工業(yè)控制中傳感器與信號采集模塊的應用

　　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程傳輸，或者傳感器布線復雜，或者傳感器布線復雜。因此，在傳感器布線復雜的情況下，會有許多傳感器信號采集模塊在現(xiàn)場傳輸數(shù)據(jù)，然后通過各種遠程傳輸技術進行處理。

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

　　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)絡化接口等等。信號采集模塊具備實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋、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，對信號進行調理，如放大、濾波、隔離等。還有AD轉換，此處涉及采樣時鐘等等概念。經過計算機接口總線傳輸至計算機，如USB總線、以太網(wǎng)線、串口等。在數(shù)據(jù)傳輸至上位機后，通過軟件進行處理。

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)點的模擬量經AD變換傳輸?shù)街鳈C或由PC控制遠程主站點。具有獨特的雙看門狗安全設計。同時模擬量采集模塊還具有計量數(shù)據(jù)采集、測量數(shù)據(jù)采集、設備開關狀態(tài)采集和對外邏輯控制等多項功能，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，其中熱電阻可以認為是非電量，其實本質上還是要用電流驅動來采集。其中模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡用的是比較廣泛的。因為信號采集模塊對環(huán)境的適應能力更強，可以應對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。假如在比較好的現(xiàn)場或者實驗室，就像是在學校的實驗室，就可以使用USB/PCI這種采集卡了。和常見的內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，產品出廠前所有信號輸入范圍已全部校準。在使用時，用戶也可以自行編程校準，當然具體電流或電壓輸入量程請看產品選型。一路標準的RS-485通訊接口或一路標準的RS-232通訊接口，訂貨選型時注明。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。可通過編程設定使用哪種通訊協(xié)議，能實現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行網(wǎng)絡通訊。通訊地址和波特率均可設定，通訊網(wǎng)絡最長距離可達一千兩百米，通過雙絞屏蔽電纜連接。通訊接口高抗干擾設計，通信響應時間小于100mS。還可根據(jù)需要設置校驗，模塊內部有瞬態(tài)抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數(shù)字濾波，也可以很好地抑制來自電網(wǎng)的工頻干擾。

在這個時候，IO信號采集模塊就可以使用了，這是一個應用于工業(yè)自動化領域的產品，可以實現(xiàn)遠程遙測，遙控，遙信等功能。

　　利用RS485通信總線和MODBUS-RTU標準通用協(xié)議，實現(xiàn)IO采集模塊的報文界面，方便第三方應用系統(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行相關處理，然后轉換成相應的數(shù)字，通過485等方式與上位機進行通信。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，實際上還是要用電流驅動，模擬量采集卡和數(shù)字量采集卡應用較為廣泛。因為信號采集模塊對環(huán)境的適應性較強，所以能適應各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。

與普通內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節(jié)信號，如放大、濾波、隔離等。還有AD轉換，涉及采樣時鐘、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后，進行數(shù)據(jù)處理。事實上，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信息點集中到485總線進行遠程傳輸，通過電腦和人機接口采集干接點信號或控制設備的切換動作。

　　在傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)中，IO設備通過IO電纜直接與計算機硬連接，硬連接使大量IO在線傳輸IO信號，導致布線復雜的系統(tǒng)擴展性差。產品采用RS-485總線通信接口，通信距離可達1200米。同時支持同一系統(tǒng)的多個模塊級聯(lián)，配置方便靈活，可擴展性強，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)運行穩(wěn)定。該電源具有反向連接和過壓保護功能，保護模塊不受電源損壞。