分布式数据采集与控制系统 内容 分布式采集系统介绍 - 现场总线 - 基于RS-485的数据采集系统(ADAM-4000/5000) - 基于工业以太网的数据采集系统(ADAM-6000/5000TCP) - 基于无线以太网的数据采集系统(ADAM-6000W) 功能使用 - ADAM-4000/5000的接线方法 - ADAM Utility的功能及使用 - 初始化功能的使用(init*) - 波特率和地址的设置方法 - ADAM的通信协议----ASCII命令 - ADAM的通信协议----Modbus协议 - OPC Server 使用经验分享 - RS-485的通信距离 - 二线制变送器和AI模块的接线方法 - 使用Modbus协议的注意事项 - ADAM的ASCII命令返回错误 - DO输出集电极开路的接线方法 - 编程方式 第一讲 分布式数据采集控制系统 为什么使用分布式数据采集系统? 集中式采集控制系统 1. 2. 现场进行数据采集、处理和控 制 实时性高,但满足不了远端访 问的需求 分布式数据采集控制系统 1. 现场设备进行数据采集,转换为数字信号,经 由现场总线上传至上位机,经上位机进行数据 处理后,对现场设备进行控制。 2. 能对多个现场设备进行远程监控,维护 常用的几种传输方法 RS485/422/232 Ethernet WLAN Profibus Simens CAN Device net Rockwell/AB/OMRON modbus Modicon … 分布式控制系统的产品 485总线------ADAM4000 & 5000/485: ¾ ADAM4000&5000/485基于RS-485总线 ¾ ADAM4000是单一功能模块,应用在分散、采集点数较少的 场合,部分支持Modbus协议 ¾ ADAM5000/485有底板和插槽,可配用不同功能的模块,应 用在整体分散、采集点数局部集中的场合 工业Ethernet----ADAM6000 & 5000/TCP: ¾ ADAM6000& 5000/TCP基于工业以太网,采用 Modbus/TCP协议 WLAN------ADAM6000W: ¾ ADAM6000W Wireless I/O Modules ,采用Modbus/TCP 协议 串行通信方式 异步串行通信: RS232 RS422 RS485 同步串行通信 Unbalanced Transmission (RS-232) Low Noise Immunity Short Transmission Distance Low Transmission Speed Single-Ended Driver Single-Ended Receiver Signal Voltage Balanced Transmission (RS-422/RS-485) Noise & Cross Talk Rejection Long Transmission Distance High Transmission Speed Differential Driver Cross Talk Signal Voltage VCM Differential Receiver RS-232与RS-422/RS-485比较表 Standard RS-232-C RS-422 RS-485 数据传输方式 Single-Ended Differential Differential No. of Drivers 1 Driver 1 Driver 1 Driver No. of Receivers 1 Receiver 10 Receivers 32 Receivers Range 15 m 1200 m 1200 m Maximum Data Rate 19200 baud 10 Mbaud 10 Mbaud Transmission Mode Full Duplex Point-to-Point Full Duplex Point-to-Point Half Duplex Multi-drop 为什么采用两线制485总线 Differential 1 Driver and 32 Receiver Long range and high Data Rate Saving wiring cost Easy to Install and Maintain Repeater RT RT 485总线 RX TX Device 0 RX TX Device 31 32 Driver/Receiver RX TX Device 0 RX TX Device 31 32 Driver/Receiver 两线制485总线的布线 主机 从机1 从机2 主机 从机n 从机1 从机2 从机n ADAM4000模块 -------特点 • 内置16位微处理器 • 远程可编程输入范围 通过在主机上输入命令,可以远程配置模块参数,勿需物理性调节。 • 内置看门狗 可以自动复位模块,减少维护需求 • RS-485网络配制 仅需两根导线就可以通过RS-485网络与控制主机进行通信,支持热插拔。基 于ASCII码的命令/响应协议可确保与任何计算机系统兼容,并支持任何高级语 言编程。 • 面板、导轨安装 • 电源要求 • 环境 安装、配置灵活方便 未调理+10V--+30V,电源反向保护 工作温度:-10度~70度 储存温度:-25度~85度 湿度:5%~95%无凝结 ADAM4000模块 ------通信 • RS-485(2线)到主机 • 通信速率:1200,2400,4800,9600,19200,38400, 57600,115200bps • 最远通信距离:1.2公里 • 电源和通信LED指示 • ASCII命令/响应协议 • 带有校验和的通信错误检查 • 异步数据格式:1-8-1-N • 每个串口最多可连接256个模块 可热插拔 • RS-485通信线上浪涌保护 • 通信看门狗功能 ADAM4000模块 ------分类 COMM 以太网 串行 光纤 USB Controller Digital I/O Analog Input Analog Output Counter /Freq ADAM-4080 ADAM-4021 ADAM-4500 ADAM-4050 ADAM-4011/4011D ADAM-4080D ADAM-4024 ADAM-4012 ADAM-4051 ADAM-4501 PID:ADAM-4022T ADAM-4052 ADAM-4013 ADAM-4053 ADAM-4015/4015T ADAM-4055 ADAM-4016 ADAM-4056S ADAM-4017/4017+ ADAM-4056SO ADAM-4018/4018+/4018M ADAM-4060 ADAM-4019+ ADAM-4068/4069 ADAM-4000 模拟量输入模块 COMM Controller DI/DO AI AO C/F 特点: • 16位AD转换器 • 输入信号可接收电压、电流、热电偶、热电阻信号 • 能够将模拟量信号转换为各种格式,如工程单位、 满量程百分比、二进制补码或电阻。 • 可编程报警输出 型号: ADAM4011:热电偶输入模块 ADAM4012:模拟量输入模块 ADAM4013:热电阻输入模块 ADAM4015:6路热电阻输入模块 ADAM4016:应变片输入模块 ADAM4017/4017+:8路模拟量输入模块 ADAM4018/4018+: 8路热电偶输入模块 ADAM4018M: 8路模拟量输入数据记录器 (128KB Flash,38000采样点) • ADAM4019/4019+:8路通用模拟量热电偶输入模块 • • • • • • • • ADAM-4000 模拟量输出模块 COMM Controller DI/DO AI AO C/F ADAM4021 ADAM4024 12bit DA 转换器 输出0-10V/0-20mA/4-20mA 12bit DA 转换器 4路DA输出 0-10V/0-20mA/4-20mA 4路DI输入 ADAM4000 数字量输入/输出模块 COMM Controller DI/DO AI AO C/F 型号: ADAM-4050 ADAM-4051 ADAM-4052 ADAM-4053 ADAM-4055 ADAM-4056S/4056SO ADAM-4060/4068/4069 Note: • 输入/输出通道 • 输入:干节点/湿节点电压输入范围 • DO输出: 驱动能力 (TTL/集电极开路/源输出/汇输出等) • 继电器输出:触点的输出电压/功率 • LED指示灯 ADAM-4000 计数/计频模块 COMM ADAM4080/4080D Controller DI/DO AI AO C/F 2个32位计数器通道 1个可编程定时器 输入频率:5HZ~50KHZ 计数/计频 TTL/隔离输入 ADAM4000 通信模块 COMM 以太网 以太网到RS232/485/422串 ADAM4571:1端口 ADAM4570:2端口 行数据网关 Controller 串行 DI/DO AI 光纤 RS422/485中继器 ADAM4510/4510S RS232到RS422/485转换器 ADAM4520/ADAM4521 /ADAM4522 光纤到RS232/485/422串行 数据网关 ADAM4541/4542+ AO USB C/F USB到RS232/485/422 转换器 ADAM4561 ADAM-4500/4501 通信控制器 COMM Controller DI/DO AI AO Hardware Spec. - CPU: 80188 CPU,16bit Flash ROM:256KB(170KB for user) SRAM:256KB(234KB for user) Watch dog COM1:RS232/RS485 COM2:RS485 Program download port(RS232) Software Spec. C/F - OS: ROM-DOS - Programmable Tool: High level language,such as C,C++ - RS232编程口 ADAM-4500/4501 RS485/Ethernet Remote I/O ADAM-4100系列 模块 新产品. – – ADAM-4117 ADAM-4118 ADAM-4150 ADAM-4168 新特性. 