IPam數(shù)據(jù)指導(dǎo)手冊DSV[]

1、產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊IPAM-3402混合I/O數(shù)據(jù)采集模塊DS01010301V1.03 Date: 2012/05/03概述IPAM是泉州泉州市冠航達(dá)電子科技有 限公司全新系列的基于RS-485總線接口的數(shù)據(jù)采集模塊。IPAM數(shù)據(jù)采集模塊在單個(gè) 設(shè)備中集成了 I/O、數(shù)據(jù)采集和隔離的 RS-485總線接口。支持標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus協(xié)議 和自定義ASCII協(xié)議。IPAM-3402是混合I/O模塊，具有 4路 的AI差分通道，每一組差分通道也 可配置 為2路的單端輸入通道，以滿足不同場合需 求；模塊還具有2路的AO通道，可獨(dú)立控制輸出，也可進(jìn)行 同步輸出；模塊還具有2路DI和2路DO通道。IPAM-3

2、402對I/O端口采用電氣隔離，并采用帶隔離的 RS-485總線接口及看門狗 技術(shù)，有效保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。產(chǎn)品特性32位ARM處理器；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)； 模擬量輸入：4路差分和 8路單端輸入，共用接線端子；輸入信號(hào)范圍；10V ；分辯率：16位，采樣精：0.02%FSR ；采樣速度：1000次/秒（單通道）；2通道模擬量輸出：分辨率：12bits，精度：0.1%FSR ；2路數(shù)字量輸出，集電極開路輸出；2路數(shù)字量輸入，模式；可配置為計(jì)數(shù)器隔離耐壓：1000 V DC ；工作溫度范圍：-40 C+85 C;塑料外殼，標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝。型號(hào)溫度范圍封裝IPAM-3402-40 +85 C塑

3、料外殼產(chǎn)品應(yīng)用工業(yè)現(xiàn)場控制遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集電力通訊與監(jiān)控電子產(chǎn)品制造訂購信息典型應(yīng)用I FAN杲利采塑斥塊泉州市冠航達(dá)電子科技有限公司修訂歷史版本日期原因V1.012011/01/10V1.022012/04/24修改公司名稱V1.032012/05/03核對數(shù)字量輸岀參數(shù)1號(hào)樓601室公司：泉州市冠航達(dá)電子科技有限公司郵編 電話 傳真 網(wǎng)站地址：福建省晉江市青陽街道洪宅垵泉安中路豪富花園3622000595-820310800595-82031080http:/ 1. 功能簡介21.1光電隔離21.2電源隔離21.3 RS-485 通訊借口隔離 21.4通嵌入式實(shí)

4、時(shí)操作系統(tǒng)和看門狗電路21.5通道控制31.6通訊協(xié)議31.7通信參數(shù)設(shè)置32. 硬件結(jié)構(gòu)53. 電氣參數(shù)64. 端子信息84.1端子排列84.2端子描述85. 機(jī)械規(guī)格95.1機(jī)械尺寸95.2安裝方式96. 免責(zé)聲明111. 功能簡介IPAM-3402是混合I/O數(shù)據(jù)采集模塊，具有 4路的AI差分通道，每一組差分通道也可 配置為2路的單端輸入通道，以滿足不同場合需求， 適用于采集工業(yè)現(xiàn)場的各種電壓和電流 信號(hào)；模塊還具有 2路的AO通道，可獨(dú)立控制輸出，也可進(jìn)行同步輸出；模塊還具有 2路 DI和2路DO通道，其中2路DI可配置為計(jì)數(shù)器功能。IPAM-3402模塊的外觀如圖1.1所示。圖1.1

5、 IPAM-3402外觀示意圖1.1 光電隔離IPAM-3402產(chǎn)品針對工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)， 在模塊內(nèi)部輸入輸出單元之間采用光電隔離，并對輸入信號(hào)采取濾波措施， 極大的降低了工業(yè)現(xiàn)場干擾對模塊正常運(yùn)行的影響，使模塊具有良好的可靠性。RS-485通訊接口隔離1.2 電源隔離通過DC-DC變換，實(shí)現(xiàn)模擬量輸入輸出電路、數(shù)字量輸入輸出控制電路和微控制器主 控電路電源隔離，與光電隔離一起實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離，同時(shí)抑制模擬電路和數(shù)字電路的噪聲串?dāng)_，提高EMC特性。安全值輸出和通道控制1.3 RS-485通訊借口隔離IPAM系列采集模塊的 RS-485通訊接口都采用專門的電路進(jìn)行電源隔離和電氣隔離， 保證RS-4

