引言

　　隨著電子產業數字化程度的不斷發展，逐漸形成了以數字系統為主體的格局。A/D和D/A轉換器作為模擬和數字電路的接口，正受到日益廣泛的關注。隨著數字技術的飛速發展，人們對A/D和D/A轉換器的要求也越來越高，新型模擬/數字和數字/模擬之間的轉換技術不斷涌現。通過這些轉換人們可以運用各種控制器進行遠程監控，如控制某個空間的溫度、濕度，控制液體的液位和流量，控制物體的位移、速度及壓力等。在實際工作環境中，各種傳感器、PLC的AO模塊或DCS系統輸出的模擬量電流或電壓信號很弱（很多是mV或mA級），而且普遍帶負載能力低。直接用來監控遠程的執行設備，往往會因為長距離的傳輸造成信號的衰減、失真，有時還會因其它外界信號干擾而造成信號出錯，影響整個系統的正常運行。

　　因此，要保證監控系統的可靠性，首先需要將系統中的多種傳感器、多路PLC、DCS等輸出的模擬信號進行隔離、放大、轉換。有些場合還需要通過各種通訊載體進行遠程無失真傳輸。 ISO 4021（A/D轉換）可以將傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號，用RS232/485通訊將信號進行遠程傳輸或采用GPRS、GMS進行無線數傳，然后用遠程模擬信號輸出模塊ISO DAO（D/A轉換）將數字信號轉換成模擬信號，用還原的模擬信號進行遠程監測和控制。這些技術在SCADA數據采集、FCS遠程監控中得到了越來越多的應用。

一、信號A/D（模擬轉數字）轉換及遠程傳輸技術

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器可實現傳感器和主機之間的信號采集，用以檢測模擬信號或控制遠程設備。通過軟件的配置，可用于多種傳感器類型，包括：模擬信號輸入，模擬信號輸出，和數字信號輸入/輸出（I/O）。廣泛用在 RS-232/485總線工業自動化控制系統，4-20mA / 0-5V信號測量、監視和控制，小信號的測量以及工業現場信號隔離及長線傳輸等等。

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器包括電源隔離，信號隔離、線性化，A/D轉換和RS-485串行通信。每個串口最多可接256只 ISO 4021系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計算機編程。

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，地址，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。ISO 4021系列產品按工業標準設計、制造，信號輸入 / 輸出之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+85℃。

　　ISO 4021模擬轉數字 （A/D）轉換器功能簡介：

　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器框圖，如圖1所示。

　　圖1　　ISO 4021信號A/D（模擬轉數字）轉換器原理框圖

　　ISO 4021 信號隔離采集模塊，可以用來測量一路電壓或電流信號，也可以用來測量兩路可以共地且不會互相干擾的電流或電壓信號。

　　1、模擬信號輸入

　　24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，用戶也可以很方便的自行編程校準。具體電流或電壓輸入量程請看產品選型，測量兩路信號時兩路輸入選型必須相同。

　　2、通訊協議

　　通訊接口： 1路標準的RS-485通訊接口或1路標準的RS-232通訊接口，訂貨選型時注明。

　　通訊協議：支持兩種協議，命令集定義的字符協議和MODBUS　RTU通訊協議。可通過編程設定使用那種通訊協議，能實現與多種品牌的PLC、RTU或計算機監控系統進行網絡通訊。

　　數據格式：10位。1位起始位，8位數據位，1位停止位。

　　通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設定；通訊網絡最長距離可達1200米，通過雙絞屏蔽電纜連接。

　　通訊接口高抗干擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小于100mS。

　3、抗干擾

　　可根據需要設置校驗和。模塊內部有瞬態抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數字濾波，也可以很好的抑制來自#p#分頁標題#e#電網的工頻干擾。

二、信號D/A（數字轉模擬）轉換及還原監控技術

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器可實現主機RS-485/232接口數字信號隔離轉換成標準模擬信號，用以控制遠程設備。廣泛應用在 RS-232/RS-485總線工業自動化控制系統的0-20mA/4-20mA/0-5V/0-10V等標準模擬信號還原輸出，用來控制工業現場的執行設備，控制設備以及顯示儀表等等。

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器包括電源隔離，信號隔離、線性化，D/A轉換和RS-485串行通信。每個串口最多可接256只 ISODA系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容于大多數同類模塊，波特率可由代碼設置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計算機編程。

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，地址，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM中。

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器按工業標準設計、制造，信號輸出 / 通訊接口之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+80℃。