宽温度范围:-40-85度 更强的保护:1KV Surge Input,4KV EFT and High ESD Protection – 宽电压输入:+10 and +48 VDC. – LED Display: status and also allow reading the addres – Firmware online update - – 支持两种协议 新 ADAM5000 系列 485总线: 工业以太网总线: ADAM-5000/485 ADAM-5000/TCP ADAM-5000E ADAM-5000 的组成 Status display: 由主机和模块两部分 组成 RS-485 port LED(Power),RED LED(RUN), Green LED(TX), Orange LED(RX),Yellow connector RS-485 port connector(针 型DB9) (孔型DB9) ADAM-5000 network address DIP switch Power supply Analog Input/Output RS-232 port Connector (孔型DB9) RS-485 port connector Digital Input/Output Counter/Frequency 为什么ADAM-5000 ? Multi-channel Solution Faster Communication Speed(可达 115.2Kbps) Watchdog Supervisory 3-way Isolation ADAM-5000特点 Flexible Multi-channel Solution 3-way Isolation RS-485 Watchdog Timer 115.2 Kbps Programmable I/O Range WatchDog的功能 Automatically Reset ADAM-5000 Microprocessor After System Failure Reduce Maintenance Reset 三端隔离 -- I/O, Power and Communication RS-485 I/O I/O I/O I/O In/Out In/Out In/Out In/Out Processor Power 现场 RS-232功能 Field Configuration & Diagnosis RS-232 ADAM-5000 的I/O模块 – •模拟量输入模块 – – – – •模拟量输出模块 •数字量输出模块 – – – – – – •继电器输出模块 •计频/计数器模块 – – ADAM-5013 -- 3 RTD, Isolated, 10 Hz (Total) ADAM-5017 -- 8 AI, Isolated, 10 Hz (Total) ADAM-5017H -- 8AI, Isolated, 8k Hz (Total) ADAM-5017UH – 8AI,Isolated,200KHZ(Total) ADAM-5018 -- 7 T/C, Isolated, 10 Hz (Total) ADAM-5024 -- 4 AO, Isolated ADAM-5050 -- 16 Universal DIO (Switch Select) ADAM-5051/S/D -- 16 DI ADAM-5052 -- 8 Isolated DI ADAM-5055S – 8DO/8DI Isolated With LED ADAM-5056/S/SO -- 16 DO ADAM-5060/5068/5069 – 6/8 Relay Output ADAM-5080 -- 2 + 2 Up/Down Counters, Isolated ADAM4000 & 5000/485 网络 #04 #02 #05 ADAM4000 RS-232 ADAM4000 RS-485 System 转换器 #03 #01 #AA #33 中继器 #32 为什么使用工业以太网通讯? 工业控制的发展和需求: 工业以太网的优点: 1. 实时性 采用快速交换式以太网技术,全双工通信,网速高 1.向分布化\智能化控制方向发展 2.现有的现场总线满足不了需求 (CANBUS, RS485) 现场的数据采集设备,已经能够把 现场的数据采集和显示。可是如果 我在办公室,我的计算机连接在网 络上,我可以上网,可以轻松地查 找我想要的信息,可以方便地和别 人交换信息。可是……我却不能查 看我的工厂车间的现场数据。 2. 透明的 TCP/IP协议 灵活,开放, 3. 现场总线协议与Ethernet TCP/IP整合 (Modbus/TCP) 4. 资源共享:Cable,connector,switch,Software 5. 数据通信量大 6. 易于安装,兼容性好 ADAM-6000模块 ADAM-6000产品线 Analog Input ADAM-6015 ADAM-6017 ADAM-6018 ADAM-6022 Analog Output ADAM-6024 Digital I/O ADAM-6050 ADAM-6051 ADAM-6052 ADAM-6060 ADAM-6066 Network Controller ADAM-6510 ADAM-6520 ADAM-6521 ADAM-6541 ADAM-6542 ADAM-6500 - Comm. Controller - Win CE.NET - RS-232 x 3 - RS-485 x 1 - 32MB CF - Modbus/TCP ADAM-6000模块特点 Common Spec. Networking – 10/100 Mbps Ethernet – TCP/IP, UDP, Modbus/TCP – Web Page Environment – Operating temp.: -10 ~ 70 OC – Humidity: 5% - 95% – Unregulated 10 - 30 VDC – Protected against power