CN104020701A - 一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，属于一种模拟量输入输出装置。本发明有一CPU，分别与CPU连接的AD输入隔离模块、DA转换芯片、ModBus-RTU通讯隔离模块、电源模块；AD输入隔离模块连接有传感器配电隔离模块，DA转换芯片连接有DA输出隔离模块，电源模块连接有24V配电隔离模块；24V配电隔离模块和传感器配电隔离模块连接电源；本发明支持多路模拟量同时输入以及多路模拟量同时输出。优点：采用多路模拟量输入、多路模拟量输出，有效降低控制系统成本；采用全隔离设计，最大限度保护电器元件的使用安全；采用ModBus-RTU通讯协议，可与任何支持该协议的外部设备连接并传输数据，使得本装置具有极高的通用性与复用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟量输入输出装置，具体是一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置。
背景技术
随着工业控制技术的不断进步，控制系统中所使用的模拟量传感器也越来越多，而对于现场控制器而言其模拟量输入输出接口是有限的，为了适应更多的模拟量传感器不得不增加模拟量输入输出模块。而出于竞争与垄断目的，不同控制器厂家的模拟量模块互不兼容，从而抬高了控制器厂家所配套的模拟量输入输出模块的价格，在成倍增加控制系统成本的同时，却降低了设备的通用性与复用性。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺点，本发明提供一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，采用ModBus-RTU通讯协议，可与任何支持该协议的外部设备连接并传输数据，使得本装置具有极高的通用性与复用性。
本发明是以如下技方案实现的：一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，包括CPU，与CPU连接的AD输入隔离模块，与CPU连接的DA转换芯片，与CPU连接的ModBus-RTU通讯隔离模块，与CPU连接的电源模块；所述的AD输入隔离模块连接有传感器配电隔离模块，所述的DA转换芯片连接有DA输出隔离模块，所述的电源模块连接有24V配电隔离模块；24V配电隔离模块和传感器配电隔离模块连接电源；所述的AD输入隔离模块支持多路模拟量同时输入；所述的DA输出隔离模块支持多路模拟量同时输出。
本发明的有益效果是：采用多路模拟量同时输入、多路模拟量同时输出的大容量设计，有效降低控制系统成本；采用全隔离设计，最大限度保护电器元件的使用安全；采用ModBus-RTU通讯协议，可与任何支持该协议的外部设备连接并传输数据，使得本装置具有极高的通用性与复用性。
附图说明
图1 为本发明的电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置有一CPU2，与CPU连接的AD输入隔离模块1，与CPU连接的DA转换芯片3，与CPU连接的ModBus-RTU通讯隔离模块5，与CPU连接的电源模块6；所述的AD输入隔离模块1连接有传感器配电隔离模块8，所述的DA转换芯片3连接有DA输出隔离模块4，所述的电源模块6连接有24V配电隔离模块7；所述的24V配电隔离模块和传感器配电隔离模块8连接电源；所述的AD输入隔离模块支持多路模拟量同时输入；所述的DA输出隔离模块支持多路模拟量同时输出。
其中，所述的传感器配电隔离模块、AD输入隔离模块、DA输出隔离模块、ModBus-RTU通讯隔离模块以及24V配电隔离模块均采用电磁隔离方式。
所述的CPU采用单片机C8051F410；所述的ModBus-RTU通讯隔离模块采用ISO-485转换器；所述的AD输入隔离模块采用KS23PV-AD芯片，支持16路模拟量同时输入；所述的DA转换芯片采用AD5624R数模转换器，所述的DA输出隔离模块采用KS23PV-DA芯片，支持4路模拟量同时输出；所述的传感器配电隔离模块采用KS23PV-DC芯片，所述的电源模块采用DC24V电源IB2405LS；所述的24V配电隔离模块采用HR24-24DC芯片；电源采用DC24V电源供电。
其中，单片机C8051F410与KS23PV-AD芯片通过16线接口相连；单片机C8051F410与AD5624R数模转换器通过3线接口相连；单片机C8051F410与ISO-485转换器通过2线接口相连；单片机C8051F410与DC24V电源IB2405LS通过2线接口相连；KS23PV-AD芯片与KS23PV-DC芯片通过2线接口相连；AD5624R数模转换器与KS23PV-DA芯片通过4线接口相连；DC24V电源IB2405LS与HR24-24DC芯片通过2线接口相连。