　　ISO DAO數字轉模擬 （D/A）轉換器功能簡介：

　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器框圖，如圖2所示。

　　圖2　　ISO DAO信號D/A（數字轉模擬）轉換器原理框圖

　　ISO DAO 信號隔離D/A轉換模塊，可以用來輸出一路電壓或電流信號，也可以用來輸出兩路可以共地的電流或電壓信號。

　　1、模擬信號輸出和工作電源

　　12位輸出精度，產品出廠前所有信號輸出范圍已全部校準。在使用時，用戶也可以很方便的自行編程校準，因此在現場的應用更加靈活。信號輸出溫度漂移：±20 ppm/℃ （±30 ppm/℃， 最大）。工作電源，+8 ~ 50VDC寬供電范圍，內部有防反接和過壓保護電路。#p#分頁標題#e#功率消耗：小于1.5W。隔離耐壓：通訊接口 / 輸出　之間：3KVDC，1分鐘，漏電流 1mA，其中通訊接口和電源共地。

　　2、通訊協議

　　通訊接口： 1路標準的RS-485通訊接口或1路標準的RS-232通訊接口。

　　通訊協議：支持兩種協議，命令集定義的字符協議和MODBUS　RTU通訊協議。可通過編程設定使用那種通訊協議，能實現與多種品牌的PLC、RTU或計算機監控系統進行網絡通訊。由于支持通用的MODBUS RTU協議，所以能夠在工控領域得到廣泛應用。

　　數據格式：10位。1位起始位，8位數據位，1位停止位。

　　通訊地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設定；通訊網絡最長距離可達1200米，通過雙絞屏蔽電纜連接。

　　通訊接口高抗干擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小于100mS。

　　3、抗干擾

　　可根據需要設置校驗和。模塊內部有瞬態抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數字濾波，也可以很好的抑制來自電網的工頻干擾。

三、ISO DAO模塊在遠程控制工業烤箱上的應用

　　工業烤箱應用廣泛，在電工、電子、儀表、材料、半導體等生產企業對非易燃易爆物進行干燥、烘培及其熱處理試驗；可用于學校、醫療、食品、化工等單位對非易燃易爆物進行干燥、保濕、烘培及其熱處理等試驗；特別適用于LED、LCD石英晶體電容、電阻等要求高恒精度和可靠性產品的過程烘干和老化。適用于烘烤有化學性氣體及食品加工行業的欲烘烤物品、基板應力的去除、油墨的固化、漆膜等等的精密烘烤、烘干、回火、預熱、定型、加工等。

　　工業烤箱由角鋼、薄鋼板構成，另外箱體加強，外表面復漆，外殼與內膽之間用硅酸鋁纖維充填，形成可靠的保溫層。工業烤箱采用電熱絲加熱，外加溫控器控制烤箱內的溫度。外部輸入0-5VDC模擬電壓信號到溫控器，溫控器根據輸入的信號來控制工業烤箱的溫度。由于工業烤箱距離控制中心的PLC有500多米，直接用PLC的AO模塊輸出0-5VDC傳輸到溫控器后，信號出現了比較大的衰減，影響控制的精度，所以采用ISODA O4-485模塊來實現信號的數字化遠傳。將ISODA O4-485模塊安裝在溫控器附近，ISODA O4-485模塊的模擬量輸出接口連接到溫控器的0-5VDC輸入端，PLC的RS-485接口通過屏蔽電纜來連接到ISODA O4-485模塊的RS-485接口。

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PLC和ISODA O4-485模塊的通訊采用MODBUS RTU通訊協議。ISODA O4-485模塊出廠的設置是：通訊協議指令集規定的ASCII協議，通訊的地址為01，波特率為9600bps。通訊的波特率和地址不用修改，通訊協議要修改為MODBUS RTU通訊協議，可以按照以下步驟，設置模塊為MODBUS RTU通訊協議。1，將CONFIG引腳（第8腳）和GND引腳（第7腳）短接。2，正確連接電源線和通訊接口線。3，接通電源，模塊自動進入缺省狀態，通訊地址為00，波特率為9600。4，等待1分鐘，模塊初始化。5，發送命令$00P1（cr），檢查應答，如果為！00 （cr）則設置成功。6，關閉電源，斷開CONFIG引腳和GND引腳之間的連接。完成以上步驟后，模塊已經成功設置為Modbus RTU通訊協議方式，直接接入PLC即可。

　　ISODA O4-485模塊寄存器40001的數據為通道0的當前輸出值，寄存器40002的數據為通道1的當前輸出值。以寄存器的40001為例，其值為16進制數0x0FFF時，ISODA O4-485模塊通道0輸出5VDC的電壓信號，其值為16進制數0x07FF時，ISODA O4-485模塊通道0輸出2.5VDC的電壓信號，其值為16進制數0x0000時，ISODA O4-485模塊通道0輸出0VDC的電壓信號。PLC通過改變ISODA O4-485模塊寄存器內數據大小來達到改變模擬信號輸出的目的。

　　ISO DAO信號轉換器在遠程控制工業烤箱上的應用框圖，如圖3所示。

　　圖3　ISO DAO模塊在遠程控制工業烤箱上的應用框圖