reversal Smart I/O – DI: Latch, 1KHz Event Counter – DO: Delay, Pulse Output – AI: Max/Min/Ave. calculation Multi-channel/Multi-range – AO Unique Advantages: UDP Data Stream broadcasting TCP Communication UDP Communication More More up to 5ms Request/Response Heavy Loading 50ms ~ 7 days Broadcast ¾ Reduce PC Loading ¾ Saving ADAM-5000/TCP Resource Unique Advantages: Alarm Trigger & Broadcast ! ! Sometimes, We only need Important message! ! ! ! ! Digital Output Alarm Action ADAM-6000模块的Smart I/O功能 Digital Input Digital Output ADAM -6000通信控制器 ADAM-6000通信控制器 Controller ADAM-6500 Communication Controller Free download Embedded VB, VC++ for programming Digital I/O Analog Input Analog Output Hardware Spec. - CPU: StrongARM CPU RS-232*3 / 485 * 1 10/100 M base-T * 1 32 MB Compact Flash Isolation 1500 VRMS Software Spec. Video Input Internet - Ethernet Download Control Program ADAM-6000 I/O Win CE.NET inside OS: Windows CE.NET Programmable tool: Embedded VB, VC++ COMM protocol: Modbus/TCP Device driver supported: ADAM-4000/5000 ADAM-6500 Remote I/O ADAM-5000/TCP Ethernet (Modbus/TCP) ADAM-5000/TCP Ethernet to Modbus /RTU Data Gateway Up to 32 nodes ADAM-4572 Ethernet to Modbus Data gateway ADAM-4000 ADAM-5510KW ADAM-5510Series Modbus Meter 3’rd party Modbus Device ADAM-6000W 无线Web模块 - Seamless Seamless Mobile Mobile Monitoring Monitoring Solution Solution ADAM-6050W 18-ch iso. DI/O Module I/O Type: 12 DI & 6 DO Digital Input: Dry Contact Digital Output: Open Collector to 30 V 200 mA ADAM-6051W 16-ch iso. DI/O Module I/O Type: 12 DI / 2 DO / 2 Counter Digital Input: Dry Contact Digital Output: Open Collector to 30 V200 mA Counter: Maximum Count 4,294,967,285 Frequency Mode: 0.3 ~ 1000 Hz max. Counter Mode: 5000 Hz max. ADAM-6060W 6 DI / 6 Relay Module I/O Type: 6 Relay & 6 DI Relay Output (Form A) Contact rating: AC120V @ 0.5A, DC30V @ 1A Digital Input: Dry Contact 第二讲 功能使用 ADAM-4000/5000的接线方法(一) Using ADAM-4520, you will need: – – – – ADAM-4520 DB-9 direct through cable 24V DC power supply 24 AWG twisted pair cable (3) (1) (2) (4) ADAM-4000/5000的接线方法(二) Open the shell of ADAM-4520, you will find two dip-switch: – – SW1, used to set the data bit of serial communication, SW2, used to set the baud rate on both 232 and 485 side. ADAM-4000/5000的接线方法(三) Daisy Chain 终端电阻 Notice : Used when the wiring distance is long. ADAM Utility功能及使用 ADAM-4000-5000 