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。