工业控制中传感器与信号采集模块的应用

　　由于许多不同的传感器安装在工业现场环境中，存在限制问题，许多传感器信号，如压力传感器输出的电压或电流信号无法远程传输，或者传感器布线复杂，或者传感器布线复杂。因此，在传感器布线复杂的情况下，会有许多传感器信号采集模块在现场传输数据，然后通过各种远程传输技术进行处理。

至于模拟量信号采集模块则就是将远程现场的模拟量信号采集至计算机的一种设备，其利用RS-485总线作为数据通信线路，提供模拟量转485功能，能够同时将八路模拟量输入至模块，并通过RS-485总线传输至计算机。

　　信号采集模块一般按照总线来规划的，包含PXI数据采集模块，CPCI数据采集模块，PCI数据采集卡，PCIe数据采集模块，PC104数据采集模块，USB数据采集模块，RS232/485及网络化接口等等。信号采集模块具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输等功能。

　　信号采集模块的主要作用包含了，对信号进行调理，如放大、滤波、隔离等。还有AD转换，此处涉及采样时钟等等概念。经过计算机接口总线传输至计算机，如USB总线、以太网线、串口等。在数据传输至上位机后，通过软件进行处理。

像模拟量采集模块采用的就是RS485通讯网路，将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输到主机或由PC控制远程主站点。具有独特的双看门狗安全设计。同时模拟量采集模块还具有计量数据采集、测量数据采集、设备开关状态采集和对外逻辑控制等多项功能，主要用作各种测控终端的数据采集、控制和显示设备，适用于各行业的自动化、信息化系统，模拟量采集模块还分为输入模块与输出模块。

　　而信号采集模块，绝大多数集中在采集模拟量、数字量、热电阻、热电偶，其中热电阻可以认为是非电量，其实本质上还是要用电流驱动来采集。其中模拟量采集卡和数字量采集卡用的是比较广泛的。因为信号采集模块对环境的适应能力更强，可以应对各种恶劣的工业环境。假如在比较好的现场或者实验室，就像是在学校的实验室，就可以使用USB/PCI这种采集卡了。和常见的内置信号采集模块不同，外置信号采集模块一般采用USB接口和1394接口。

　　信号隔离采集模块，可以用来测量一路电压或电流信号，十二位采集精度，产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时，用户也可以自行编程校准，当然具体电流或电压输入量程请看产品选型。一路标准的RS-485通讯接口或一路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS RTU通讯协议。可通过编程设定使用哪种通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。通讯地址和波特率均可设定，通讯网络最长距离可达一千两百米，通过双绞屏蔽电缆连接。通讯接口高抗干扰设计，通信响应时间小于100mS。还可根据需要设置校验，模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好地抑制来自电网的工频干扰。

在这个时候，IO信号采集模块就可以使用了，这是一个应用于工业自动化领域的产品，可以实现远程遥测，遥控，遥信等功能。

　　利用RS485通信总线和MODBUS-RTU标准通用协议，实现IO采集模块的报文界面，方便第三方应用系统的整合。也可以通过AD采样芯片对采集到的传感器信号进行相关处理，然后转换成相应的数字，通过485等方式与上位机进行通信。象征信号采集模块大多集中在采集模拟量、数字量、热阻、热电偶等方面，其中热阻可视为电量，实际上还是要用电流驱动，模拟量采集卡和数字量采集卡应用较为广泛。因为信号采集模块对环境的适应性较强，所以能适应各种恶劣的工业环境。

与普通内置信号采集模块不同，外置信号采集模块一般采用USB接口和1394接口，所以外部信号采集模块主要是USB采集卡和1394采集卡。IO信号采集模块主要是功能调节信号，如放大、滤波、隔离等。还有AD转换，涉及采样时钟、FIFO等概念。通过电脑接口总线传输到电脑，如USB总线、以太网线、串行端口等。

　　通过软件传输到上位机后，进行数据处理。事实上，IO采集模块的输入输出卡不同于传统的数字IO模块，将分布式IO信息点集中到485总线进行远程传输，通过电脑和人机接口采集干接点信号或控制设备的切换动作。

　　在传统的集散控制系统中，IO设备通过IO电缆直接与计算机硬连接，硬连接使大量IO在线传输IO信号，导致布线复杂的系统扩展性差。产品采用RS-485总线通信接口，通信距离可达1200米。同时支持同一系统的多个模块级联，配置方便灵活，可扩展性强，最大可支持255个模块联网。RS-485接口采用3000V光电隔离芯片，完全隔离数据信号接口和IO接口，系统运行稳定。该电源具有反向连接和过压保护功能，保护模块不受电源损坏。