RS232/RS485信號轉模擬信號4-20MA隔離轉換器

RS232/RS485信號轉模擬信號  隔離D/A轉換器

產品特點：

● 低成本、小體積模塊化設計

●  RS-485/232接口，隔離轉換成標準模擬信號輸出

● 模擬信號輸出精度優于 0.2%

● 可以程控校準模塊輸出精度

● 信號輸出 / 通訊接口之間隔離耐壓3000VDC

● 寬電源供電范圍：8 ~ 32VDC

● 可靠性高，編程方便，易于安裝和布線

● 用戶可編程設置模塊地址、波特率等

● 可設置成主機來讀取產品數據實現遠程采集

● 支持Modbus RTU 通訊協議

典型應用：

●  4-20mA信號輸出

圖1 IBF-232/485  模塊外觀圖

產品概述：

IBF-232/485系列產品實現主機RS-485/232接口信號隔離轉換成標準模擬信號，用以控制遠程設備。IBF-232/485系列產品可應用在 RS-232/RS-485總線工業自動化控制系統，4-20mA，0-5V，0-10V等標準信號輸出，用來控制工業現場的執行設備，控制設備以及顯示儀表等等。

產品包括電源隔離，信號隔離、線性化，D/A轉換和RS-485串行通信。每個串口最多可接256只IBF-232/485系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協議或MODBUS RTU通訊協議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由代碼設置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計算機編程。

IBF-232/485系列產品是基于單片機的智能監測和控制系統，所有的用戶設定的校準值，地址，波特率，數據格式，校驗和狀態等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。

IBF-232/485系列產品按工業標準設計、制造，信號輸出 / 通訊接口之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+80℃

 圖1    IBF-232/485 產品原理框圖

IBF-232/485功能簡介：

IBF-232/485 信號隔離D/A轉換模塊，可以用來輸出一路電壓或電流信號，也可以用來輸出兩路可以共地的電流或電壓信號。

1、  模擬信號輸出

12位輸出精度，產品出廠前所有信號輸出范圍已全部校準。在使用時，用戶也可以很方便的自行編程校準。

具體電流或電壓輸出量程請看產品選型，輸出兩路信號時兩路輸出選型必須相同。

2、  通訊協議

通訊接口： 1路標準的RS-485通訊接口或1路標準的RS-232通訊接口，訂貨選型時注明。

通訊協議：支持兩種協議，命令集定義的字符協議和MODBUS  RTU通訊協議。可通過編程設定使用那種通訊協議，能實現與多種品牌的PLC、RTU或計算機監控系統進行網絡通訊。

數據格式：10位。1位起始位，8位數據位，1位停止位。

通訊地址（0～255）和波特率（2400、4800、9600、19200、38400bps）均可設定；通訊網絡最長距離可達1200米，通過雙絞屏蔽電纜連接。

通訊接口高抗干擾設計，±15KV ESD保護，通信響應時間小于100mS。       

3、  抗干擾

可根據需要設置校驗和。模塊內部有瞬態抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護模塊，內部的數字濾波，也可以很好的抑制來自電網的工頻干擾。

產品選型：

 IBF  - □     -   □

通訊接口                                         輸出電壓或電流信號值

485： 輸出為RS-485接口                           U1：0-5V           A1：0-1mA

232： 輸出為RS-232接口                           U2：0-10V          A2：0-10mA 

U3：0-75mV         A3：0-20mA 

                                                  U4：0-2.5V          A4：4-20mA                         

                                                  U5：0-±5V          A5：0-±1mA 

                                                  U6：0-±10V         A6：0-±10mA

                                                  U7：0-±100mV       A7：0-±20mA

                                                  U8：用戶自定義     A8：用戶自定義

選型舉例1： 型號：IBF-485-A4   表示RS-485接口，4-20mA信號輸出

選型舉例2： 型號：IBF-232-U1   表示RS-232接口，0-5V信號輸出

IBF-232/485通用參數：

(typical @ +25℃，Vs為24VDC)

輸出類型：  電流輸出 / 電壓輸出

精    度：  0.2%

輸出失調：  電流輸出 ±0.5 uA/℃  ，電壓輸出 ±0.1 mV/℃

溫度漂移：  ±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 最大)

輸出帶載能力：電流輸出    350Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA電流輸出)              

              電壓輸出    10mA(0-5V/0-10V/0-±5V電壓輸出)

