引言

　　隨著電子產(chan) 業(ye) 數字化程度的不斷發展，逐漸形成了以數字係統為(wei) 主體(ti) 的格局。A/D和D/A轉換器作為(wei) 模擬和數字電路的接口，正受到日益廣泛的關(guan) 注。隨著數字技術的飛速發展，人們(men) 對A/D和D/A轉換器的要求也越來越高，新型模擬/數字和數字/模擬之間的轉換技術不斷湧現。通過這些轉換人們(men) 可以運用各種控製器進行遠程監控，如控製某個(ge) 空間的溫度、濕度，控製液體(ti) 的液位和流量，控製物體(ti) 的位移、速度及壓力等。在實際工作環境中，各種傳(chuan) 感器、PLC的AO模塊或DCS係統輸出的模擬量電流或電壓信號很弱（很多是mV或mA級），而且普遍帶負載能力低。直接用來監控遠程的執行設備，往往會(hui) 因為(wei) 長距離的傳(chuan) 輸造成信號的衰減、失真，有時還會(hui) 因其它外界信號幹擾而造成信號出錯，影響整個(ge) 係統的正常運行。

　　因此，要保證監控係統的可靠性，首先需要將係統中的多種傳(chuan) 感器、多路PLC、DCS等輸出的模擬信號進行隔離、放大、轉換。有些場合還需要通過各種通訊載體(ti) 進行遠程無失真傳(chuan) 輸。 ISO 4021（A/D轉換）可以將傳(chuan) 感器輸出的模擬信號轉換成數字信號，用RS232/485通訊將信號進行遠程傳(chuan) 輸或采用GPRS、GMS進行無線數傳(chuan) ，然後用遠程模擬信號輸出模塊ISO DAO（D/A轉換）將數字信號轉換成模擬信號，用還原的模擬信號進行遠程監測和控製。這些技術在SCADA數據采集、FCS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(chuan) 輸技術

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器可實現傳(chuan) 感器和主機之間的信號采集，用以檢測模擬信號或控製遠程設備。通過軟件的配置，可用於(yu) 多種傳(chuan) 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(ye) 自動化控製係統，4-20mA / 0-5V信號測量、監視和控製，小信號的測量以及工業(ye) 現場信號隔離及長線傳(chuan) 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(ge) 串口最多可接256隻 ISO 4021係列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容於(yu) ADAM模塊，波特率可由代碼設置，能與(yu) 其他廠家的控製模塊掛在同一RS-485總線上，便於(yu) 計算機編程。

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器是基於(yu) 單片機的智能監測和控製係統，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(chu) 存在非易失性存儲(chu) 器EEPROM裏。ISO 4021係列產(chan) 品按工業(ye) 標準設計、製造，信號輸入 / 輸出之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗幹擾能力強，可靠性高。工作溫度範圍- 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(liang) 路可以共地且不會(hui) 互相幹擾的電流或電壓信號。

　　1、模擬信號輸入

　　24位采集精度，產(chan) 品出廠前所有信號輸入範圍已全部校準。在使用時，用戶也可以很方便的自行編程校準。具體(ti) 電流或電壓輸入量程請看產(chan) 品選型，測量兩(liang) 路信號時兩(liang) 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(liang) 種協議，命令集定義(yi) 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(yu) 多種品牌的PLC、RTU或計算機監控係統進行網絡通訊。

　　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。

　　通訊接口高抗幹擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小於(yu) 100mS。

　3、抗幹擾

　　可根據需要設置校驗和。模塊內(nei) 部有瞬態抑製二極管，可以有效抑製各種浪湧脈衝(chong) ，保護模塊，內(nei) 部的數字濾波，也可以很好的抑製來自#p#分頁標題#e#電網的工頻幹擾。

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，用以控製遠程設備。廣泛應用在 RS-232/RS-485總線工業(ye) 自動化控製係統的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等標準模擬信號還原輸出，用來控製工業(ye) 現場的執行設備，控製設備以及顯示儀(yi) 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(ge) 串口最多可接256隻 ISODA係列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容於(yu) 大多數同類模塊，波特率可由代碼設置，能與(yu) 其他廠家的控製模塊掛在同一RS-485總線上，便於(yu) 計算機編程。

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器是基於(yu) 單片機的智能監測和控製係統，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(chu) 存在非易失性存儲(chu) 器EEPROM中。

