数据采集A/D 模拟信号转数字

数据采集A/D 模拟信号转数字

产品特点：

● 可靠性高，编程方便，易于应用

● 标准DIN35导轨安装，方便集中布线

● 低成本、小体积模块化设计

● 模拟信号采集，隔离转换 RS-485/232输出

● 支持Modbus

RTU 通讯协议

● 采用12位AD转换器，测量精度优于0.1%

● 用户可编程设置模块地址、波特率等

● 信号输入 / 输出之间隔离耐压3000VDC

● 宽电源供电范围：8 ~ 32VDC

● 通过RS-485/232接口可以程控校准模块精度

典型应用：

● 信号测量、监测和控制

●  RS-232/485总线工业自动化控制系统

● 传感器信号的测量                                        

● 工业现场数据的获取与记录

● 智能楼宇控制、安防工程等应用系统

● 工业现场信号隔离及长线传输

●  RS-485远程I/O，数据采集

● 设备运行监测

●

医疗、工控产品开发

●  4-20mA或0-5V信号采集

产品概述：

产品实现传感器和主机之间的信号采集，用来检测模拟信号。IRT系列产品可应用在 RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA / 0-5V信号测量、监测和控制，0-75mV，0-100mV等小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。

IRT系列产品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。

产品包括电源隔离，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255只模块，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。

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℃。

功能简介：

信号隔离采集模块，可以用来测量一路电压或电流信号，

1、  模拟信号输入

12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。

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（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。

产品选型：

IRT - U(A)□

– □

输入电压或电流信号值                           通讯接口

U1：0-5V           A1：0-1mA                  485： 输出为RS-485接口  

  U2：0-10V          A2：0-10mA                 232： 输出为RS-232接口

U3：0-75mV         A3：0-20mA            

 U4：0-2.5V          A4：4-20mA                        

  U5：0-±5V          A5：0-±1mA                          

  U6：0-±10V         A6：0-±10mA                          

  U7：0-±100mV       A7：0-±20mA

  U8：用户自定义     A8：用户自定义

选型举例1： 型号：IRT A4-485   表示4-20mA信号输入，输出为RS-485接口

选型举例2： 型号：IRT

U1-232   表示0-5V信号输入，输出为RS-232接口

通用参数：

(typical @ +25℃，Vs为24VDC)

输入类型：  电流输入 / 电压输入

耐冲击电压： 3KVAC，

1.2/50us(峰值)

精  

度：  0.1%

温度漂移：  ±30 ppm/℃ (±50 ppm/℃, *大)

共模抑制(CMR)： 120 dB（1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz）

常模抑制(NMR)： 60 dB （1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz）

输入端保护： 过压保护，过流保护

输入电阻：  50Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输入)  

           100Ω

(0-10mA/0-±10mA电流输入)

           1KΩ

(0-1mA/0-±1mA电流输入)

           大于1MΩ(电压输入)        

带    宽：  -3 dB 10 Hz

转换速率：  10 Sps

通    讯：   协议  RS-485 或 RS-232   标准字符协议 和 MODBUS RTU通讯协议

            波特率（2400、4800、9600、19200、38400bps）可软件选择

地址（0～255）可软件选择

通讯响应时间：100 ms *大

工作电源：    +8 ~ 32VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路              

存储温度：  

- 45 ~ +80℃              

存储湿度：  

10 ~ 95% (无凝露)  

功率消耗：    小于1W

工作温度：    - 45 ~ +80℃          

工作湿度：  

10 ~ 90% (无凝露)

隔离耐压：  

输入

/ 输出  之间：

3KVDC，1分钟，漏电流 1mA

            其中输出和电源共地。

外形尺寸：  

106.7 mm  x  79 mm

x  25mm

引脚定义：                                                                                        

 引脚

 名 称

 描   述

 引脚

 名 称

 描   述

 1

 PW+

 电源正端

 7

 IN+

 模拟信号输入正端

 2

 GND

 电源负端

 8

 IN-

 模拟信号输入负端

 3

 INIT

 初始状态设置

 9

 NC

 空脚

 4

 D+

 RS-485信号正端

 10

 NC

 空脚

 5

 D-

 RS-485信号负端

 11

 NC

 空脚

 6

 GND

 电源负端，数字信号输出地

 12

 NC

 空脚

表1

引脚定义

图3  模块接线图

初始化模块：

所有的模块，如果使用

RS-485网络，必须分配一个****的地址代码，地址代码取值为16进制数在00和FF之间。但是，所有全新的模块都使用一个工厂的初始设置，如下所示：

地址代码为01

波特率9600

bps

禁止校验和

由于新模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每一个模块地址。可以在接好模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改模块的地址。波特率，校验和状态，通讯协议也需要根据用户的要求而调整。而在修改波特率，校验和状态，通讯协议之前，必须让模块先进入缺省状态，否则无法修改。