通    訊：   協議  RS-485 或 RS-232   標準字符協議 和 MODBUS RTU通訊協議

             波特率（2400、4800、9600、19200、38400bps）可軟件選擇

地址（0～255）可軟件選擇

通訊響應時間：100 ms 最大

工作電源：    +8 ~ 32VDC寬供電范圍，內部有防反接和過壓保護電路               

功率消耗：    小于1.5W

工作溫度：    - 45 ~ +80℃         

工作濕度：   10 ~ 90% (無凝露)

存儲溫度：   - 45 ~ +80℃               

存儲濕度：   10 ~ 95% (無凝露)                                    

隔離耐壓：   通訊接口 / 輸出  之間：  3KVDC，1分鐘，漏電流 1mA

             其中通訊接口和電源共地。

耐沖擊電壓： 3KVAC， 1.2/50us(峰值)

外形尺寸：   106.7 mm  x  79 mm  x  25mm

引腳定義：                                                                                         

表1  引腳定義                           

圖3  IBF-232/485 模塊接線圖

初始化IBF-232/485模塊：

所有的IBF-232/485模塊，如果使用 RS-485網絡，必須分配一個獨一無二的地址代碼，地址代碼取值為16進制數在00和FF之間。但是，所有全新的IBF-232/485模塊都使用一個工廠的初始設置，如下所示：

地址代碼為01

波特率9600 bps

禁止校驗和

由于新模塊的地址代碼都是一樣的，他們的地址將會和其他模塊矛盾，所以當你組建系統時，你必須重新配置每一個模擬量輸出模塊地址?？梢栽诮雍?/span>IBF-232/485模塊電源線和RS485通訊線后，通過配置命令來修改IBF-232/485模塊的地址。波特率，校驗和狀態，通訊協議也需要根據用戶的要求而調整。而在修改波特率，校驗和狀態，通訊協議之前，必須讓模塊先進入缺省狀態，否則無法修改。

讓模塊進入缺省狀態的方法：

IBF-232/485模塊都有一個特殊的標為INIT的管腳。將INIT管腳短路接到地線(GND管腳)后，再接通電源，此時模塊進入缺省狀態。在這個狀態時，模塊的配置如下：

地址代碼為00

波特率9600 bps

禁止校驗和

這時，可以通過配置命令來修改IBF-232/485模塊的波特率，校驗和狀態等參數，通過設置模塊的通訊協議命令來選擇通訊協議。在不確定某個模塊的具體配置時，也可以通過安裝配置跳線，使模塊進入缺省狀態，再對模塊進行重新配置。如果用戶需要將模塊設置為MODBUS RTU通訊協議，請看MODBUS通訊協議章節的有關說明。

IBF-232/485字符協議命令集：

    命令由一系列字符組成，如首碼、地址ID，變量、可選校驗和字節和一個用以顯示命令結束符(cr)。主機除了帶通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指揮一個IBF-232/4851模塊。

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

(Leading code) 首碼是命令中的第一個字母。所有命令都需要一個命令首碼，如%,$,#,@,...等。        1- 字符

(Addr)      模塊的地址代碼, 如果下面沒有指定，取值范圍從 00～FF (十六進制)。                2- 字符

(Command) 顯示的是命令代碼或變量值。                                                    變量長度

[data]      一些輸出命令需要的數據。                                                      變量長度

[checksum] 括號中的Checksum（校驗和）顯示的是可選參數，只有在啟用校驗和時，才需要此選項。 2- 字符

(cr)        識別用的一個控制代碼符，(cr)作為回車結束符，它的值為0x0D。                      1- 字符

當啟用校驗和(checksum)時，就需要[Checksum]。它占2-字符。命令和應答都必須附加校驗和特性。校驗和用來檢查所有輸入命令，來幫助你發現主機到模塊命令錯誤和模塊到主機響應的錯誤。校驗和字符放置在命令或響應字符之后，回車符之前。

計算方法：兩個字符，十六進制數，為之前所發所有字符的ASCII碼數值之和，然后與十六進制數0xFF相與所得。

應用舉例：禁止校驗和(checksum)

       用戶命令    $002(cr)

       模塊應答    !00020600 (cr)

 啟用校驗和(checksum)

用戶命令    $002B6 (cr)

