基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出裝置，屬于一種模擬量輸入輸出裝置。本實(shí)用新型有一CPU，分別與CPU連接的AD輸入隔離模塊、DA轉(zhuǎn)換芯片、ModBus-RTU通訊隔離模塊、電源模塊；AD輸入隔離模塊連接有傳感器配電隔離模塊，DA轉(zhuǎn)換芯片連接有DA輸出隔離模塊，電源模塊連接有24V配電隔離模塊；24V配電隔離模塊和傳感器配電隔離模塊連接電源；本實(shí)用新型支持多路模擬量同時(shí)輸入以及多路模擬量同時(shí)輸出。優(yōu)點(diǎn)：采用多路模擬量輸入、多路模擬量輸出，有效降低控制系統(tǒng)成本；采用全隔離設(shè)計(jì)，最大限度保護(hù)電器元件的使用安全；采用ModBus-RTU通訊協(xié)議，可與任何支持該協(xié)議的外部設(shè)備連接并傳輸數(shù)據(jù)，使得本裝置具有極高的通用性與復(fù)用性。
【專利說明】基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出 裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種模擬量輸入輸出裝置，具體是一種基于ModBus-RTU的全隔 離多通道通用型模擬量輸入輸出裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，控制系統(tǒng)中所使用的模擬量傳感器也越來越多， 而對于現(xiàn)場控制器而言其模擬量輸入輸出接口是有限的，為了適應(yīng)更多的模擬量傳感器不 得不增加模擬量輸入輸出模塊。而出于競爭與壟斷目的，不同控制器廠家的模擬量模塊互 不兼容，從而抬高了控制器廠家所配套的模擬量輸入輸出模塊的價(jià)格，在成倍增加控制系 統(tǒng)成本的同時(shí)，卻降低了設(shè)備的通用性與復(fù)用性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種基于ModBus-RTU的全隔離 多通道通用型模擬量輸入輸出裝置，采用ModBus-RTU通訊協(xié)議，可與任何支持該協(xié)議的外 部設(shè)備連接并傳輸數(shù)據(jù)，使得本裝置具有極高的通用性與復(fù)用性。
[0004] 本實(shí)用新型是以如下技方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用 型模擬量輸入輸出裝置，包括CPU，與CPU連接的AD輸入隔離模塊，與CPU連接的DA轉(zhuǎn)換 芯片，與CPU連接的ModBus-RTU通訊隔離模塊，與CPU連接的電源模塊；所述的AD輸入隔 離模塊連接有傳感器配電隔離模塊，所述的DA轉(zhuǎn)換芯片連接有DA輸出隔離模塊，所述的電 源模塊連接有24V配電隔離模塊；24V配電隔離模塊和傳感器配電隔離模塊連接電源；所述 的AD輸入隔離模塊支持多路模擬量同時(shí)輸入；所述的DA輸出隔離模塊支持多路模擬量同 時(shí)輸出。
[0005] 本實(shí)用新型的有益效果是：采用多路模擬量同時(shí)輸入、多路模擬量同時(shí)輸出的大 容量設(shè)計(jì)，有效降低控制系統(tǒng)成本；采用全隔離設(shè)計(jì)，最大限度保護(hù)電器元件的使用安全； 采用ModBus-RTU通訊協(xié)議，可與任何支持該協(xié)議的外部設(shè)備連接并傳輸數(shù)據(jù)，使得本裝置 具有極高的通用性與復(fù)用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為本實(shí)用新型的電氣原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0008] 如圖1所示，一種基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出裝置 有一 CPU2,與CPU連接的AD輸入隔離模塊1，與CPU連接的DA轉(zhuǎn)換芯片3,與CPU連接的 ModBus-RTU通訊隔離模塊5,與CPU連接的電源模塊6 ;所述的AD輸入隔離模塊1連接有 傳感器配電隔離模塊8,所述的DA轉(zhuǎn)換芯片3連接有DA輸出隔離模塊4,所述的電源模塊6 連接有24V配電隔離模塊7 ;所述的24V配電隔離模塊和傳感器配電隔離模塊8連接電源； 所述的AD輸入隔離模塊支持多路模擬量同時(shí)輸入；所述的DA輸出隔離模塊支持多路模擬 量同時(shí)輸出。
[0009] 其中，所述的傳感器配電隔離模塊、AD輸入隔離模塊、DA輸出隔離模塊、 ModBus-RTU通訊隔離模塊以及24V配電隔離模塊均采用電磁隔離方式。
[0010] 所述的CPU采用單片機(jī)C8051F410 ;所述的ModBus-RTU通訊隔離模塊采用 IS0-485轉(zhuǎn)換器；所述的AD輸入隔離模塊采用KS23PV-AD芯片，支持16路模擬量同時(shí)輸入； 所述的DA轉(zhuǎn)換芯片采用AD5624R數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述的DA輸出隔離模塊采用KS23PV-DA芯 片，支持4路模擬量同時(shí)輸出；所述的傳感器配電隔離模塊采用KS23PV-DC芯片，所述的電 源模塊采用DC24V電源IB2405LS ;所述的24V配電隔離模塊采用HR24-24DC芯片；電源采 用DC24V電源供電。
[0011] 其中，單片機(jī)C8051F410與KS23PV-AD芯片通過16線接口相連；單片機(jī)C8051F410 與AD5624R數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過3線接口相連；單片機(jī)C8051F410與IS0-485轉(zhuǎn)換器通過2線 接口相連；單片機(jī)C8051F410與DC24V電源IB2405LS通過2線接口相連；KS23PV-AD芯片 與KS23PV-DC芯片通過2線接口相連；AD5624R數(shù)模轉(zhuǎn)換器與KS23PV-DA芯片通過4線接 口相連；DC24V電源IB2405LS與HR24-24DC芯片通過2線接口相連。