Utility: 用于ADAM-4000/5000 配置ADAM模块的地址、波特率、输入/输出范围、协议等 测试模块的各种功能 对AI和AO模块进行校准 ADAM-5000TCP-6000 Utility: • 用于ADAM-6000/5000TCP/6000W • 配置ADAM模块的IP地址、输入/输出范围等 • 测试模块的各种功能 • 对AI和AO模块进行校准 ADAM Utility功能及使用 选中COM1或COM2,点击工具栏快捷键search: ADAM Utility功能及使用 搜到模块后,点击模块,进入测试/配置界面: ADAM Utility功能及使用 General Setting – Address: It should be unique in RS-485 network – Firmware Ver.: Show the current version of ADAM-4017 – Input Range: It’s overall input range for all channels – Integration time: Used to fit the frequency of AC power supply ADAM Utility功能及使用 Data Area – All the data will be shown in this area – User can enable/disable the channels by checking the box in front of channel – It is recommended to use the battery to verify the module 初始化状态(init*) 将模块的init*和GND短接 重新上电,进入模块的初始化状态,Baud:9600 /Add:0 启动Utility,重新搜索 可以看到,(*)的标志。 此时可以配置模块的波特率, Checksum,Calibration等。 波特率和地址的设置 ADAM-4000模块,波特率和地址均由Utility软件设置 ADAM-5000模块,波特率由Utility软件设置,地址由拨码开关设置 ADAM-6000/5000TCP模块,IP地址由Utility软件设置 ADAM的通信协议--ASCII命令 ADAM模块的通讯协议:ASCII命令、Modbus/RTU、Modbus/TCP ASCII命令:研华提供了一套完整的ASCII指令集,通过串口发送相应的 ASCII码,可以将485网络中的对应地址的模块通道中的数据采集上 来。 引导符 模块 地址 通道 Command : #12 0(cr) Response : >+1.4567 ADAM-4000 回车符 引导符 模块 地址 槽数 通道 回车符 Command : #05 S0 C1(cr) Response : >+4.834 ADAM-5000 ADAM ASCII命令的测试 在TOOL菜单,选择Terminal功能,弹出一个【Terminal】对 话框,用于测试命令。 常用编程语言回车符使用说明 VB:“vbCrLf” 例如: MSComm1.Output = txtSend.Text + vbCrLf VC:“\r\n”; 例如: str.Format("%s\r\n",m_strTXData); m_ctrlComm.SetOutput(COleVariant(str)) Delphi:“Chr(13)” 例如: MSComm1.Output :=Edit1.Text +Chr(13); DOS下:C语言:“0x0d” 例如: cmd[strlen(cmd)] = 0x0d; ADAM的通信协议—Modbus协议 Modbus协议简介 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协 议,控制器相互之间、控制器经由网络( 例如以太网)和其它设 备之间可以通信。 定义了一个控制器能认识使用的消息结构,制定了消息域格局和 内容的公共格式 主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从设备通信。 Modbus协议的查询--回应周期 Modbus协议的两种传输方式 控制器能设置为两种传输模式(ASCII或RTU)中的任何一种在标准的Modbus网络通信。 用户选择想要的模式,包括串口通信参数(波特率、校验方式等),在配置每个控制 器的时候,在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。 ASCII模式: 地址 功能 代码 数据 数量 数据1 ... 数据n LRC高 字节 LRC低 字节 回 车 换行 RTU模式: 地址 功能 代码 数据 数量 数据1 ... 数据n CRC高 字节 CRC低 字节 所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络,它定义了在这些网络上连续传输的 消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。 Modbus消息帧 两种传输模式中(ASCII或RTU),传输设备以将Modbus消息转为有 起点 和终点的帧,这就允许接收的设备在消息起始处开始工作,读地址分配信 息,判断哪一个设备被选中(广播方式则传给所有设备),判知何时信 息已完成。部分的消息也能侦测到并且错误能设置为返回结果。 