       模塊應答    !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

常用命令：

  1、設定通道N的模擬量輸出值命令

  2、設定通道N的上電或復位后的模擬量輸出值命令

3、配置模擬量輸出模塊命令

4、讀配置狀態

5、偏移校準

6、滿刻度校準

7、讀模塊名稱

8、通道N的模擬量輸出值回讀命令

9、設置通訊協議命令

命令的應答 ：

應答信息取決于各種各樣的命令。應答也由幾個字符組成，包括首代碼，變量和結束標識符。應答信號的首代碼有兩種， ‘!’或 ‘>’表示有效的命令而‘?’ 則代表無效。通過檢查應答信息，可以監測命令是否有效

注意：1、在一些情況下，許多命令用相同的命令格式。要確保你用的地址在一個命令中是正確的，假如你用錯誤的地址，而這個地址代表著另一個模塊，那么命令會在另一個模塊生效，因此產生錯誤。

2、必須用大寫字母輸入命令。

1、設定通道N的模擬量輸出值命令

說    明：以當前配置的數據格式，設定模擬量輸出模塊通道N模擬輸出值。

命令格式：#AAN(data)(cr)

參數說明：#     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          N     通道代號 0或1

          (data) 代表要設置的通道N輸出的模擬量數據。數據格式可以是工程單位，FSR的百分比，16進制補碼。詳細說明見命令集第3條。

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：>(cr)      命令有效。

          ?AA(cr)   命令無效或非法操作。

參數說明：>     分界符。         

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。         

應用舉例：  用戶命令    #230+04.632(cr)

            模塊應答    >(cr)

說    明：設定地址23H模塊上 通道0的輸出值是 +04.632mA（數據格式是工程單位）。

2、設定通道N的上電或復位后的模擬量輸出值命令

說    明：以當前配置的數據格式，設定模擬量輸出模塊通道N上電模擬輸出值。

命令格式：#AASN(data)(cr)

參數說明：#     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          S     表示要設置上電或復位后的模擬量輸出值。

          N     通道代號 0或1

          (data) 代表要設置的通道N上電后輸出的模擬量數據。數據格式可以是工程單位，FSR的百分比，16進制補碼。詳細說明見命令集第3條。

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：>(cr)      命令有效。

          ?AA(cr)   命令無效或非法操作。

參數說明：>     分界符。         

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。         

應用舉例：  用戶命令    #23S0+04.000(cr)

            模塊應答    >(cr)

說    明：設定地址23H模塊上 通道0的上電輸出值是 +04.000mA（數據格式是工程單位）。

3、配置模擬量輸出模塊命令

說    明：對一個模擬量輸出模塊設置地址，輸出范圍，波特率，數據格式，校驗和狀態。配置信息儲存在非易失性存儲器EEPROM里。

命令格式：%AANNTTCCFF(cr)

參數說明：%    分界符。

AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          NN   代表新的模塊16進制地址，數值NN的范圍從00到FF。

          TT   用16進制代表類型編碼。 IBF-232/485產品必須設置為00。

CC   用16進制代表波特率編碼。 

 表2  波特率代碼

         FF    用16進制的8位代表數據格式，校驗和。注意從bits2 到bits5不用必須設置為零。

          表3   數據格式，校驗和代碼

                  Bit7：保留位，必須設置為零                                  

                  Bit6：校驗和狀態，為0：禁止； 為1：允許

                  Bit5-bit2：不用，必須設置為零。

                  Bit1-bit0：數據格式位。

                            00：工程單位(Engineering Units)

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

                            10：16進制的補碼(Twos complement)

                            11：歐姆(ohms)(僅熱電阻產品可設置)

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AA(cr)  命令有效。

          ?AA(cr)  命令無效或非法操作，或在改變波特率或校驗和前，沒有安裝配置跳線。

參數說明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令無效。

          AA   代表模塊地址

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如你第一次配置模塊，AA=00、 NN等于新的地址。假如重新配置模塊改變地址、輸出范圍、數據格式，AA等于當前已配置的地址，NN等于當前的或新的地址。假如要重新配置模塊改變波特率或校驗和狀態，則必須安裝配置跳線，使模塊進入缺省狀態，此時模塊地址為00H，即 AA=00H，NN等于當前的或新的地址。

假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

應用舉例：  用戶命令    %0011000600(cr)

            模塊應答    !11(cr)

