RS232/RS485信号转模拟信号 隔离D/A转换器

产品特点：

● 低成本、小体积模块化设计

● RS-485/232接口，隔离转换成标准模拟信号输出

● 模拟信号输出精度优于 0.2%

● 可以程控校准模块输出精度

● 信号输出 / 通讯接口之间隔离耐压3000VDC

● 宽电源供电范围：8 ~ 32VDC

● 可靠性高，编程方便，易于安装和布线

● 用户可编程设置模块地址、波特率等

● 可设置成主机来读取IPO产品数据实现远程采集

● 支持Modbus RTU 通讯协议

典型应用：

● 标准模拟信号输出

● 智能楼宇控制、安防工程等应用系统

● RS-232/485总线工业自动化控制系统

● 工业现场控制信号隔离及长线传输

● 设备运行调试与控制

● 传感器信号的远程传输及信号还原

● 工业现场执行器数据给定                                     图1 IPO D/A模块外观图

● 医疗、工控产品开发

● 4-20mA信号输出

产品概述：

IPO D/A系列产品实现主机RS-485/232接口信号隔离转换成标准模拟信号，用以控制远程设备。IPO系列产品可应用在RS-232/RS-485总线工业自动化控制系统，4-20mA，0-5V，0-10V等标准信号输出，用来控制工业现场的执行设备，控制设备以及显示仪表等等。

产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，D/A转换和RS-485串行通信。每个串口zui多可接256只 IPO系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。

IPO D/A 系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。

IPO D/A 系列产品按工业标准设计、制造，信号输出 / 通讯接口之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗*力强，可靠性高。工作温度范围- 45℃～+80℃。

                                图2    IPO D/A产品原理框图

IPO D/A功能简介：

IPO D/A信号隔离转换模块，可以用来输出一路电压或电流信号，也可以用来输出两路可以共地的电流或电压信号。

1、 模拟信号输出

12位输出精度，产品出厂前所有信号输出范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。

具体电流或电压输出量程请看产品选型，输出两路信号时两路输出选型必须相同。

2、 通讯协议

通讯接口： 1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。

通讯协议：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那种通讯协议，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。

数据格式：10位。1位起始位，8位数据位，1位停止位。

通讯地址（0～255）和波特率（2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通讯网络zui长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。

通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。       

3、 抗干扰

可根据需要设置校验和。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，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。

产品选型：

IPO D/A -  □  -  U（A）□

通讯接口                                         输出电压或电流信号值

485： 输入为RS-485接口                                      

232： 输入为RS-232接口                                     

选型举例1： 型号：IPO D/A -485-A4   表示RS-485接口，4-20mA信号输出

选型举例2： 型号：IPO D/A -232-U1   表示RS-232接口，0-5V信号输出

IPO通用参数：

（typical @ +25℃，Vs为24VDC）

输出类型： 电流输出 / 电压输出

精    度： 0.2%

输出失调： 电流输出 ±0.5 uA/℃ ，电压输出 ±0.1 mV/℃

温度漂移： ±20 ppm/℃ （±30 ppm/℃, zui大）

输出带载能力：电流输出    350Ω （4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输出）             

              电压输出    10mA（0-5V/0-10V/0-±5V电压输出）

通    讯：   协议 RS-485 或 RS-232   标准字符协议和 MODBUS RTU通讯协议

             波特率（2400、4800、9600、19200、38400bps）可软件选择

地址（0～255）可软件选择

通讯响应时间：100 ms zui大

工作电源：    +8 ~ 32VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路              

功率消耗：    小于1.5W

工作温度：    - 45 ~ +80℃         

工作湿度：   10 ~ 90% （无凝露）

存储温度：   - 45 ~ +80℃              

存储湿度：   10 ~ 95% （无凝露）                                    

隔离耐压：   通讯接口 / 输出 之间： 3KVDC，1分钟，漏电流 1mA

             其中通讯接口和电源共地。

耐冲击电压： 3KVAC， 1.2/50us（峰值）

外形尺寸：   106.7 mm x 79 mm x 25mm

引脚定义：                                                                                        

表1 引脚定义                         

图3  IPO D/A模块接线图

初始化IPO模块：

所有的IPO模块，如果使用 RS-485网络，必须分配一个*的地址代码，地址代码取值为16进制数在00和FF之间。但是，所有全新的IPO模块都使用一个工厂的初始设置，如下所示：

地址代码为01

波特率9600 bps

禁止校验和

由于新模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每一个模拟量输出模块地址。可以在接好IPO模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改IPO模块的地址。波特率，校验和状态，通讯协议也需要根据用户的要求而调整。而在修改波特率，校验和状态，通讯协议之前，必须让模块*入缺省状态，否则无法修改。