6、85接口芯片和主控電路隔離，隔離電壓高達(dá)2500VDC。模塊還具備專門的總線保護(hù)電路，保證模塊通訊接口穩(wěn)定可靠。1.4通嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和看門狗電路IPAM-3402產(chǎn)品中采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和看門狗電路。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以允許同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)。看門狗電路在系統(tǒng)跑飛時(shí)將系統(tǒng)重新啟動(dòng)。這些特點(diǎn)使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。1.5 通道控制1.5.1 Al通道控制IPAM-3402具有4路模擬量差分輸入通道，通過配置軟件，每一組差分通道也可配置為2路的單端輸入通道，也可同時(shí)使能。單端輸入通道和差分輸入通道共用接線端子，可以看 成是12個(gè)模擬量輸入通道，AI0AI7為單端輸入通道，AI8AI11為差分輸入通道

7、。單端輸 入通道AI0、AI1組成差分輸入通道 AI8，其中AI0為正輸入端，AI1為負(fù)信號(hào)輸入端，以 此類推，AI2AI7每2個(gè)單端通道分別組成一個(gè)差分通道AI9AI11。IPAM-3402每1ms對一個(gè)通道進(jìn)行一次采樣，可通過軟件配置使能或禁止通道采樣，關(guān)閉沒有用到的輸入通道，以提高指定通道的采樣速度。例如，只使能差分通道AI8時(shí)，采樣速率可達(dá) 1000Hz。模擬量輸入通道可以采集-10V+10V的電壓信號(hào)，采集電流信號(hào)時(shí)，需要外接一個(gè)精密采樣電 阻，然后將測得的電壓值轉(zhuǎn)換為電流值。1.5.2 AO通道控制IPAM-3402還具有2路的模擬量輸出通道，可通過配置軟件配置為電壓輸出（010V

8、）或電流輸出（020mA或420mA ）。2個(gè)模擬量輸出通道都為12bits分辨率，精度達(dá)0.1%。IPAM-3402的模擬量輸出通道具有安全輸出、緊急輸出和斜率輸出功能，2個(gè)通道還可以進(jìn)行同步輸出。每個(gè)通道可通過軟件獨(dú)立配置參數(shù)以及控制通道的使能或禁止，當(dāng)模塊上電后未與主機(jī)通訊或者 AO通道禁止時(shí)，對應(yīng)的AO通道將以設(shè)置的安全輸出值輸出，以保護(hù)被控設(shè)備的安全。當(dāng)模塊 AO通道使能了緊急輸出功能，并且數(shù)字量輸入DI端口輸入值與設(shè)置的匹配電平一致時(shí)，對應(yīng)的AO通道將以設(shè)置的緊急輸出值輸出。1.5.3 DI通道控制IPAM-3402具有2路的數(shù)字量輸入通道，可以通過配置軟件配置為普通DI輸入模式、

9、AO輸出匹配模式或計(jì)數(shù)器模式。當(dāng)配置為AO輸出匹配模式時(shí)，即使能了對應(yīng) AO通道的緊急輸出功能。配置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，即使能計(jì)數(shù)器功能，對應(yīng)的DI通道將對該端口上的負(fù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)， 輸入脈沖頻率應(yīng)小于 200Hz。當(dāng)DI通道配置為普通 DI輸入模式時(shí)，即禁 止該通道對應(yīng)的 AO通道的匹配輸出功能和計(jì)數(shù)功能。1.5.4 DO通道控制IPAM-3402還具有2路的數(shù)字量輸出通道，可以設(shè)置為由用戶控制輸出或指示模擬量輸 入通道的超限狀態(tài)。通過配置軟件，每個(gè)模擬量輸入通道的上、下限值可獨(dú)立配置，通道的 超限報(bào)警功能可獨(dú)立使能或禁止。當(dāng)有1路或多路的模擬量輸入通道設(shè)置為使能超限報(bào)警，對應(yīng)的DO輸出端口即被