說    明：%    分界符。

          00    表示你想配置的模擬量輸出模塊原始地址為00H。

          11    表示新的模塊16進制地址為11H。

          00    類型代碼，IBF-232/4851產品必須設置為00。

          06    表示波特率9600 baud。

00    表示數據格式為工程單位，禁止校驗和。

4、讀配置狀態命令

說    明： 對指定一個模擬量輸出模塊讀配置。

命令格式：$AA2(cr)          

參數說明：$     分界符。  

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          2     表示讀配置狀態命令  

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AATTCCFF(cr)    命令有效。

          ?AA(cr)            命令無效或非法操作。

參數說明：!     分界符。

          AA   代表模塊地址。

          TT   代表類型編碼。

          CC   代表波特率編碼。見表3

          FF    見表4

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

應用舉例：  用戶命令    $302(cr)

            模塊應答    !300F0600(cr)

說    明：!     分界符。

          30    表示模擬量輸出模塊地址為30H 。       

          00    表示輸出類型代碼。

          06    表示波特率9600 baud。

00    表示數據格式為工程單位，禁止校驗和。

5、偏移校準命令

說    明：校準模塊通道N的輸出值零點偏移。

命令格式：$AA1N(cr)

參數說明：$     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

1                  表示偏移校準命令。

N     通道代號 0～1

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：! AA (cr)    命令有效。

          ?AA(cr)    命令無效或非法操作。

參數說明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令無效。

          AA   代表模塊地址

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：產品出廠時已經校準，用戶無需校準即可直接使用。

當對一個模擬量輸出模塊校準時，先校準偏移命令后，再校準增益。          

在校準時，模擬量輸出模塊需在要校準的通道上連上萬用表監測輸出信號，通過命令集第一條命令來設置模擬量輸出，調節到萬用表里顯示的輸出信號為零點值，然后輸入校準偏移命令，具體校準方法請看校準模塊章節。

假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

應用舉例：  用戶命令    $2310(cr)

            模塊應答    !23(cr)

說    明：對地址23H模塊的通道0進行偏移校準。

6、增益校準命令

說明：校準模塊通道N的輸出值滿度增益。

命令格式：$AA0N(cr)

參數說明：$     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

0                  表示增益校準命令。

N     通道代號 0～1

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AA(cr)    命令有效。

          ?AA(cr)    命令無效或非法操作。

參數說明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令無效。

          AA   代表模塊地址

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：產品出廠時已經校準，用戶無需校準即可直接使用。

當對一個模擬量輸出模塊校準時，先校準偏移后，再校準增益。

在校準時，模擬量輸出模塊需在要校準的通道上連上萬用表監測輸出信號，通過命令集第一條命令來設置模擬量輸出，調節到萬用表里顯示的輸出信號為滿度值，然后輸入校準增益命令，具體校準方法請看校準模塊章節。

假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

應用舉例：  用戶命令    $2300(cr)

            模塊應答    !23(cr)

說    明：對地址23H模塊的通道0進行增益校準。

7、讀模塊名稱命令

說明：對指定一個模擬量輸出模塊讀模塊名稱。

命令格式：$AAM(cr)

參數說明：$     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          M    表示讀模塊名稱命令  

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AA(ModuleName)(cr)     命令有效。

?AA(cr)   命令無效或非法操作

參數說明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令無效。

          AA   代表輸出模塊地址。

          (ModuleName) 模塊名稱可以為IBF21、IBF31或IBF71等等，代表你使用的模塊型號         

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

應用舉例：  用戶命令    $08M(cr)

            模塊應答    !08WJ31 (cr)

說    明：在地址08H模塊為IBF31。

8、通道N的模擬量輸出值回讀命令

說    明：模擬量輸出模塊通道N模擬輸出值回讀，上電輸出值回讀。

命令格式：$AADN(cr)

參數說明：$     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          D     表示模擬量輸出值回讀命令。

          N     通道代號 0或1

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AA(data)(cr)    命令有效。

          ?AA(cr)         命令無效或非法操作。

參數說明：!     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          (data) 代表回讀到的通道N輸出的模擬量數據。數據格式可以是工程單位，FSR的百分比，16進制補碼。詳細說明見命令集第3條。         

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。         

應用舉例：  用戶命令    $23D0 (cr)

            模塊應答    !23+04.632 (cr)

說    明：地址23H模塊上通道0的當前的輸出值是 +04.632mA（數據格式是工程單位）。

9、設置通訊協議命令

說明：設置模塊的通訊協議為命令集定義的字符協議或者Modbus RTU協議。

命令格式：$AAPV(cr)

