远程数据采集模块

特点

　　远程数据采集模块模拟量采集一线通模块，可采集电压、电流、毫伏、各种类型热电阻温度、各种类型热电偶温度，通道类型随意组合。模块采用RS485通讯接口，支持MODBUS-RTU和自由口通讯协议，可以连接PLC、DCS以及国内外各种组态软件。

　　输入通道采用双端差动输入。输入、电源、网络及通道之间电气隔离，有效抑制各类共模干扰，消除通道间的相互影响。每个通道的信号类型可以任意设置。

　　热电阻、热电偶输入有断路检测功能，采集结果为温度值，热电偶输入自动进行冷端温度补偿。

　　一线通模块具有一阶数字滤波、50Hz工频抑制功能，对抑制工业现场的工频干扰十分有效，保证微弱信号的采集精度，同时，一线通模块具有自动校准、系统校准功能，随时修正由于环境温度变化引起的测量误差，保证一线通模块在整个工作温度范围内的采集精度。

　　另外，其还有如下主要特性：

　　●16路多功能模拟量输入通道。

　　●14种输入信号类型。

　　●通道信号类型随意组合。

　　●双端差动输入。

　　●自动校准功能。

　　●输入电气隔离。

　　●RS485通讯接口。

　　●MODBUS-RTU协议；自由通讯口协议。

参数

　　●通道数量：16路。

　　●精    度：温度：±（0.1[%]FS+0.1）℃。

　　●扫描周期：1秒。

　　●分 辨 率：20位AD。

　　●隔离电压：网络隔离1500V；通道间隔离400V。

　　●通讯接口：RS485/MODBUS-RTU协议。

　　●通讯参数：19200bps/无奇偶校验/1位起始位/1位停止位。

　　●通信距离：1200米。

　　●通讯介质：普通双绞线

　　●外型尺寸：135X58X28mm

　　●工作电源：24VDC/1瓦。

　　●工作环境：温度-20～70℃，湿度≤85[%] RH

原理

　　1、 采集信号分析

　　由于远程数据采集模块对信号采集与记录上有较高的要求，如下：

　　1) 3路直流0～±2．5V。14~16bit，分辨值0．1mV；

　　2) 1路交流0~±40v 14~16bit，分辨值0．1mV，自动档量程预选；

　　3) 4路通用10位AD．范围0~5v(预留)。

　　信号的采集过程为：首先采集并存储128个信号采样点，计算并存储此128个信号采样点中8个连续数据点的“斜率”。8个连续数据点的“斜率”计算算法为：首先每2个连续数据点计算一次斜率K1=(Y1-Y2)/(X1-X2)．一次循环后得到4个斜率．对4个斜率取平均值并将此作为8个连续数据点的“斜率”。然后对前后一段时间的斜率的大小与走势进行比较．并根据相应的阈值来确定ON／OFF电位的位置。

　　2、 数据采集

　　由于LPC2220内部提供一个8路10位A／D转换器．且转换时间低至2．44us捕足该系统对信号采集的基本要求。因此在进行数据采集的时候．就直接利用其内部提供的A／D转换器。LPC2220拥有一个10位8路A／D转换器．A／D转换器的基本时钟由VPB时钟提供．每个转换器包含一个可编程分频器，可将时钟调整至逐次逼迫转换所需的4．5MHz()。完全满足精度要求的转换需要11个转换时钟。此MD转换器的主要特性如下：

　　1）1个10位逐次逼近式模数转换器：

　　2）具有掉电模式：

　　3）10位转换时间小于2．44μs；

　　4）一个或多个输入的Burst转换模式：

　　启动A／D转换器的方式非常灵活．既可以单路软件启动，也可以设置为BURST模式对几路信号逐个循环采样。与其他LPC2000系列单片机相比，LPC2220增加了独立的基准电压源引脚。这对提高转换精度很有利。由于被采集信号相对较复杂，且在ON／OFF电位处可能有较大的纹波，而实验证明的硬件滤波也无法达到非常理想的要求，因此必须使用软件滤波来减少纹波对信号采样的影响．具体滤波方法主要有中值／中值平均滤波法、限幅，限幅平均滤波法、算术／算术平均滤波法、消抖，消抖平均滤波法、加权递推，加权递推平均滤波法等。该系统主要采用中值平均滤波法与算术平均滤波法相结合的方法。

远程数据采集模块原理框图