10、設(shè)置為超限指示狀態(tài)。DO0對應(yīng)于模擬量輸入下限超限報(bào)警，DO1對應(yīng)于模擬量輸入上限超限報(bào)警。通道超限報(bào)警輸出的輸出值也可通過軟件進(jìn)行配置，選擇報(bào)警輸出時(shí)輸出高電平或低電平，使得用戶的控制更加簡便。1.6 通訊協(xié)議IPAM-3402支持標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議和一套自定義的 ASCII協(xié)議命令，通過配置軟件可 以實(shí)現(xiàn)Modbus-RTU、Modbus-ASCII和Custom-ASIII三種傳輸模式的協(xié)議轉(zhuǎn)換，適用于廣 泛的分布控制系統(tǒng)。1.7通信參數(shù)設(shè)置IPAM系列模塊的通信參數(shù)如：設(shè)備地址、通訊協(xié)議、波特率、數(shù)據(jù)位長度和奇偶校驗(yàn) 方式等都是保存在模塊的E2PROM中，用戶可以利用配置軟件通過R

11、S-485接口進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。用戶首先需要知道該模塊的參數(shù)配置。由于模塊沒有諸如撥碼開關(guān)之類的硬件設(shè)置來指 示此時(shí)的參數(shù)配置， 可能會(huì)存在用戶忘了某個(gè) IPAM模塊的通信參數(shù)的情況。 為了解決此問 題，每個(gè)IPAM模塊都有一個(gè)硬件使能輸入端子 CFG。將此端子連接到 GND后，給模塊重 新上電或復(fù)位，模塊的通信參數(shù)處于確定的狀態(tài)：+ 地址：1+ 波特率：9600bps+ 通信協(xié)議傳輸模式：MB-RTU+ 數(shù)據(jù)格式：無奇偶校驗(yàn)，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位將CFG端子與 GND短接，模塊用以上確定的通信參數(shù)進(jìn)行初始化，并不會(huì)改變E2PROM中保存的配置參數(shù)。但只有在這個(gè)條件下，通信配置參數(shù)才可以進(jìn)行修改

12、。通信 參數(shù)修改后，必須把 CFG端與GND斷開連接后，給模塊重上電或通過軟件復(fù)位模塊，配 置的通信參數(shù)才生效。2. 硬件結(jié)構(gòu)IPAM-3402模塊的原理框圖如圖 2.1所示。模塊王要由電源、 隔離電路、A/D轉(zhuǎn)換 電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量輸入電路、數(shù)字量輸出電路、RS-485隔離通訊接口以及MCU等組成。模塊的微控制器采用32位RISC的ARM芯片，具有非?？焖俚臄?shù)據(jù)處理能力，并采用了看門狗電路， 可以在出現(xiàn)意外時(shí)將系統(tǒng)重新啟動(dòng)，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，可以應(yīng)用在高性能和高速度的應(yīng)用環(huán)境中。IPAM-3402針對工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，在內(nèi)部輸入輸出單元與控制單元之間采用光電隔離，并對輸入信號(hào)采取濾

13、波措施，極大降低了工業(yè)現(xiàn)場干擾對模塊正常運(yùn)行的影響，使模塊具有良好的可靠性。采用帶隔離的RS-485通信接口，可以避免工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)對微控制器通訊接口的影響，并具有ESD、過壓、過流保護(hù)。OC/DCIARM看門狗& EEPROMRS-485 收宦器曜嫖電路輸出輸入數(shù)字量輔出融字量輸入圖2.1 IPAM-3402 原理框圖3. 電氣參數(shù)除非特別說明，表3.1所列參數(shù)是指Tamb=25 C時(shí)的值。表3.1電氣參數(shù)參數(shù)Parameter最小值Min.典型值Typ.最大值Max.單位Unit模擬量輸入Analog Input輸入信號(hào)帶寬Bandwidth2kHz采樣精度Accuracy 0.01+ 0.