让模块进入缺省状态的方法：

模块都有一个特殊的标为INIT的管脚。将INIT管脚短路接到地线(GND管脚)后，再接通电源，此时模块进入缺省状态。在这个状态时，模块的配置如下：

地址代码为00

波特率9600

bps

禁止校验和

这时，可以通过配置命令来修改模块的波特率，校验和状态等参数，通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行重新配置。如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议，请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。

字符协议命令集：

   命令由一系列字符组成，如首码、地址ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。主机除了带通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个模块。

命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)

(Leading code) 首码是命令中的**个字母。所有命令都需要一个命令首码，如%,$,#,@,...等。      

1- 字符

(Addr)      模块的地址代码, 如果下面没有指定，取值范围从 00～FF (十六进制)。                2- 字符

(Command) 显示的是命令代码或变量值。                                                  

变量长度

[data]      一些输出命令需要的数据。              

                                      变量长度

[checksum] 括号中的Checksum（校验和）显示的是可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。 2- 字符

(cr)        识别用的一个控制代码符，(cr)作为回车结束符，它的值为0x0D。                      1- 字符

当启用校验和(checksum)时，就需要[Checksum]。它占2-字符。命令和应答都必须附加校验和特性。校验和用来检查所有输入命令，来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。校验和字符放置在命令或响应字符之后，回车符之前。

计算方法：两个字符，十六进制数，为之前所发所有字符的ASCII码数值之和，然后与十六进制数0xFF相与所得。

应用举例：禁止校验和(checksum)

      用户命令  

$002(cr)

      模块应答  

!00020600

(cr)

启用校验和(checksum)

用户命令    $002B6 (cr)

      模块应答  

!00020600 A9 (cr)

‘$’ = 0x24   ‘0’ = 0x30   ‘2’

= 0x32

 B6=(0x24+0x30+0x30+0x32)

AND 0xFF

‘!’ = 0x21   ‘0’

= 0x30   ‘2’ = 0x32   ‘6’ = 0x36

A9=(0x21+0x30+0x30+0x30+0x32+0x30+0x36+0x30+0x30) AND 0xFF

命令的应答

：

应答信息取决于各种各样的命令。应答也由几个字符组成，包括首代码，变量和结束标识符。应答信号的首代码有两种， ‘!’或 ‘>’表示有效的命令而‘?’

则代表无效。通过检查应答信息，可以监测命令是否有效

注意：1、在一些情况下，许多命令用相同的命令格式。要确保你用的地址在一个命令中是正确的，假如你用错误的地址，而这个地址代表着另一个模块，那么命令会在另一个模块生效，因此产生错误。

2、必须用大写字母输入命令。

1、读测量数据命令

说  

明：以当前配置的数据格式，从模块中读回模拟输入端的测量数据。

命令格式：#AA(cr)

参数说明：#     分界符。十六进制为23H

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。出厂地址为01，转换成十六进制为每个字符的ASCII码。如地址01换成十六进制为30H和31H。

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：>(data)(cr)     命令有效。

         ?AA(cr)       命令无效或非法操作。

参数说明：>     分界符。十六进制为3EH

         (data)

代表读回的数据。数据格式可以是工程单位，FSR的百分比，16进制补码。详细说明见命令集第2条。十六进制为每个字符的ASCII码。

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。如果你使用的串口通讯软件输入不了回车键字符，请切换到十六进制格式进行通讯。

应用举例：  用户命令（字符格式）      #01(cr)

                   （十六进制格式）  2330310D

           模块应答（字符格式）      >+16.000 (cr)

（十六进制格式） 3E2B31362E3030300D

说    明：在地址01H模块上输入是（数据格式是工程单位）：+16.000mA

2、配置模块命令

说  

明：对一个模块设置地址，输入范围，波特率，数据格式，校验和状态。配置信息储存在非易失性存储器EEPROM里。

命令格式：%AANNTTCCFF(cr)

