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1一﹑产品特点DUT系列数据采集模块将温度传感器（热电阻、热电偶等）的输出信号或电流、电压等信号直接转换成数字量，通过RS-485总线及标准通信协议将数据传送给计算机，还可以通过标准异步并行接口传送给PLC或嵌入式系统中。在模块内由89C52单片机管理模块自动工作，通道转换、ADC启动、采集数据、参比端补偿（热电偶）、引线电阻补偿（热电阻）、数字校零、非线性校正和数据处理等，主机发送读取数据命令，模块输出已经线性化了的温度的数字量。通讯协议兼容台湾研华ADAM4000系列﹑松下PLC的通讯协议及MODBUS协议，可以与大多数组态软件直接连接，不需要额外的驱动程序。本产品主要用于各种现场的数据采集和控制系统。产品特点如下：1、89C52单片机为核心，集成电路全部采用CMOS器件；2、隔离DC－DC变换器和隔离RS485输出，以及隔离标准异步并行输出接口，全浮空电路设计；3、采用三线制热电阻测量电路，自动补偿引线电阻；4、模块内置测温元件，软件完成热电偶参比端温度补偿；5、无电位计设计，软件校准零点和满度，保证各个通道的精度和一致性；6、采用数字校零技术消除运放的失调和漂移；27、软件选择各种类型传感器，通用性强；8、输入加有完善的保护电路，误加几十伏高压不会损坏；9、电源监视电路和看门狗电路，保证恶劣环境下可靠运行。二、技术指标1、传感器：PT100/Cu50/Cu100，各种热电偶，电流、电压2、路数：8路（热电偶：7路+1路环境温度）3、范围：温度传感器全范围，0~50mV，0~5V，4~20mA4、分辨率：0.1℃，300码/mV，2000码/V，500码/mA5、电路精度：0.2℃，2字6、转换时间：有滤波：2.16S/8通道；(并口时间设置为10mS读完8个通道时间为2160=640为有信号+1520为无信号;20mS读完8个通道时间为2160=1280为有信号+880为无信号;30mS读完8个通道时间为2160=1920为有信号+240为无信号;无滤波：0.72S/8通道；(并口时间设置为10mS读完8个通道时间为720=640为有信号+80为无信号20mS读完8个通道时间为6400=1280为有信号+5120为无信号40mS读完8个通道时间为6400=2560为有信号+3840为无信号60mS读完8个通道时间为6400=3840为有信号+2560为无信号37、输出：隔离RS485，隔离异步并行接口8、电源电压：9~30V9、功耗：2W10、外形尺寸：146×116×4511、环境温度：-30~70℃12、相对湿度：≤85％三、工作原理温度采集模块原理如图1所示，模拟开关CD4052分别切换多路温度传感器，由单片机控制顺序选中通道0到通道7的温度传感器测量电路，经过放大后送入A/D转换器ICL7135（±20000码）。单片机89C52采集数据后，经校零、滤波、参比端补偿（热电偶）和线性化处理后转换为对应的温度数字量，存入内部RAM中。上位机需要数据时，通过串行口发取数据命令，单片机则把当前最新数据传送给上位机。异步并行接口在无条件输出方式时，每转换完一次，通过并行接口选通输出数据。四、底部外型尺寸和端子定义4图1温度采集模块电路原理图校零通道输入电路和模拟开关放大电路和断偶指示基准源MC1403RXDP07VXB8~~B1P13P10~~~VRORPOLSTBRDWRINT0ICL713589C52TXDP04P06P00P03RSTP20P27T1INT1电源监视看门狗EEPROM异步并口T+T-IN-IN+STBD0~D7隔离485ADC单片机X250455图2为采集模块底部外型装配图，外型尺寸为146×98.4×45（单位mm），模块装配在工业标准导轨上。此外，模块两侧各有一固定孔，孔径为5.5mm，也可以用φ4螺丝通过这两个固定孔将模块固定。