DUT-4000系列数据采集模块
一、产品功能与特点
DUT-4000系列数据采集模块将温度传感器（热电阻，热电偶等）的输出信号或电流、电压直接转换成数字量，通过RS-485总线及标准通信协议将数据传送给主机，通过隔离异步并行输出接口将数据传送给各种PLC或嵌入式设备。 在模块上由89C51单片机管理模块自动工作，通道转换、ADC启动、采集数据、参比端补偿（热电偶）、引线电阻补偿（热电阻）、数字校零、非线性校正和数据处理等，均由单片机完成，主机仅在需要数据时，发送读取数据命令，模块给出已经线性化了的温度的数字量。通讯协议兼容台湾MODBUS ASCⅡ/RTU、研华ADAM4000系列和松下PLC，可以由组态软件直接操作，不需要额外的驱动程序，技术人员不需要有温度检测专门知识和编程能力即可使用。本产品主要用于各种现场的数据采集和控制系统。产品特点:
1.
以89C51 单片机为核心，集成电路全部采用CMOS器件；
2.
隔离的DC－DC变换器为测量电路提供一组电源，为通讯接口提供另一组电源，隔离标准异步并行输出接口，全浮空电路设计；输入加有完善的保护电路，误加几十伏高压不会损坏电路；
3.
采用双积分A/D转换器，用晶振产生时钟使采样周期是工频的整数倍，高抗共模数据放大器（共模抑制比可达120dB）和软件滤波程序，抗干扰能力强；
4.
采用数字校零技术，从根本上消除了放大器和ADC漂移产生的误差，用计算法和连续式非线性A/D转换法对传感器进行非线性校正，稳定性好，精度高；
5.
加有监视计数器（看门狗电路），在任何强干扰情况下，单片机均会自启动，保证不会死机；
6.
热电阻模块，加有引线电阻补偿电路，基本消除了引线电阻引起的误差。用比率法测量电阻，消除基准电源不稳定的影响，显著提高了测量的稳定性和精度，在全温度范围内，精度达到0.05%，出厂时校准精度达到0.02%；
7.
热电偶模块，板内加有参比端补偿电路，由软件进行处理，补偿精度高。参比端温度传感器可以安装在现场，用普通导线代替补偿导线，以降低系统开销；
8.
无电位计设计，软件校准零点和满度，保证各个通道的精度和一致性；
9.
软件选择各种类型传感器，具有很强通用性。
二、技术指标
1.
输入和范围：
1) 热电阻：PT100,Cu50,Cu100,热敏电阻（特殊定制），
全温度范围
热电偶：K,S,B,T,E,J,W,R,N，全温度范围
2) 电 流：4~20mA,0~20mA
3) 电 压：0~5V,1~5V,0~50mV
2.
分辨率
1)
温 度：0.1℃/字
2)
电 流：500码/mA
3)
电 压：2000码/V，300码/mV
3.
路 数：8路，热电偶：7路+环境温度
4.
电路精度：±0.2℃，±2字
5.
转换时间:
有滤波,2.16S/8通道；
无滤波,0.72S/8通道；
6.
输 出：
串行口,隔离RS485，兼容研华ADAM4000系列或松下PLC系列；
并行口,隔离异步并行输出接口，无条件输出或选通输出；
7.
电源电压：＋9V~30V
8.
功 耗：<2W
9.
外形尺寸(毫米)：146×98.4×45
10.
安装尺寸：DIN(35mm)工业导轨，或双螺钉（Φ4~5）安装
11.
环境温度：-30℃~70℃
12.
相对湿度：£ 85％
三、工作原理
DUT-4000数据采集模块原理如图1所示，模拟开关分别切换多路温度传感器，由单片机控制分别选中通道0~7的温度传感器的测量电路，经过放大后送入A/D转换器。单片机采集数据后，经校准、滤波、参比端补偿（热电偶）和线性化等数据处理后转换为对应的温度数字量。主机需要数据时，经串行口发送取数据命令，模块则把当前最新数据传送给主机。异步并口在无条件输出时，每转换完一次，通过并行接口同步输出；选通输出由STB控制。
四、外型尺寸和端子定义
如图2所示为采集模块底部外型装配图（尺寸见图）。模 块 装 配 在 工 业 标 准 导 轨 上。此 外，模 块 两 侧 各 有 一 固 定孔，孔
径 为 5.5mm，也 可 以 用 ф4螺 丝 通 过 这 两
个 固 定 孔 将 模块固定。图3中，iA、iB、iC为 模 拟 量 输 入
端 。模块的传感器输入端的每个通道有3个接线端子，8路共24位。热电阻温度传感器采用三线制，接线如图3.1所示，8路接法相同，热电阻温度传感器连接时第iB和iC两根导线在现场的传感器端连接到一起。热电偶和电流、电压输入接法基本相同，如图3.2所示，每组的iA 为传感器的正端，iB为负端，iC为屏蔽地。热电偶采集模块，最后一路用于冷端端，iB为负端，iC为屏蔽地。热电偶采集模块，最后一路用于冷端补偿，块内自带补偿元件。 图3中，直流电源24V接于V+和V-之间，T+和T-为RS485接口的A和B（研华的ADAM4520为DATA+和DATA-）。DUT-4000模块增加一异步并行输出接口，可以连接可编程序控制器(PLC)或标准异步设备。图3中，STB为异步并行接口的选通信号，D0~D7为异步并行接口的数据线，IN+和IN-为开关量输入，外设的请求信号通过这两个端子输入。
五、串行通讯协议与数据采集
通讯协议兼容ADAM4000系列兼容协议或松下PLC协议，以及MODBUS协议中的ASCII方式和RTU方式。研华的组态软件GENIE或组态王可直接读取模块数据，使用方法和ADAM4017模块相同。DUT模块自动识别检查和，在组态软件中可根据需要设置。随产品提供各种操作系统下各种语言的数据采集源程序，DUT模块地址、串行通讯参数和功能参数的设置程序。
六、DUT-4000系列与西门子S7-226 PLC连接
模块的隔离异步输出并行接口支持多种输出时序：
☆ 并行接口半字节无条件输出，能够连接各种PLC控制器
☆ 并行接口字节请求输出，由标准异步并行接口采集数据
DUT-4000模块与西门子PLC（S7-226）连接以半字节无条件数据传输方式采集数据，硬件连接如图4所示，将DUT-4000模块的STB连接到S7的I0.0，D0~D3连接到S7的I1.0~I1.3，S7的+24V电源和GND连接到DUT模块的V+和V-，S7的M1连接到GND。
编程使PLC的I0.0每次的上升沿产生中断。在中
通道计数，将数据存入对应通道寄存器的低半字节到高半字节，直到读入8个通道32次数据（每个通道两
个字节）。
在程序中，用字节VW300~VW314存储数据，从0通道~7通道顺序存储。温度测量模块则采集数值为温度乘10的值。电流或电压模块则采集的值是码数。
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