ASCII帧 起始位 设备地址 功能代码 数据 LRC校验 结束符 1个字符 2个字符 2个字符 n个字符 2个字符 2个字符 起始位 设备地址 功能代码 数据 CRC校验 结束符 T1-T2-T3-T4 8bit n个8bit 16bit RTU帧 8bit T1-T2-T3-T4 Modbus RTU和Modbus TCP 通用 Modbus协议: Modbus协议/TCP: ADAM-4000支持Modbus RTU协议 ADAM-4015 RTD Module ADAM-4015T Thermistor Module ADAM-4017+ AI Module ADAM-4018+ /4019+ Thermocouple Module ADAM-4022T Dual loop PID Controller ADAM-4024 AO Module ADAM-4051 DI Module ADAM-4055 DI,DO Module ADAM-4056S/SO DO Module ADAM-4068/4069 Relay Output Module 设置 ADAM-4000 的 Modbus协议 设置 ADAM-4000 的 Modbus协议 Modbus 协议 Modbus 寄存器地址 通过ModBus协议读取ADAM-4000 的值 1.在说明书中查找相应模块的Modbus 寄存器地址表 DI/DO:0XXXX (00017-00033) AI/AO:4XXXX (40001-40008) 2. ADAM系列支持的功能码 01 03 05 06 15 16 使用前先进行测试 3. AI读取值 0-65535 AO设置值 0-4095 对应输入/输出范围 例如:0-100度对应0-65535 ADAM模块提供的 OPC Server ADAM OPC Server 适用于不支持Modbus协议的模块(ADAM-4000/5000) Modbus OPC Server 适用于支持Modbus/RTU协议的模块(ADAM-4000) ModbusTCP OPC Server 适用于支持Modbus/TCP协议的模块(ADAM-6000/5000TCP) ADAM ModBus OPC - 1 设置串口 属性 ADAM ModBus OPC - 2 ADAM-4017+ 0通道地址是40001 ADAM ModBus OPC - 3 第三讲 使用经验分享 ADAM-4017+/4017的区别 8-Channel Analog Input Module 8路全为差分 / 6路差分/2路单端 +/-20mA /4-20mA / 通道独立配置输入范围 / 不支持 Modbus协议 / 不支持 内置电流采样电阻(跳线可选) / 需外接电阻采集电流 初始化拨码开关 / 外部短接 +/-20mA CH0H >> CH0L >> Photo Isolation + CH5H >> CH5L >> CH6 >> CH7 >> A.GND >> - 16 Bit ADC µP RS-485 ADAM-4018+/4018/4018M的区别 8-Channel Thermocouple Input Module 8路全为差分 / 6路差分/2路单端 热电偶输入 /4-20mA / 通道独立配置输入范围 / 不支持 Modbus协议 / 不支持 内置电流采样电阻(跳线可选) / 需外接电阻采集电流 初始化拨码开关 / 外部短接 热电偶输入/电压输入/4-20mA ADAM-4018M 储存功能: 容量:38,000个采样点(128KB闪存) 储存模式:写入存储器低端并循环 记录模式:内部记录或事件记录 采样间隔:2秒-18小时 RS-485的通信距离 理论值:1200m 从站数、波特率、现场环境均会影响通信距离 信号衰减时,加中继器ADAM-4510 通信距离长时加终端电阻120欧姆 二线制变送器 和AI模块的接线方法 ADAM-4017加 125ohm电阻 使用Modbus协议的注意事项 若用户的Modbus通信软件和ADAM-4000连接不上? 1. 在ADAM-4000 Utility中察看Protocol是否是Modbus协议 2. 如果不是,将ADAM-4000模块进入init状态,设置为Modbus协议。 3. 默认的通信规约为9600/8/N/1,察看波特率、校验等。 4. 用通用的Modbus调试软件进行调试,比如Modscan。 5. Modbus协议的寄存器地址、功能码等是否支持。 … ADAM的ASCII命令返回错误 若ADAM的ASCII命令返回错误比如“TimeOut”,“?”等 1. 2. 3. 4. 模块不能在init状态1. 用$AAM(CR)测试,AA为模块的地址,例如$01M(CR)。 (CR)回车是否正确 命令格式是否正确 DO输出集电极开路的接线方法 +Vs +5VDC 10K Digital Input Input + SSR AC Digital Output - R2 Digital Input Digital Output (Open Collector) ADAM-4000/5000/6000模块的 编程方式 ¾ VB/VC下直接串口/Socket编程 ¾ VB/VC下调用dll驱动函数 ¾ Vstudio.net下Softwire软件编程 ¾ Labview下调用OPC Server/研华的驱动/直接串口编程 ¾ 组态软件通过Modbus协议 ¾ 组态软件通过OPC Server ¾ 其它设备和ADAM模块的连接编程 Q&A 研华科技-您值得信赖的伙伴