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(duì)A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的要求也越來(lái)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(guò)這些轉(zhuǎn)換人們可以運(yùn)用各種控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，如控制某個(gè)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(shí)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(hào)很弱（很多是mV或mA級(jí)），而且普遍帶負(fù)載能力低。直接用來(lái)監(jiān)控遠(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)因其它外界信號(hào)干擾而造成信號(hào)出錯(cuò)，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(hào)進(jìn)行隔離、放大、轉(zhuǎn)換。有些場(chǎng)合還需要通過(guò)各種通訊載體進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用RS232/485通訊將信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸或采用GPRS、GMS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（D/A轉(zhuǎn)換）將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用還原的模擬信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。這些技術(shù)在SCADA數(shù)據(jù)采集、FCS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?/p>

　　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(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(hù)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)互相干擾的電流或電壓信號(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(hù)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?？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。

　　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(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#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#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(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(hù)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(hù)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/℃， 最大）。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。#p#分頁(yè)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^(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)最長(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。

三、ISO DAO模塊在遠(yuǎn)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(duì)非易燃易爆物進(jìn)行干燥、烘培及其熱處理試驗(yàn)；可用于學(xué)校、醫(yī)療、食品、化工等單位對(duì)非易燃易爆物進(jìn)行干燥、保濕、烘培及其熱處理等試驗(yàn)；特別適用于LED、LCD石英晶體電容、電阻等要求高恒精度和可靠性產(chǎn)品的過(guò)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(qiáng)，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(hào)到溫控器，溫控器根據(jù)輸入的信號(hào)來(lái)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)綔乜仄骱螅盘?hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化遠(yuǎn)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(guò)屏蔽電纜來(lái)連接到ISODA O4-485模塊的RS-485接口。

      #p#分頁(yè)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(dòng)進(jìn)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(kāi)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(jìn)制數(shù)0x0FFF時(shí)，ISODA O4-485模塊通道0輸出5VDC的電壓信號(hào)，其值為16進(jìn)制數(shù)0x07FF時(shí)，ISODA O4-485模塊通道0輸出2.5VDC的電壓信號(hào)，其值為16進(jìn)制數(shù)0x0000時(shí)，ISODA O4-485模塊通道0輸出0VDC的電壓信號(hào)。PLC通過(guò)改變ISODA O4-485模塊寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)大小來(lái)達(dá)到改變模擬信號(hào)輸出的目的。

　　ISO DAO信號(hào)轉(zhuǎn)換器在遠(yuǎn)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(yuǎn)程控制工業(yè)烤箱上的應(yīng)用框圖