一、概述 DUT4000系列數據采集模塊是EPA現場總線控制系統的現場模擬量輸入設備，能夠將溫度傳感器（熱電阻，熱電偶等）的輸出信號或電流、電壓直接轉換成數字量，通過RS-485總線及標準通信協議將數據傳送給主機，通過隔離異步并行輸出接口將數據傳送給各種PLC或嵌入式設備。在模塊上由89C51單片機管理模塊自動工作，通道轉換、ADC啟動、采集數據、參比端補償（熱電偶）、引線電阻補償（熱電阻）、數字校零、非線性校正和數據處理等，均由單片機完成，主機僅在需要數據時，發送讀取數據命令，模塊給出已經線性化了的溫度的數字量。通訊協議兼容臺灣MODBUS ASCⅡ/RTU、研華ADAM4000系列和松下PLC，可以由組態軟件直接操作，不需要額外的驅動程序，技術人員不需要有溫度檢測專門知識和編程能力即可使用。本產品主要用于各種現場的數據采集和控制系統。 二、產品特點 1. 以89C51 單片機為核心，集成電路全部采用CMOS器件； 2. 隔離的DC－DC變換器為測量電路提供一組電源，為通訊接口提供另一組電源，隔離標準異步并行輸出接口，全浮空電路設計；輸入加有完善的保護電路，誤加幾十伏高壓不會損壞電路； 3. 采用雙積分A/D轉換器，用晶振產生時鐘使采樣周期是工頻的整數倍，高抗共模數據放大器（共模抑制比可達120dB）和軟件濾波程序，抗干擾能力強； 4. 采用數字校零技術，從根本上消除了放大器和ADC漂移產生的誤差，用計算法和連續式非線性A/D轉換法對傳感器進行非線性校正，穩定性好，精度高； 5. 加有監視計數器（看門狗電路），在任何強干擾情況下，單片機均會自啟動，保證不死機； 6. 熱電阻模塊，加有引線電阻補償電路，基本消除了引線電阻引起的誤差。用比率法測量電阻，消除基準電源不穩定的影響，顯著提高了測量的穩定性和精度，在全溫度范圍內，精度達到0.05%，出廠時校準精度達到0.02%； 7. 熱電偶模塊，板內加有參比端補償電路，由軟件進行處理，補償精度高。參比端溫度傳感器可以安裝在現場，用普通導線代替補償導線，以降低系統開銷； 8. 無電位計設計，軟件校準零點和滿度，保證各通道的精度和一致性； 9. 軟件選擇各種類型傳感器，具有很強通用性。 三、技術指標 1. 模擬量輸入 （1）輸入和范圍 1) 熱電阻：PT100、Cu50、Cu100、熱敏電阻（特殊定制），全溫度范圍。采用三線制接線，模塊內加有引線電阻補償電路。 2) 熱電偶：K、S、B、T、E、J、W、R、N，全溫度范圍。模塊內加有冷端補償電路，參比端溫度傳感器可以安裝在現場，用普通導線代替補償線。 3) 電 流：4～20mA，0～20mA 4) 電 壓：0～5V，1～5V，0～50mV 5) 混合輸入：熱電阻、熱電偶、電流、電壓、毫伏信號混合輸入 （2）分 辨 率：溫度 0.1℃/字；電流 500碼/mA；電壓 2000碼/V；毫伏：300碼/mV （3）電路精度：溫度 ±0.2℃；標準電流、標準電壓和毫伏電壓 ±2字 （4）路 數：8路，熱電偶：7路+環境溫度 （5）轉換時間 有濾波,2.16S/8通道； 無濾波,0.72S/8通道； 2. 通信接口： 串行口,隔離RS485，兼容研華ADAM4000系列或松下PLC系列； 并行口,隔離異步并行輸出接口，無條件輸出或選通輸出； 3. 電源電壓： +9V ～ +30V 4. 外形尺寸(毫米)： 146×98.4×45 5. 安裝尺寸： DIN(35mm)工業導軌，或雙螺釘（Φ4~5）安裝 6. 