14、02%FSR采樣速率Sampling Rate測量范圍InputRange-10+10V輸入信號(hào)范圍AbsolutelnputRange-12+12V模擬量輸出Analog OutputDAC分辯率12Bits精度Accuracy).1% FSR輸岀斜率Voltage Output SlopeRate0.06251000V/sCurrentOutputSlopeRate0.1252000mA/s電壓輸出模式Voltage Output Mode輸出電壓Vout010V輸岀負(fù)載Output Load20mA電流輸出模式Current Output Mode輸岀電流Isink020mA負(fù)載電壓（內(nèi)

15、部15V供電）LoadVoltage(lnternalSupply)10V負(fù)載電壓（外部部供電）LoadVoltage (ExternalS upply)24V數(shù)字量輸入Digital Input低電平Logic level 01V高電平Logic level 13.530V計(jì)數(shù)器頻率Counter Frequency200Hz數(shù)字量輸岀Digital Output負(fù)載電壓Load Voltage50V負(fù)載電流Load Current50mA負(fù)載功耗Power Dissipati on2500mW隔離電壓Isolation Voltage1000VdcRS-485接口隔離電壓Isolation

16、 Voltage2500Vdc供電電壓Power Supply1030V功耗Power Consumption2W4. 端子信息4.1 端子排列IPAM-3402共有26個(gè)端子，殼體上端子排列如圖4.1所示。4GND4A5 AearthCFO-+VEJCTDO 1lGNpweGND=ntdlrhln9*|1口口-*DC12SIGNAL71ICIUT1VOUT0IOUTOAGHDAIN7AIHBAIMSAIN4AIN3AIN?AIN1AINO圖4.1端子排列示意圖4.2 端子描述IPAM-3402的端子定義說明如下：GND，+VIN為模塊的電源輸入端，GND接電源負(fù)端，+VIN接電源正端；CFG

17、為模塊的默認(rèn)通信參數(shù)硬件使能端子，當(dāng)此端子接地，模塊將以默認(rèn)的通信參數(shù)進(jìn)行初始化，并且通信參數(shù)可配置；EARTH為模塊的接大地端子，將此端子與大地連接可以提高ESD保護(hù)性能。485GND，485A，485B為隔離的 RS-485接口端子，485GND為接口的隔離地， 485A 接RS-485收發(fā)器的A端，485B接RS-485收發(fā)器的B端；AIN0AIN7 為模塊的8個(gè)模擬量輸入端子，作為單端輸入時(shí)，信號(hào)負(fù)端接AGND。作為差分輸入時(shí)， AI0和AI1，AI2和AI3，AI4和AI5，AI6和AI7分別為差分 通道組03，其中 AI0 , AI2 , AI5 , AI6為正輸入端。VOUTO、

18、VOUT1為AO0、AO1通道的電壓方式輸出口；AGND 為模擬量輸出端口地；IOUT0、IOUT1為AO0、AO1通道的電流方式輸出口，采用灌電流方式。+15V為內(nèi)部的15V輸出端子，可以采用內(nèi)部供電方式進(jìn)行電流輸出。DI0、DI1為模塊的數(shù)字量輸入端子，DO0、DO1為模塊的數(shù)字量輸出端子。DGND為數(shù)字量輸出端口地，與 AGND之間用磁珠隔開，避免數(shù)模干擾。 DGND、 模塊的電源地 GND之間電氣隔離，隔離電壓可達(dá) 1000 VDC，它們和 485GND之 間 也電氣隔離，隔離電壓高達(dá) 2500 VDC。5. 機(jī)械規(guī)格5.1機(jī)械尺寸IPAM系列數(shù)據(jù)采集模塊采用塑料外殼，其外形尺寸如圖5.1所示。8圖5.1外觀尺寸5.2 安裝方式IPAM系列數(shù)據(jù)模塊外殼配有導(dǎo)軌底板，如錯(cuò)誤！未找到引用源。 所示，可以直接安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌（35mm寬D型導(dǎo)軌）上，用戶也可以采用其它的簡便的安裝方式。圖5.2導(dǎo)軌底板示意圖安裝時(shí)，先將IPAM模塊與導(dǎo)軌底板鎖緊后，將導(dǎo)軌底板鉤住導(dǎo)軌的上邊沿，然后將底板上的紅色卡座往下拉，將模塊底板貼緊導(dǎo)軌后，松開紅色卡座，即把