擬信號，用以控制遠程設備。廣泛應用在 RS-232/RS-485總線工業自動化控制系統的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等標準模擬信號還原輸出，用來控制工業現場的執行設備，控制設備以及顯示儀表等等。

ISO DAO信號D/A(數字轉模擬)轉換器包括電源隔離，信號隔離、線性化，D/A轉換和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碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容于大多數同類模塊，波特率可由代碼設置，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(數字轉模擬)轉換器是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，地址，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM中。 
ISO DAO信號D/A(數字轉模擬)轉換器按工業標準設計、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數字轉模擬 (D/A)轉換器功能簡介： 
ISO DAO信號D/A(數字轉模擬)轉換器框圖，如圖2所示。

                                         圖2    ISO DAO信號D/A(數字轉模擬)轉換器原理框圖 

ISO DAO 信號隔離D/A轉換模塊，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，產品出廠前所有信號輸出范圍已全部校準。在使用時，用戶也可以很方便的自行編程校準，因此在現場的應用更加靈活。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，內部有防反接和過壓保護電路。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、通訊協議 
通訊接口： 1路標準的RS-485通訊接口或1路標準的RS-232通訊接口。 
通訊協議：支持兩種協議，命令集定義的字符協議和MODBUS  RTU通訊協議。可通過編程設定使用那種通訊協議，能實現與多種品牌的PLC、RTU或計算機監控系統進行網絡通訊。由于支持通用的MODBUS RTU協議，所以能夠在工控領域得到廣泛應用。 
數據格式：10位。1位起始位，8位數據位，1位停止位。 
通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設定；通訊網絡最長距離可達1200米，通過雙絞屏蔽電纜連接。 
通訊接口高抗干擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小于100mS。        

3、抗干擾 
可根據需要設置校驗和。模塊內部有瞬態抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數字濾波，也可以很好的抑制來自電網的工頻干擾。

詳細技術資料下載：

1、數據采集—AD模數轉換隔離變送器： ISO 4021系列

2、數據采集—DA數模轉換隔離變送器：  ISO DA 系列