让模块进入缺省状态的方法：

IPO模块都有一个特殊的标为INIT的管脚。将INIT管脚短路接到地线（GND管脚）后，再接通电源，此时模块进入缺省状态。在这个状态时，模块的配置如下：

地址代码为00

波特率9600 bps

禁止校验和

这时，可以通过配置命令来修改IPO模块的波特率，校验和状态等参数，通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行重新配置。如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议，请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。

IPO字符协议命令集：

    命令由一系列字符组成，如首码、地址ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符（cr）。主机除了带通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个IPO模块。

命令格式：（Leading Code）（Addr）（Command）[data][checksum]（cr）

（Leading code） 首码是命令中的*个字母。所有命令都需要一个命令首码，如%,$,#,@,...等。        1- 字符

（Addr）      模块的地址代码, 如果下面没有，取值范围从 00～FF （十六进制）。                2- 字符

（Command） 显示的是命令代码或变量值。                                                    变量长度

[data]      一些输出命令需要的数据。                                                      变量长度

[checksum] 括号中的Checksum（校验和）显示的是可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。 2- 字符

（cr）        识别用的一个控制代码符，（cr）作为回车结束符，它的值为0x0D。                      1- 字符

当启用校验和（checksum）时，就需要[Checksum]。它占2-字符。命令和应答都必须附加校验和特性。校验和用来检查所有输入命令，来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。校验和字符放置在命令或响应字符之后，回车符之前。

计算方法：两个字符，十六进制数，为之前所发所有字符的ASCII码数值之和，然后与十六进制数0xFF相与所得。

应用举例：禁止校验和（checksum）

       用户命令    $002（cr）

       模块应答    !00020600 （cr）

 启用校验和（checksum）

用户命令    $002B6 （cr）

       模块应答    !00020600 A9 （cr）

       ‘$’ = 0x24   ‘0’ = 0x30   ‘2’ = 0x32

 B6=（0x24+0x30+0x30+0x32） AND 0xFF

       ‘!’ = 0x21   ‘0’ = 0x30   ‘2’ = 0x32   ‘6’ = 0x36

 A9=（0x21+0x30+0x30+0x30+0x32+0x30+0x36+0x30+0x30） AND 0xFF

命令的应答 ：

应答信息取决于各种各样的命令。应答也由几个字符组成，包括首代码，变量和结束标识符。应答信号的首代码有两种， ‘!’或 ‘>’表示有效的命令而‘?’ 则代表无效。通过检查应答信息，可以监测命令是否有效

注意：1、在一些情况下，许多命令用相同的命令格式。要确保你用的地址在一个命令中是正确的，假如你用错误的地址，而这个地址代表着另一个模块，那么命令会在另一个模块生效，因此产生错误。

2、必须用大写字母输入命令。

1、设定通道N的模拟量输出值命令

说    明：以当前配置的数据格式，设定模拟量输出模块通道N模拟输出值。

命令格式：#AAN（data）（cr）

参数说明：#     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。出厂地址为01，转换成十六进制为每个字符的ASCII码。如地址01换成十六进制为30H和31H。

          N     通道代号 0或1。换成十六进制为30H或31H。

          （data） 代表要设置的通道N输出的模拟量数据。数据格式可以是工程单位，FSR的百分比，16进制补码。详细说明见命令集第3条。

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：>（cr）      命令有效。

          ?AA（cr）   命令无效或非法操作。

参数说明：>     分界符。         

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。         

应用举例： 用户命令（字符格式）      #010+16.000（cr）

                    （十六进制格式） 233031302B31362E3030300D

            模块应答（字符格式）      > （cr）

（十六进制格式）  3E0D

说    明：设定地址01H模块上通道0的输出值是 +16.000mA（数据格式是工程单位）。

2、设定通道N的上电或复位后的模拟量输出值命令

说   明：以当前配置的数据格式，设定模拟量输出模块通道N上电模拟输出值。

命令格式：#AASN（data）（cr）

参数说明：#     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。出厂地址为01，转换成十六进制为每个字符的ASCII码。如地址01换成十六进制为30H和31H。

          S     表示要设置上电或复位后的模拟量输出值。

          N     通道代号 0或1。换成十六进制为30H或31H。

          （data） 代表要设置的通道N上电后输出的模拟量数据。数据格式可以是工程单位，FSR的百分比，16进制补码。详细说明见命令集第3条。

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：>（cr）      命令有效。

          ?AA（cr）   命令无效或非法操作。

参数说明：>     分界符。         

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。        

应用举例： 用户命令    #01S0+04.000（cr）

            模块应答    >（cr）

说    明：设定地址01H模块上通道0的上电输出值是 +04.000mA（数据格式是工程单位）。

3、配置模拟量输出模块命令

说    明：对一个模拟量输出模块设置地址，输出范围，波特率，数据格式，校验和状态。配置信息储存在非易失性存储器EEPROM里。

命令格式：%AANNTTCCFF（cr）

参数说明：%    分界符。

AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。出厂地址为01，转换成十六进制为每个字符的ASCII码。如地址01换成十六进制为30H和31H。