[0012] 任何外部設(shè)備能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus-RTU通訊協(xié)議獲取本裝置中16路AD輸入 的實(shí)際輸入值。如表1所示，外部設(shè)備請求查詢16路模擬量輸入值的ModBus-RTU16進(jìn)制 指令為：〇1 03 00 00 00 10 44 06。
[0013] 表1 :外部設(shè)備請求查詢16路模擬量輸入值的ModBus-RTU指令
[0014] Ox|〇l|〇3|〇〇|〇〇|〇〇|l〇|44|〇6
[0015] 任何外部設(shè)備能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus-RTU通訊協(xié)議獲取本裝置中16路AD輸入 的實(shí)際輸入值。如表2所示，本裝置返回16路模擬量輸入值的ModBus-RTU16進(jìn)制指令為： 01 03 20 ADC1 ADC2 ...... ADC15 ADC16 CRC16。其中，ADC1 表示第一路模擬量輸入端口 的實(shí)際輸入值，ADC2表示第二路模擬量輸入端口的實(shí)際輸入值，以此類推；CRC16表示通過 CRC16校驗(yàn)方式得到的校驗(yàn)值。
[0016] 表2 :返回16路模擬量輸入值的ModBus-RTU指令
[0017] Qx|〇l|〇3|2〇|ADCl |ADC2 |...... |ADC15 |ADC16 |CRC16
[0018] 任何外部設(shè)備能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus-RTU通訊協(xié)議設(shè)置本裝置中4路DA輸出的 實(shí)際輸出值。如表3所示，外部設(shè)備請求設(shè)置4路模擬量輸出值的ModBus-RTU16進(jìn)制指令 為：01 10 00 64 00 04 08 DAC1 DAC2 DAC3 DAC4 CRC16。其中，DAC1 表示第一路模擬量 輸出端口的設(shè)定輸出值，DAC2表示第二路模擬量輸出端口的設(shè)定輸出值，以此類推；CRC16 表示通過CRC16校驗(yàn)方式得到的校驗(yàn)值。
[0019] 表3 :外部設(shè)備請求設(shè)置4路模擬量輸出值的ModBus-RTU指令
[0020] bx|〇l|l〇|〇〇|64|〇〇|〇4|〇8|DACl |DAC2 |DAC3 |DAC4 |CRC16
[0021] 任何外部設(shè)備能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的ModBus-RTU通訊協(xié)議設(shè)置本裝置中4路DA輸出的 實(shí)際輸出值。如表4所示，本裝置按照請求完成4路模擬量輸出后的ModBus-RTU16進(jìn)制指 令為：01 10 00 64 00 02 00 17。
[0022] 表4 :完成4路模擬量輸出后的ModBus-RTU指令
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出裝置，其特征在于：包 括CPU (2)，與CPU連接的AD輸入隔離模塊（1)，與CPU連接的DA轉(zhuǎn)換芯片（3)，與CPU連 接的ModBus-RTU通訊隔離模塊（5)，與CPU連接的電源模塊（6);所述的AD輸入隔離模塊 (1)連接有傳感器配電隔離模塊（8)，所述的DA轉(zhuǎn)換芯片（3)連接有DA輸出隔離模塊（4)， 所述的電源模塊（6)連接有24V配電隔離模塊（7);所述的24V配電隔離模塊和傳感器配電 隔離模塊（8)連接電源；所述的AD輸入隔離模塊（1)支持多路模擬量同時(shí)輸入；所述的DA 輸出隔尚模塊（4)支持多路模擬量同時(shí)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸 出裝置，其特征在于：所述的傳感器配電隔離模塊、AD輸入隔離模塊、DA輸出隔離模塊、 ModBus-RTU通訊隔離模塊以及24V配電隔離模塊均采用電磁隔離方式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入 輸出裝置，其特征在于：所述的CPU采用單片機(jī)C8051F410 ;所述的ModBus-RTU通訊隔離 模塊采用IS0-485轉(zhuǎn)換器；所述的AD輸入隔離模塊采用KS23PV-AD芯片，支持16路模擬 量同時(shí)輸入；所述的DA轉(zhuǎn)換芯片采用AD5624R數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述的DA輸出隔離模塊采用 KS23PV-DA芯片，支持4路模擬量同時(shí)輸出；所述的傳感器配電隔離模塊采用KS23PV-DC芯 片，所述的電源模塊采用DC24V電源IB2405LS ;所述的24V配電隔離模塊采用HR24-24DC芯 片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ModBus-RTU的全隔離多通道通用型模擬量輸入輸出裝 置，其特征在于：所述的電源采用DC24V電源供電。
【文檔編號】G05B19/042GK203870430SQ201420296120
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】徐志鵬, 方樹鵬, 顧萬龍, 沈春豐, 劉飛 申請人:江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院