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器按工業(ye) 標準設計、製造，信號輸出 / 通訊接口之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗幹擾能力強，可靠性高。工作溫度範圍- 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(liang) 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(chan) 品出廠前所有信號輸出範圍已全部校準。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寬供電範圍，內(nei) 部有防反接和過壓保護電路。#p#分頁標題#e#功率消耗：小於(yu) 1.5W。隔離耐壓：通訊接口 / 輸出　之間：3KVDC，1分鍾，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(liang) 種協議，命令集定義(yi) 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(yu) 多種品牌的PLC、RTU或計算機監控係統進行網絡通訊。由於(yu) 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。

　　通訊接口高抗幹擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小於(yu) 100mS。

　　3、抗幹擾

　　可根據需要設置校驗和。模塊內(nei) 部有瞬態抑製二極管，可以有效抑製各種浪湧脈衝(chong) ，保護模塊，內(nei) 部的數字濾波，也可以很好的抑製來自電網的工頻幹擾。

三、ISO DAO模塊在遠程控製工業(ye) 烤箱上的應用

　　工業(ye) 烤箱應用廣泛，在電工、電子、儀(yi) 表、材料、半導體(ti) 等生產(chan) 企業(ye) 對非易燃易爆物進行幹燥、烘培及其熱處理試驗；可用於(yu) 學校、醫療、食品、化工等單位對非易燃易爆物進行幹燥、保濕、烘培及其熱處理等試驗；特別適用於(yu) LED、LCD石英晶體(ti) 電容、電阻等要求高恒精度和可靠性產(chan) 品的過程烘幹和老化。適用於(yu) 烘烤有化學性氣體(ti) 及食品加工行業(ye) 的欲烘烤物品、基板應力的去除、油墨的固化、漆膜等等的精密烘烤、烘幹、回火、預熱、定型、加工等。

　　工業(ye) 烤箱由角鋼、薄鋼板構成，另外箱體(ti) 加強，外表麵複漆，外殼與(yu) 內(nei) 膽之間用矽酸鋁纖維充填，形成可靠的保溫層。工業(ye) 烤箱采用電熱絲(si) 加熱，外加溫控器控製烤箱內(nei) 的溫度。外部輸入0-5VDC模擬電壓信號到溫控器，溫控器根據輸入的信號來控製工業(ye) 烤箱的溫度。由於(yu) 工業(ye) 烤箱距離控製中心的PLC有500多米，直接用PLC的AO模塊輸出0-5VDC傳(chuan) 輸到溫控器後，信號出現了比較大的衰減，影響控製的精度，所以采用ISODA O4-485模塊來實現信號的數字化遠傳(chuan) 。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接口通過屏蔽電纜來連接到ISODA O4-485模塊的RS-485接口。

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PLC和ISODA O4-485模塊的通訊采用MODBUS RTU通訊協議。ISODA O4-485模塊出廠的設置是：通訊協議指令集規定的ASCII協議，通訊的地址為(wei) 01，波特率為(wei) 9600bps。通訊的波特率和地址不用修改，通訊協議要修改為(wei) MODBUS RTU通訊協議，可以按照以下步驟，設置模塊為(wei) MODBUS RTU通訊協議。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，模塊自動進入缺省狀態，通訊地址為(wei) 00，波特率為(wei) 9600。4，等待1分鍾，模塊初始化。5，發送命令$00P1（cr），檢查應答，如果為(wei) ！00 （cr）則設置成功。6，關(guan) 閉電源，斷開CONFIG引腳和GND引腳之間的連接。完成以上步驟後，模塊已經成功設置為(wei) Modbus RTU通訊協議方式，直接接入PLC即可。

　　ISODA O4-485模塊寄存器40001的數據為(wei) 通道0的當前輸出值，寄存器40002的數據為(wei) 通道1的當前輸出值。以寄存器的40001為(wei) 例，其值為(wei) 16進製數0x0FFF時，ISODA O4-485模塊通道0輸出5VDC的電壓信號，其值為(wei) 16進製數0x07FF時，ISODA O4-485模塊通道0輸出2.5VDC的電壓信號，其值為(wei) 16進製數0x0000時，ISODA O4-485模塊通道0輸出0VDC的電壓信號。PLC通過改變ISODA O4-485模塊寄存器內(nei) 數據大小來達到改變模擬信號輸出的目的。

　　ISO DAO信號轉換器在遠程控製工業(ye) 烤箱上的應用框圖，如圖3所示。

　　圖3　ISO DAO模塊在遠程控製工業(ye) 烤箱上的應用框圖