孔径5.5mm115mm固定导轨滑块固定导轨滑块端子1-21端子22-42106mm8.8mm导轨35.5mm图2模块底部外型装配图146mm6图3为端子定义图，模块电源使用直流24V接于V+和V-之间；T+和T-为RS485接口的A和B（研华的ADAM4520为DATA+和DATA-）；STB为异步并行接口的选通信号，D0~D7为异步并行接口的数据线，IN+和IN-为开关量输入，外设的请求信号通过这两个端子输入，异步并行输出接口输出时序在第七部分中介绍；iA、iB、iC为模拟量输入端。图4.1与图4.2为采集模块的传感器输入端子接线图。其中，传感器输入端每个通道为3个接线端子，8路共24位端子。热电阻温度传感器采用三线制连接，接线如图4.1所示，8路接法相同，热电阻温度传感器连接时要注意三根导线要采用同一规格，且iB和iC两根导线在现场的传感器端连接到一起。热电偶和电流、电压输入接法图3端子定义图123456789111013121514171619182120363538374039424128273029323134332423262522V-V+T+T-D0D1D2D3D4D5D6D7STBIN-IN+NCNC7A7B7C6C6B6A5C5B5A4C4B4A3C3B3A2C2B2A1C1B1A0C0B0A98.4mm图4.1单路热电阻端子接线图RTDTC图4.2单路热电偶端子接线图iAiCiBi=0~7iAiCiBi=0~77基本相同，如图4.2所示，即每组的iA为传感器的正端和iB为传感器的负端，iC为屏蔽端。热电偶采集模块，最后一路用于冷端补偿，模块内自带补偿元件，端子上不要接任何东西，主机采集的最后一路数据为环境温度。模块内的测温元件也可以通过端子7A、7B和7C连接到现场，这样可以节省补偿导线。五、传感器类型模块内部有一传感器类型码用以选择传感器类型和模块的工作方式，该字节定义如下：D7D6D5D4D3D2D1D0滤波补偿C8独立选择传感器D7=0滤波工作方式，2.16S/8通道；D7=1不滤波工作方式，0.72S/8通道。D6=0热偶冷端不补偿；D6=1热偶冷端补偿。D5=0通道7为外输入传感器；D5=1通道7为模块内环境温度测试（冷端补偿）。D4=0由D3~D0选择传感器类型，如表1所示；D4=1单独设置传感器类型码，这时模块内另有8个字节各自独立定义每个通道的输入传感器类型。传感器类型码出厂时根据用户要求已设置好。各种型号的热电偶和0~50mV电压由于硬件电路相同可以互换，传感器类型码由设置程序设置。铂热电阻PT100、铜热电阻Cu50和Cu100硬件电路相同，可以由设置程序选择。4~20mA、0~5V等8型号硬件有差异，需在订货时选择。传感器类型码设置程序DUTSET.EXE存于提供给用户的光盘中。表1传感器类型码表D3～D0传感器范围灵敏度路数0H双极性A/D-19999~+199991字/码81H电压0~50mV300码/mV82H电流4~20mA500码/mA83H铂电阻PT100-70~2700.01℃/码84HJ型热电偶-210~12000.1℃/码75HE型热电偶-230~10000.1℃/码76HN型热电偶-230~13000.1℃/码77HT型热电偶-230~4000.1℃/码78HW型热电偶0~23100.1℃/码79HR型热电偶-50~17600.1℃/码7AHS型热电偶-50~17600.1℃/码7BHB型热电偶50~18200.1℃/码7CHK型热电偶-230~13700.1℃/码7DH铂电阻PT100-200~8500.1℃/码89EH铜电阻CU50-50~1500.1℃/码8FH铜电阻CU100-50~1500.1℃/码8六、串行通讯协议与数据采集（一）串行通讯设置1、通讯波特率：模块内有一波特率控制字，用以选择波特率、通讯校验方式和异步并行输出接口的工作方式，其格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0校验请求字节未用选择波特率D7=0串行通讯无校验方式;D7=1串行通讯奇校验方式。