參數說明：$     分界符。

          AA   模塊地址，取值范圍 00～FF(十六進制)。

          P    表示設置通訊協議命令

          V    協議代號，可為0或1

                0：命令集定義的字符協議

                1：Modbus RTU協議               

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

應答格式：!AA(cr)   命令有效。

?AA(cr)   命令無效或非法操作

參數說明：!     分界符，表示命令有效。

          ?     分界符，表示命令無效。

          AA   代表輸出模塊地址。                

          (cr)   結束符，上位機回車鍵（0DH）。

其他說明：假如語法錯誤或通訊錯誤或地址不存在，模塊不響應。

          設置通訊協議命令必須在缺省狀態下才會有效。

應用舉例1： 用戶命令    $00P1(cr)

            模塊應答    !00 (cr)

說    明： 設置通訊協議為Modbus RTU協議。

應用舉例2： 用戶命令    $00P0(cr)

            模塊應答    !00 (cr)

說    明： 設置通訊協議為命令集定義的字符協議。

輸出范圍和數據格式：

模擬量輸出模塊使用了3種數據格式：

 00：工程單位(Engineering Units)

 01：滿刻度的百分比(% of FSR)

 10：16進制的補碼(Twos complement)

表4   輸出范圍和數據格式

應用舉例：

1、輸出范圍為A4: 4~20mA，設置輸出為4 mA，命令如下：

工程單位           用戶命令    #010+04.000(cr)

滿刻度的百分比     用戶命令    #010+020.00(cr)

16進制的補碼       用戶命令    #010333(cr)

2、輸出范圍為U1: 0~5V，設置輸出為3V，命令如下：

工程單位           用戶命令    #010+3.0000(cr)

滿刻度的百分比     用戶命令    #010+060.00(cr)

16進制的補碼       用戶命令    #010999(cr)

 校準模塊：

產品出廠時已經校準，用戶無需校準即可直接使用。

使用過程中，你也可以運用產品的校準功能來重新校準模塊。在校準時，模塊需要使用一個高精度萬用表來監測模塊的輸出。

為了提高校準精度，建議使用以下設備來校準：

1、一個5位半或更高精度的電壓/電流測量儀表監測輸出信號的準確性

校準過程

              1. 選擇要校準的輸出通道，按照模塊的輸出范圍接上對應的電壓或電流測量儀表。 

              2. 設置模擬量輸出模塊需要校準的通道輸出零點信號，通常為0mA、4mA或0V等。通過命令集第一條命令來設置模擬量輸出，調節到測量儀表里顯示的輸出信號為零點值。

              3. 待信號穩定后，向模擬量輸出模塊發送 偏移校準 $AA1N 命令(N代表當前正在校準的通道代號，0或1)。

              4. 設置模擬量輸出模塊需要校準的通道輸出滿度信號。通過命令集第一條命令來設置模擬量輸出，調節到測量儀表里顯示的輸出信號為滿度值。

              5. 待信號穩定后，向模擬量輸出模塊發送增益校準 $AA0N 命令(N代表當前正在校準的通道代號，0或1)。

6. 校準完成

Modbus RTU 通訊協議：

模塊出廠默認協議為字符通訊協議，如果需要將模塊設置為Modbus RTU通訊協議，請按以下步驟設置：

1、  將INIT引腳（第8腳）和GND引腳（第7腳）短接。

2、  正確連接電源線和通訊接口線。

3、  接通電源，模塊自動進入缺省狀態，通訊地址為00，波特率為9600。

4、  等待1分鐘，模塊初始化。

5、  發送命令$00P1(cr)，檢查應答，如果為!00 (cr)則設置成功。

6、  關閉電源，斷開INIT引腳和GND引腳之間的連接。

7、  模塊已經成功設置為Modbus RTU通訊協議方式。

模塊支持的Modbus功能碼有03和06。Modbus數據內容與輸出的對應關系請參看表4，與字符協議的數據格式為16進制的補碼時相同。

寄存器說明：

可以安裝在標準DIN35導軌上

保修：

本產品自售出之日起兩年內，凡用戶遵守貯存、運輸及使用要求，而產品質量低于技術指標的，可以返廠免費維修。因違反操作規定和要求而造成損壞的，需交納器件費用和維修費。