          NN   代表新的模块16进制地址，数值NN的范围从00到FF。

          TT   用16进制代表类型编码。 IPO产品必须设置为00。

CC   用16进制代表波特率编码。 

             表2 波特率代码

         FF    用16进制的8位代表数据格式，校验和。注意从bits2 到bits5不用必须设置为零。

          表3   数据格式，校验和代码

                  Bit7：保留位，必须设置为零                                  

                  Bit6：校验和状态，为0：禁止； 为1：允许

                  Bit5-bit2：不用，必须设置为零。

                  Bit1-bit0：数据格式位。

                            00：工程单位（Engineering Units）

                            01：满刻度的百分比（% of FSR）

                            10：16进制的补码（Twos complement）

                            11：欧姆（ohms）（仅热电阻产品可设置）

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA（cr） 命令有效。

          ?AA（cr） 命令无效或非法操作，或在改变波特率或校验和前，没有安装配置跳线。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令无效。

          AA   代表模块地址

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如你*次配置模块，AA=00、 NN等于新的地址。假如重新配置模块改变地址、输出范围、数据格式，AA等于当前已配置的地址，NN等于当前的或新的地址。假如要重新配置模块改变波特率或校验和状态，则必须安装配置跳线，使模块进入缺省状态，此时模块地址为00H，即 AA=00H，NN等于当前的或新的地址。

假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。                            

应用举例： 用户命令    %0011000600（cr）

            模块应答    !11（cr）

说    明：%    分界符。

          00    表示你想配置的模拟量输出模块原始地址为00H。

          11    表示新的模块16进制地址为11H。

          00    类型代码，IPO产品必须设置为00。

          06    表示波特率9600 baud。

00    表示数据格式为工程单位，禁止校验和。

4、读配置状态命令

说    明： 对一个模拟量输出模块读配置。

命令格式：$AA2（cr）          

参数说明：$     分界符。  

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

          2     表示读配置状态命令  

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AATTCCFF（cr）    命令有效。

          ?AA（cr）            命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符。

          AA   代表模块地址。

          TT   代表类型编码。

          CC   代表波特率编码。见表3

          FF    见表4

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令    $302（cr）

            模块应答    !300F0600（cr）

说    明：!     分界符。

          30    表示模拟量输出模块地址为30H 。       

          00    表示输出类型代码。

          06    表示波特率9600 baud。

00    表示数据格式为工程单位，禁止校验和。

 5、偏移校准命令

说    明：校准模块通道N的输出值零点偏移。

命令格式：$AA1N（cr）

参数说明：$     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

1                 表示偏移校准命令。

N     通道代号 0～1

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：! AA （cr）    命令有效。

          ?AA（cr）    命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令无效。

          AA   代表模块地址

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

当对一个模拟量输出模块校准时，先校准偏移命令后，再校准增益。         

在校准时，模拟量输出模块需在要校准的通道上连上万用表监测输出信号，通过命令集*条命令来设置模拟量输出，调节到万用表里显示的输出信号为零点值，然后输入校准偏移命令，具体校准方法请看校准模块章节。

假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令    $0110（cr）

            模块应答    !01（cr）

说    明：对地址01H模块的通道0进行偏移校准。

6、增益校准命令

说明：校准模块通道N的输出值满度增益。

命令格式：$AA0N（cr）

参数说明：$     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

0                 表示增益校准命令。

N     通道代号 0～1

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA（cr）    命令有效。

          ?AA（cr）    命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令无效。

          AA   代表模块地址

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

当对一个模拟量输出模块校准时，先校准偏移后，再校准增益。

在校准时，模拟量输出模块需在要校准的通道上连上万用表监测输出信号，通过命令集*条命令来设置模拟量输出，调节到万用表里显示的输出信号为满度值，然后输入校准增益命令，具体校准方法请看校准模块章节。