D6=0并行接口无条件输出，每2.16秒（不滤波为0.72S）输出8个通道数据;D6=1并行接口请求输出，IN（IN+和IN-）为ON时，请求输出一次数据。D5=0并行接口半字节输出，每次输出4位二进制数;D5=1并行接口字节输出，每次输出8位二进制数。D3~D0选择串行通讯波特率（bps），如表2所示。表2通讯波特率码表代码波特率代码波特率1001200396001240041920024800538400默认值为03H，即波特率为9600，无奇偶校验。波特率控制字可由设置程序DUTSET.EXE改变。2、字符格式D0D1D2D3D4D5D6OC字符格式采用标准异步串行通讯格式，一个起始位、8个数据位，或7个数据位加上一个奇校验位（由波特率控制字最高位选择）、一个停止位。3、通讯方式主从工作方式，由主机调度。（二）模块内部的DIP开关设置模块内部有4位DIP开关，用以设置模块的工作方式。其中由开关S1、S2来设置通讯协议，DUT-4000系列模块支持的通讯协议有ADAM4000系列协议、松下PLC协议、MODBUSASCII码协议和MODBUS二进制协议，协议的具体命令格式将在后续章节中介数据位校验位停止位起始位11绍。S2=OFF、S1=OFF时，选择松下协议；S2=ON、S1=OFF时，选择研华协议；S2=OFF、S1=ON时，选择MODBUSASCII码协议；S2=ON、S1=ON时，选择MODBUS二进制协议。S3=ON为设置状态，此时在计算机上运行DUTSET程序对采集模块工作状态的一些参数进行设置，出厂时默认设置为研华通讯协议；S3=OFF为工作状态。S4为异步并行接口选通脉冲STB的有效沿，S4=ON下降沿选通有效；S4=OFF上升沿选通有效（默认状态），详见第七部分。（三）松下兼容通讯协议1、通讯的块格式：％机号标识命令数据BCCCRONDIPS1S2S3S4图5DIP开关选择协议图S3=ON设置状态；*S3=OFF工作状态S4=ON下降沿选通；*S4=OFF上升沿选通S2S1选择串行通讯协议OFFOFF松下协议*ONOFF研华协议OFFONMODBUSASCII协议ONONMODBUSRTU协议注：*为出厂时设置状态12由“％”字符开始，由回车符“CR”结束，中间由一个字符的机号、标识符、命令、数据和BCC校验组成。BCC校验为从“％”开始到数据结束所有字符异或后形成一个字节数据，将这个数据转换成两个16进制字符作为BCC校验值。参见松下PLC手册。2、通讯命令：（1）主机发送：12345678％C＃RDBCCCR地址号默认为字符“C”（ASCII码为43H），可以用设置程序改变。（2）从机响应：正确响应：12345645464748％C＄RD数据BCCCR数据为8个通道的当前数据。每个通道数据为5位ASCII码，值为-9999~99999，表示温度值为-999.9℃~9999.9℃，共8个通道占40字节。命令串的长度为48字节。若输入开路，输出值为-9999。错误响应：12345678910％C＄RD01BCCCR13（四）研华ADAM兼容通讯协议(默认协议)1、命令集表3研华兼容协议命令集命令语法命令响应功能说明%AANN(CR)！AA(CR)修改地址改地址为NN#AAN(CR)(data)(CR)读数据读通道N的值#AA(CR)(data)(CR)读数据读取8个通道数据$AA2(CR)!AATTCCFF(CR)读配置取波特率$AA3(CR)!AASS(CR)读传感器模块传感器$AA6(CR)!AAFF(CR)通道状态恒为FF$AAM(CR)!AA4017(CR)模块名为4017$AAF(CR)!AAD1.0(CR)软件版本为D1.0说明：研华协议兼容研华ADAM4017命令集，但与ADAM4017的差别是：无奇偶校验，自动识别累加和。命令详述：（1）%AANN名称:修改模块地址语法:%AANN(CR)%为定界符AA（范围00~FFH）表示要修改模块的两位十六进制地址14NN将模块修改为