参数说明：%    分界符。

AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

         NN   代表新的模块16进制地址，数值NN的范围从00到FF。

         TT   用16进制代表类型编码。 产品必须设置为00。

CC   用16进制代表波特率编码。

 波特率代码

 波特率

 04

 2400

 baud

 05

 4800

 baud

 06

 9600

 baud

 07

 19200

 baud

 08

 38400

 baud

            表2

波特率代码

        FF    用16进制的8位代表数据格式，校验和。注意从bits2 到bits5不用必须设置为零。

 Bit7

 Bit

 6

 Bit

 5

 Bit

 4

 Bit

 3

 Bit2

 Bit

 1

 Bit

 0

         表3  

数据格式，校验和代码

                 Bit7：保留位，必须设置为零                                  

                 Bit6：校验和状态，为0：禁止； 为1：允许

                 Bit5-bit2：不用，必须设置为零。

                 Bit1-bit0：数据格式位。 00：工程单位(Engineering Units)

                                        01：满刻度的百分比(% of FSR)

                                        10：16进制的补码(Twos complement)

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA(cr)  命令有效。

         ?AA(cr)  命令无效或非法操作，或在改变波特率或校验和前，没有安装配置跳线。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?    

分界符，表示命令无效。

         AA   代表输入模块地址

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如你**次配置模块，AA=00、 NN等于新的地址。假如重新配置模块改变地址、输入范围、数据格式，AA等于当前已配置的地址，NN等于当前的或新的地址。假如要重新配置模块改变波特率或校验和状态，则必须安装配置跳线，使模块进入缺省状态，此时模块地址为00H，即 AA=00H，NN等于当前的或新的地址。

假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。                            

应用举例：  用户命令    %0011000600(cr)

           模块应答  

!11(cr)

说  

明：%    分界符。

         00    表示你想配置的模块原始地址为00H。

         11    表示新的模块16进制地址为11H。

         00    类型代码，产品必须设置为00。

         06    表示波特率9600 baud。

00    表示数据格式为工程单位，禁止校验和。

3、读配置状态命令

说  

明： 对指定一个模块读配置。

命令格式：$AA2(cr)          

参数说明：$     分界符。  

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

         2     表示读配置状态命令  

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AATTCCFF(cr)    命令有效。

         ?AA(cr)            命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符。

         AA   代表输入模块地址。

         TT   代表类型编码。

         CC   代表波特率编码。见表2

         FF    见表3

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例：  用户命令    $302(cr)

           模块应答  

!300F0600(cr)

说  

明：!     分界符。

         30    表示模块地址为30H 。        

         00    表示输入类型代码。

         06    表示波特率9600 baud。

00    表示数据格式为工程单位，禁止校验和。

4、偏移校准命令

说  

明：校准一个输入模块的偏移。

命令格式：$AA1(cr)

参数说明：$     分界符。

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

1                

表示偏移校准命令。

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!

AA (cr)    命令有效。

         ?AA(cr)

  命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?     分界符，表示命令无效。

         AA   代表输入模块地址

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

当对一个模块校准时，先校准偏移命令后，再校准增益。          

在校准时，模块需在要输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。

假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例：  用户命令    $231(cr)

           模块应答  

!23(cr)

说  

明：对地址23H模块进行偏移校准。

5、增益校准命令

说明：校准一个输入模块的增益。

命令格式：$AA0(cr)

参数说明：$     分界符。

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

0                

表示增益校准命令。

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA(cr)    命令有效。

         ?AA(cr)

  命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?     分界符，表示命令无效。

         AA   代表输入模块地址

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

当对一个模块校准时，先校准偏移后，再校准增益。

在校准时，模块需在输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。

假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例：  用户命令    $230(cr)

           模块应答  

!23(cr)

说  

明：对地址23H模块进行增益校准。

6、读模块名称命令

说明：对指定一个模块读模块名称。

命令格式：$AAM(cr)

参数说明：$     分界符。

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

         M    表示读模块名称命令  

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA(ModuleName)(cr)     命令有效。

?AA(cr)   命令无效或非法操作

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?     分界符，表示命令无效。

         AA   代表输入模块地址。

         (ModuleName) 模块名称WJ21

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例：  用户命令    $08M(cr)

           模块应答  

!08WJ21

(cr)

说  

明：在地址08H模块为WJ21。

7、设置通讯协议命令

说明：设置模块的通讯协议为命令集定义的字符协议或者Modbus

RTU协议。

命令格式：$AAPV(cr)