任何外部设备能够通过标准的ModBus-RTU通讯协议获取本装置中16路AD输入的实际输入值。如表1所示，外部设备请求查询16路模拟量输入值的ModBus-RTU16进制指令为：01 03 00 00 00 10 44 06。
表1：外部设备请求查询16路模拟量输入值的ModBus-RTU指令
| 0x | 01 | 03 | 00 | 00 | 00 | 10 | 44 | 06 |
任何外部设备能够通过标准的ModBus-RTU通讯协议获取本装置中16路AD输入的实际输入值。如表2所示，本装置返回16路模拟量输入值的ModBus-RTU16进制指令为：01 03 20 ADC1 ADC2 …… ADC15 ADC16 CRC16。其中，ADC1表示第一路模拟量输入端口的实际输入值，ADC2表示第二路模拟量输入端口的实际输入值，以此类推；CRC16表示通过CRC16校验方式得到的校验值。
表2：返回16路模拟量输入值的ModBus-RTU指令
| 0x | 01 | 03 | 20 | ADC1 | ADC2 | …… | ADC15 | ADC16 | CRC16 |
任何外部设备能够通过标准的ModBus-RTU通讯协议设置本装置中4路DA输出的实际输出值。如表3所示，外部设备请求设置4路模拟量输出值的ModBus-RTU16进制指令为：01 10 00 64 00 04 08 DAC1 DAC2 DAC3 DAC4 CRC16。其中，DAC1表示第一路模拟量输出端口的设定输出值，DAC2表示第二路模拟量输出端口的设定输出值，以此类推；CRC16表示通过CRC16校验方式得到的校验值。
表3：外部设备请求设置4路模拟量输出值的ModBus-RTU指令
| 0x | 01 | 10 | 00 | 64 | 00 | 04 | 08 | DAC1 | DAC2 | DAC3 | DAC4 | CRC16 |
任何外部设备能够通过标准的ModBus-RTU通讯协议设置本装置中4路DA输出的实际输出值。如表4所示，本装置按照请求完成4路模拟量输出后的ModBus-RTU16进制指令为：01 10 00 64 00 02 00 17。
表4 ：完成4路模拟量输出后的ModBus-RTU指令
| 0x | 01 | 10 | 00 | 64 | 00 | 02 | 00 | 17 |
本发明所述的基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，采用DC24V供电，支持16路模拟量同时输入，支持4路模拟量同时输出。
Claims (4)
1. 一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，其特征在于：包括CPU（2），与CPU连接的AD输入隔离模块（1），与CPU连接的DA转换芯片（3），与CPU连接的ModBus-RTU通讯隔离模块（5），与CPU连接的电源模块（6）；所述的AD输入隔离模块（1）连接有传感器配电隔离模块（8），所述的DA转换芯片（3）连接有DA输出隔离模块（4），所述的电源模块（6）连接有24V配电隔离模块（7）；所述的24V配电隔离模块和传感器配电隔离模块（8）连接电源；所述的AD输入隔离模块（1）支持多路模拟量同时输入；所述的DA输出隔离模块（4）支持多路模拟量同时输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，其特征在于：所述的传感器配电隔离模块、AD输入隔离模块、DA输出隔离模块、ModBus-RTU通讯隔离模块以及24V配电隔离模块均采用电磁隔离方式。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，其特征在于：所述的CPU采用单片机C8051F410；所述的ModBus-RTU通讯隔离模块采用ISO-485转换器；所述的AD输入隔离模块采用KS23PV-AD芯片，支持16路模拟量同时输入；所述的DA转换芯片采用AD5624R数模转换器，所述的DA输出隔离模块采用KS23PV-DA芯片，支持4路模拟量同时输出；所述的传感器配电隔离模块采用KS23PV-DC芯片，所述的电源模块采用DC24V电源IB2405LS；所述的24V配电隔离模块采用HR24-24DC芯片。
4. 根据权利要求1所述的一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置，其特征在于：所述的电源采用DC24V电源供电。
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| CN201410247780.XA CN104020701A (zh) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | 一种基于ModBus-RTU的全隔离多通道通用型模拟量输入输出装置 |
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