工作條件： 功耗：< 2W環境溫度：-30℃~70℃；相對濕度：£ 85％ 四、工作原理 DUT4000數據采集模塊原理如圖1所示，模擬開關分別切換多路溫度傳感器，由單片機控制分別選中通道0～7的溫度傳感器的測量電路，經過放大后送入A/D轉換器。單片機采集數據后，經校準、濾波、參比端補償（熱電偶）和線性化等數據處理后轉換為對應的溫度數字量。主機需要數據時，經串行口發送取數據命令，模塊則把當前最新數據傳送給主機。異步并口在無條件輸出時，每轉換完一次，通過并行接口同步輸出；選通輸出由STB控制。 五、外型尺寸和端子定義 如圖2所示為采集模塊底部外型裝配圖（尺寸見圖）。模 塊 裝 配 在 工 業 標 準 導 軌 上。此 外，模 塊 兩 側 各 有 一 固 定孔，孔徑 為 5.5mm，也 可 以 用 ф4螺 絲 通 過 這 兩 個 固 定 孔 將 模塊固定。圖3中，iA、iB、iC為 模 擬量 輸 入 端 。模塊的傳感器輸入端的每個通道有3個接線端子，8路共24位。熱電阻溫度傳感器采用三線制，接線如圖4.1所示，8路接法相同，熱電阻溫度傳感器連接時第iB和iC兩根導線在現場的傳感器端連接到一起。熱電偶和電流、電壓輸入接法基本相同，如圖4.2所示，每組的iA 為傳感器的正端，iB為負端，iC為屏蔽地。熱電偶采集模塊，最后一路用于冷端端，iB為負端，iC為屏蔽地。熱電偶采集模塊，最后一路用于冷端補償，塊內自帶補償元件。 圖3中，直流電源24V接于V+和V-之間，T+和T-為RS485接口的A和B（研華的ADAM4520為DATA+和DATA-）。DUT4000模塊增加一異步并行輸出接口，可以連接可編程序控制器(PLC)或標準異步設備。圖3中，STB為異步并行接口的選通信號，D0~D7為異步并行接口的數據線，IN+和IN-為開關量輸入，外設的請求信號通過這兩個端子輸入。 六、串行通訊協議與數據采集 通訊協議兼容ADAM4000系列兼容協議或松下PLC協議，以及MODBUS協議中的ASCII方式和RTU方式。研華的組態軟件GENIE或組態王可直接讀取模塊數據，使用方法和ADAM4017模塊相同。DUT模塊自動識別檢查和，在組態軟件中可根據需要設置。隨產品提供各種操作系統下各種語言的數據采集源程序，DUT模塊地址、串行通訊參數和功能參數的設置程序。 七、DUT4000系列與西門子S7-226 PLC連接 模塊的隔離異步輸出并行接口支持多種輸出時序： 1. 并行接口半字節無條件輸出，能夠連接各種PLC控制器 2. 并行接口字節請求輸出，由標準異步并行接口采集數據 DUT4000模塊與西門子PLC（S7-226）連接以半字節無條件數據傳輸方式采集數據，硬件連接如圖5所示，將DUT4000模塊的STB連接到S7的I0.0，D0~D3連接到S7的I1.0~I1.3，S7的+24V電源和GND連接到DUT模塊的V+和V-，S7的M1連接到GND。編程使PLC的I0.0每次的上升沿產生中斷。在中斷程序中，讀入I1.3~I1.0的數據，根據讀入的次數和通道計數，將數據存入對應通道寄存器的低半字節到高半字節，直到讀入8個通道32次數據（每個通道兩個字節）。在程序中，用字節VW300~VW314存儲數據，從0通道~7通道順序存儲。采集溫度數值為實際溫度乘10，采集電流或電壓值為實際電流或電壓所對應碼數。 八、產品型號 DUT4000產品型號如表1所示，另外可特殊定制混合輸入模塊DUT4000-TC。