工業(yè)控制中傳感器與信號采集模塊的應(yīng)用

　　由于許多不同的傳感器安裝在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中，存在限制問題，許多傳感器信號，如壓力傳感器輸出的電壓或電流信號無法遠(yuǎn)程傳輸，或者傳感器布線復(fù)雜，或者傳感器布線復(fù)雜。因此，在傳感器布線復(fù)雜的情況下，會有許多傳感器信號采集模塊在現(xiàn)場傳輸數(shù)據(jù)，然后通過各種遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)進(jìn)行處理。

至于模擬量信號采集模塊則就是將遠(yuǎn)程現(xiàn)場的模擬量信號采集至計(jì)算機(jī)的一種設(shè)備，其利用RS-485總線作為數(shù)據(jù)通信線路，提供模擬量轉(zhuǎn)485功能，能夠同時(shí)將八路模擬量輸入至模塊，并通過RS-485總線傳輸至計(jì)算機(jī)。

　　信號采集模塊一般按照總線來規(guī)劃的，包含PXI數(shù)據(jù)采集模塊，CPCI數(shù)據(jù)采集模塊，PCI數(shù)據(jù)采集卡，PCIe數(shù)據(jù)采集模塊，PC104數(shù)據(jù)采集模塊，USB數(shù)據(jù)采集模塊，RS232/485及網(wǎng)絡(luò)化接口等等。信號采集模塊具備實(shí)時(shí)采集、自動存儲、即時(shí)顯示、即時(shí)反饋、自動處理、自動傳輸?shù)裙δ堋?/p>

　　信號采集模塊的主要作用包含了，對信號進(jìn)行調(diào)理，如放大、濾波、隔離等。還有AD轉(zhuǎn)換，此處涉及采樣時(shí)鐘等等概念。經(jīng)過計(jì)算機(jī)接口總線傳輸至計(jì)算機(jī)，如USB總線、以太網(wǎng)線、串口等。在數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)后，通過軟件進(jìn)行處理。

像模擬量采集模塊采用的就是RS485通訊網(wǎng)路，將分散的現(xiàn)場數(shù)據(jù)點(diǎn)的模擬量經(jīng)AD變換傳輸?shù)街鳈C(jī)或由PC控制遠(yuǎn)程主站點(diǎn)。具有獨(dú)特的雙看門狗安全設(shè)計(jì)。同時(shí)模擬量采集模塊還具有計(jì)量數(shù)據(jù)采集、測量數(shù)據(jù)采集、設(shè)備開關(guān)狀態(tài)采集和對外邏輯控制等多項(xiàng)功能，主要用作各種測控終端的數(shù)據(jù)采集、控制和顯示設(shè)備，適用于各行業(yè)的自動化、信息化系統(tǒng)，模擬量采集模塊還分為輸入模塊與輸出模塊。

　　而信號采集模塊，絕大多數(shù)集中在采集模擬量、數(shù)字量、熱電阻、熱電偶，其中熱電阻可以認(rèn)為是非電量，其實(shí)本質(zhì)上還是要用電流驅(qū)動來采集。其中模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡用的是比較廣泛的。因?yàn)樾盘柌杉K對環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，可以應(yīng)對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。假如在比較好的現(xiàn)場或者實(shí)驗(yàn)室，就像是在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，就可以使用USB/PCI這種采集卡了。和常見的內(nèi)置信號采集模塊不同，外置信號采集模塊一般采用USB接口和1394接口。

　　信號隔離采集模塊，可以用來測量一路電壓或電流信號，十二位采集精度，產(chǎn)品出廠前所有信號輸入范圍已全部校準(zhǔn)。在使用時(shí)，用戶也可以自行編程校準(zhǔn)，當(dāng)然具體電流或電壓輸入量程請看產(chǎn)品選型。一路標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口或一路標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通訊接口，訂貨選型時(shí)注明。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^編程設(shè)定使用哪種通訊協(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。通訊地址和波特率均可設(shè)定，通訊網(wǎng)絡(luò)最長距離可達(dá)一千兩百米，通過雙絞屏蔽電纜連接。通訊接口高抗干擾設(shè)計(jì)，通信響應(yīng)時(shí)間小于100mS。還可根據(jù)需要設(shè)置校驗(yàn)，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，也可以很好地抑制來自電網(wǎng)的工頻干擾。

在這個時(shí)候，IO信號采集模塊就可以使用了，這是一個應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測，遙控，遙信等功能。

　　利用RS485通信總線和MODBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)通用協(xié)議，實(shí)現(xiàn)IO采集模塊的報(bào)文界面，方便第三方應(yīng)用系統(tǒng)的整合。也可以通過AD采樣芯片對采集到的傳感器信號進(jìn)行相關(guān)處理，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字，通過485等方式與上位機(jī)進(jìn)行通信。象征信號采集模塊大多集中在采集模擬量、數(shù)字量、熱阻、熱電偶等方面，其中熱阻可視為電量，實(shí)際上還是要用電流驅(qū)動，模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡應(yīng)用較為廣泛。因?yàn)樾盘柌杉K對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，所以能適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

與普通內(nèi)置信號采集模塊不同，外置信號采集模塊一般采用USB接口和1394接口，所以外部信號采集模塊主要是USB采集卡和1394采集卡。IO信號采集模塊主要是功能調(diào)節(jié)信號，如放大、濾波、隔離等。還有AD轉(zhuǎn)換，涉及采樣時(shí)鐘、FIFO等概念。通過電腦接口總線傳輸?shù)诫娔X，如USB總線、以太網(wǎng)線、串行端口等。

　　通過軟件傳輸?shù)缴衔粰C(jī)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。事實(shí)上，IO采集模塊的輸入輸出卡不同于傳統(tǒng)的數(shù)字IO模塊，將分布式IO信息點(diǎn)集中到485總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，通過電腦和人機(jī)接口采集干接點(diǎn)信號或控制設(shè)備的切換動作。

　　在傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)中，IO設(shè)備通過IO電纜直接與計(jì)算機(jī)硬連接，硬連接使大量IO在線傳輸IO信號，導(dǎo)致布線復(fù)雜的系統(tǒng)擴(kuò)展性差。產(chǎn)品采用RS-485總線通信接口，通信距離可達(dá)1200米。同時(shí)支持同一系統(tǒng)的多個模塊級聯(lián)，配置方便靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，最大可支持255個模塊聯(lián)網(wǎng)。RS-485接口采用3000V光電隔離芯片，完全隔離數(shù)據(jù)信號接口和IO接口，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。該電源具有反向連接和過壓保護(hù)功能，保護(hù)模塊不受電源損壞。