假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令    $0100（cr）

            模块应答    !01（cr）

说    明：对地址01H模块的通道0进行增益校准。

7、读模块名称命令

说明：对一个模拟量输出模块读模块名称。

命令格式：$AAM（cr）

参数说明：$     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

          M    表示读模块名称命令  

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA（ModuleName）（cr）     命令有效。

?AA（cr）  命令无效或非法操作

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

         ?     分界符，表示命令无效。

          AA   代表输出模块地址。

          （ModuleName） 模块名称可以为IPO、IPO或WJ71等等，代表你使用的模块型号         

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令    $08M（cr）

            模块应答    !08IPO （cr）

说    明：在地址08H模块为IPO。

8、通道N的模拟量输出值回读命令

说    明：模拟量输出模块通道N模拟输出值回读，上电输出值回读。

命令格式：$AADN（cr）

参数说明：$     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

          D     表示模拟量输出值回读命令。

          N     通道代号 0或1

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA（data）（cr）    命令有效。

          ?AA（cr）         命令无效或非法操作。

参数说明：!     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

          （data） 代表回读到的通道N输出的模拟量数据。数据格式可以是工程单位，FSR的百分比，16进制补码。详细说明见命令集第3条。         

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。         

应用举例： 用户命令    $01D0 （cr）

            模块应答    !01+12.000 （cr）

说    明：地址01H模块上通道0的当前的输出值是 +12.000mA（数据格式是工程单位）。

9、设置通讯协议命令

说明：设置模块的通讯协议为命令集定义的字符协议或者Modbus RTU协议。

命令格式：$AAPV（cr）

参数说明：$     分界符。

          AA   模块地址，取值范围 00～FF（十六进制）。

          P    表示设置通讯协议命令

          V    协议代号，可为0或1，换成十六进制为30H或31H。

                0：命令集定义的字符协议

                1：Modbus RTU协议               

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

应答格式：!AA（cr）   命令有效。

?AA（cr）  命令无效或非法操作

参数说明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令无效。

          AA   代表输出模块地址。                

          （cr）   结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。

其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

          设置通讯协议命令必须在缺省状态下才会有效。

应用举例1： 用户命令    $00P1（cr）

            模块应答    !00 （cr）

说    明：设置通讯协议为Modbus RTU协议。

应用举例2： 用户命令    $00P0（cr）

            模块应答    !00 （cr）

说    明：设置通讯协议为命令集定义的字符协议。

输出范围和数据格式：

模拟量输出模块使用了3种数据格式：

 00：工程单位（Engineering Units）

 01：满刻度的百分比（% of FSR）

 10：16进制的补码（Twos complement）

表4   输出范围和数据格式

应用举例：

1、输出范围为A4: 4~20mA，设置输出为4 mA，命令如下：

工程单位           用户命令    #010+04.000（cr）

满刻度的百分比     用户命令    #010+020.00（cr）

16进制的补码       用户命令    #010333（cr）

2、输出范围为U1: 0~5V，设置输出为3V，命令如下：

工程单位           用户命令    #010+3.0000（cr）

满刻度的百分比     用户命令    #010+060.00（cr）

16进制的补码       用户命令    #010999（cr）

校准模块：

产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。

使用过程中，你也可以运用产品的校准功能来重新校准模块。在校准时，模块需要使用一个高精度万用表来监测模块的输出。

为了提高校准精度，建议使用以下设备来校准：

1、一个5位半或更高精度的电压/电流测量仪表监测输出信号的准确性

校准过程

              1. 选择要校准的输出通道，按照模块的输出范围接上对应的电压或电流测量仪表。 

              2. 设置模拟量输出模块需要校准的通道输出零点信号，通常为0mA、4mA或0V等。通过命令集*条命令来设置模拟量输出，调节到测量仪表里显示的输出信号为零点值。

              3. 待信号稳定后，向模拟量输出模块发送偏移校准 $AA1N 命令（N代表当前正在校准的通道代号，0或1）。

              4. 设置模拟量输出模块需要校准的通道输出满度信号。通过命令集*条命令来设置模拟量输出，调节到测量仪表里显示的输出信号为满度值。

              5. 待信号稳定后，向模拟量输出模块发送增益校准 $AA0N 命令（N代表当前正在校准的通道代号，0或1）。

6. 校准完成

Modbus RTU 通讯协议：

模块出厂默认协议为字符通讯协议，如果需要将模块设置为Modbus RTU通讯协议，请按以下步骤设置：

1、 将INIT引脚（第3脚）和GND引脚（第6脚）短接。

2、 正确连接电源线和通讯接口线。

3、 接通电源，模块自动进入缺省状态，通讯地址为00，波特率为9600。

4、 等待1分钟，模块初始化。

5、 发送命令$00P1（cr），检查应答，如果为!00 （cr）则设置成功。

6、 关闭电源，断开INIT引脚和GND引脚之间的连接。

7、 模块已经成功设置为Modbus RTU通讯协议方式。

模块支持的Modbus功能码有03和06。Modbus数据内容与输出的对应关系请参看表4，与字符协议的数据格式为16进制的补码时相同。

寄存器说明：

表5   Modbus Rtu寄存器说明

外形尺寸：（单位：mm）

                        可以安装在标准DIN35导轨上

保修：

本产品自售出之日起两年内，凡用户遵守贮存、运输及使用要求，而产品质量低于技术指标的，可以返厂免费维修。因违反操作规定和要求而造成损坏的，需交纳器件费用和维修费。

版权：

版权 © 2012深圳市埃索雷森电子技术有限公司

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