IPAM-3402數(shù)據(jù)采集模塊

1、IPAM-3402泉州晉江機(jī)場電子科技有限公司混合I/O數(shù)據(jù)采集模塊泉州晉江機(jī)場電子科技有限公司IPAM-3402050Data Sheet混合I/O數(shù)據(jù)采集模塊產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊概述 IPAM是泉州晉江機(jī)場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、2路DI和2路 DO通道。IPAM-3402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u 32位ARM處理器；u 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；u 模擬量輸入：4 路差分和8路單端輸入，共用接線端子；輸入信號范圍；±10V；分辯率：16 位，采樣精：±0.02%FSR；采樣速度：1000次/秒（單通道）；u 2通道模擬量輸出：分辨率：12bits，精度：±0.1%FSR；u 2路數(shù)字量輸出，集電極開路輸出；u 2 路數(shù)字量輸入，可配置為計(jì)數(shù)器模式；u 隔離耐壓：1000 VDC；u 工作溫度范圍：-40+85

3、；u 塑料外殼，標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝。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 型號溫度范圍封裝IPAM-3402-40°C +85°C塑料外殼 典型應(yīng)用Date: 2012/04/24V1.02DS01010301修訂歷史版本日期原因V1.012011/01/10V1.022012/04/24修改公司名稱泉州晉江機(jī)場電子科技有限公司地址：福建晉江機(jī)場內(nèi)晉江機(jī)場電子科技有限公司 郵編： 362200電話：真：址： 目 錄1. 功能簡介21.1光電隔離21.2電源隔離21.3RS-485

4、通訊借口隔離21.4通嵌入式實(shí)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42. 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；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

5、.1所示。圖 1.1 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，

6、保證RS-485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 AI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

7、差分輸入通道。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，采集電流信號時(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（010

8、V）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、AO

9、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輸出端口即被設(shè)置為超限指示狀態(tài)。

10、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RS-485接口進(jìn)行遠(yuǎn)程配置

11、。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。通

12、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。模塊主要由電源、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，具有非常快速的數(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，并對輸入信號采取濾波措施，極大

13、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)場信號對微控制器通訊接口的影響，并具有ESD、過壓、過流保護(hù)。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輸入信號帶寬Bandwidth2kHz 采樣精度Accuracy±0.01±0.02%FSR采樣速率Sampling Rate測量范圍Input Range-10+1

14、0V輸入信號范圍Absolute Input Range-12+12V模擬量輸出Analog Output DAC分辯率 12Bits 精度Accuracy±0.1% FSR 輸出斜率Voltage Output Slope Rate0.06251000V/sCurrent Output Slope Rate0.1252000mA/s電壓輸出模式Voltage Output Mode輸出電壓Vout010V輸出負(fù)載Output Load20mA電流輸出模式Current Output Mode輸出電流Isink020mA負(fù)載電壓 （內(nèi)部15V供電）LoadVoltage(Intern

15、al Supply）10V負(fù)載電壓（外部部供電）LoadVoltage(External Supply）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)字量輸出Digital Output負(fù)載電壓Load Voltage1030V負(fù)載電流Load Current30mA負(fù)載功耗Power Dissipation300mW隔離電壓Isolation Voltage1000VdcRS-485接口隔離電壓Isolation Voltage2500Vdc供電電壓Power

16、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。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： l GND，+VIN 為模塊的電源輸入端，GND 接電源負(fù)端，+VIN 接電源正端；l CFG 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； l 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。 l 485GND，485A，485B為隔離的RS-485接口端子，48

17、5GND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；l 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。 l VOUT0、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

18、方式進(jìn)行電流輸出。 l 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。 l 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。 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Error! Reference source not found.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，即把模塊裝在導(dǎo)軌上，圖 5.3為安裝過程示意圖。圖 5.3 安裝示意圖。6. 免責(zé)聲明版權(quán)本手冊所陳述的產(chǎn)品文本及相關(guān)軟件版權(quán)均屬泉州晉江機(jī)場電子科技有限公司所有，其產(chǎn)權(quán)受國家法