参数说明：$     分界符。

         AA   模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。

         P    表示设置通讯协议命令    

         V    协议代号，可为0或1

               0：命令集定义的字符协议

               1：Modbus RTU协议                

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA(cr)   命令有效。

?AA(cr)   命令无效或非法操作

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?     分界符，表示命令无效。

         AA   代表输入模块地址。                

         (cr)   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

         设置通讯协议命令必须在缺省状态下才会有效。

应用举例1： 用户命令  

$00P1(cr)

           模块应答  

!00 (cr)

说  

明： 设置通讯协议为Modbus

RTU协议。

应用举例2： 用户命令  

$00P0(cr)

           模块应答  

!00 (cr)

说  

明： 设置通讯协议为命令集定义的字符协议。

输入范围和数据格式：

模块使用了3种数据格式： 00：工程单位(Engineering Units)

                              01：满刻度的百分比(% of

FSR)

                              10：16进制的补码(Twos

complement)

 输入范围

 数据格式

 正满量程

 零

 负满量程

 显示的分辨率

 A1：0-1mA

 A5：0-±1mA

 工程单位

 +1.0000

 ±0.0000

 -1.0000

 0.1uA

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 A2：0-10mA

 A6：0-±10mA

 工程单位

 +10.000

 ±00.000

 -10.000

 1uA

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 A3：0-20mA

 A4：4-20mA

 A7：0-±20mA

 工程单位

 +20.000

 ±00.000

 -20.000

 1uA

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 U1：0-5V

 U5：0-±5V

 工程单位

 +5.0000

 ±0.0000

 -5.0000

 100uV

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 U2：0-10V

 U6：0-±10V

 工程单位

 +10.000

 ±00.000

 -10.000

 1mV

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 U3：0-75mV

 工程单位

 +75.000

 ±00.000

 -75.000

 1uV

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 U4：0-2.5V

 工程单位

 +2.5000

 ±0.0000

 -2.5000

 100uV

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 U7：0-100mV

 工程单位

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 10uV

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

 A8：用户自定义

 U8：用户自定义

 工程单位

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 满刻度的百分比

 +100.00

 ±000.00

 -100.00

 0.01%

 16进制的补码

 7FFFFF

 000000

 800000

 1LSB

表4   输入范围和数据格式

应用举例：

1、输入范围为A4: 4~20mA，输入为4 mA时：

用户命令    #01(cr)

工程单位           模块应答  

>+04.000(cr)

满刻度的百分比     模块应答  

>+020.00(cr)

16进制的补码      

模块应答    >199999(cr)

2、输入范围为U1: 0~5V，输入为3V时：

用户命令    #01(cr)

工程单位           模块应答  

>+3.0000(cr)

满刻度的百分比     模块应答  

>+060.00(cr)

16进制的补码      

模块应答    >4CCCCC(cr)

校准模块：

产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

使用过程中，你也可以运用产品的校准功能来重新校准模块。在校准时，模块需要输入合适的信号，不同的输入范围需要不同的输入信号。

为了提高校准精度，建议使用以下设备来校准：

1、一个输出稳定，噪声很低的直流电压/电流信号源

2、一个5位半或更高精度的电压/电流测量仪表监测输入信号的准确性

校准过程

1. 按照模块的输入范围接上对应的输入信号。

  其中模块零点在输入0时校准，满度在输入满度的120%时校准。例如4-20mA输入时，校准零点时         输入0mA，校准满度时输入24mA.。0-5V输入时，校准零点时输入0V，校准满度时输入6V。

2. 给模块输入零点信号，通常为0mA或0V。

3. 待信号稳定后，向模块发送 偏移校准 $AA1命令。

4. 给模块输入满度的120%的电流或电压信号。

5. 待信号稳定后，向模块发送增益校准 $AA0命令。

6. 校准完成

Modbus RTU 通讯协议：

模块出厂默认协议为字符通讯协议，如果需要将模块设置为Modbus RTU通讯协议，请按以下步骤设置：

1、  将INIT引脚（第8脚）和GND引脚（第7脚）短接。

2、  正确连接电源线和通讯接口线。

3、  接通电源，模块自动进入缺省状态，通讯地址为00，波特率为9600。

4、  等待1分钟，模块初始化。

5、  发送命令$00P1(cr)，检查应答，如果为!00 (cr)则设置成功。

6、  关闭电源，断开INIT引脚和GND引脚之间的连接。

7、  模块已经成功设置为Modbus RTU通讯协议方式。

寄存器说明：

 地址4X（PLC）

 地址（PC，DCS）

 数据内容

 属性

 数据说明

 40001

 0001

 输入的模拟量

企业名片