溫度采集模塊的介紹及組態(tài)

張志平，郭 佳

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江銅貴溪冶煉廠的閃速爐、陽極爐、傾動(dòng)爐、側(cè)吹爐等各式爐體都要通過銅水套進(jìn)行冷卻，銅水套的出口冷卻水溫度是監(jiān)控爐體溫度的重要參數(shù)，是爐體運(yùn)行狀況是否良好的重要判斷依據(jù)。一二系列閃速爐冷卻水溫度檢測點(diǎn)高達(dá)六百多個(gè)，而DCS的每塊RTD 卡只有八個(gè)通道。如果所有冷卻水電阻直接用電纜連到DCS 控制柜的RTD 卡上，那么所需的RTD 卡大概需要90塊卡件，同時(shí)還需要增加控制柜的數(shù)量。所需設(shè)備的成本費(fèi)用很高。而用24 通道的溫度信號(hào)采集模塊，則只需要30 個(gè)采集模塊，安裝在現(xiàn)場與DCS 通訊，可以大大減少電纜、RTD 卡件、控制柜的數(shù)量，壓縮成本費(fèi)用。

1 WYM1323溫度采集模塊介紹

1.1 溫度采集模塊說明

WYM1323 溫度采集模塊是針對(duì)電力、冶金、化工、石化、環(huán)保、供水、消防等各個(gè)行業(yè)中需要分布式數(shù)據(jù)采集的場合研發(fā)。被大多數(shù)系統(tǒng)集成商、自動(dòng)化公司和研究所采用，是具有極高性價(jià)比、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集模塊。WYM1323 溫度采集模塊可單獨(dú)使用，也可以進(jìn)行擴(kuò)展，通過MODBU_RTU 協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)通信。其外形如圖1 所示。

圖1 WYM1323 溫度采集模塊

1.2 功能特點(diǎn)及原理說明

WYM1323 溫度采集模塊為24 路熱電阻、熱電偶等采樣，可連接電阻（0R～500R、0R～4000R、Cu50、Cu100、Pt100、Pt1000）、電壓（0mV～100mV）、熱電偶（B、E、J、K、N、R、S、T）。兩路隔離RS485 通信口，支持MODBUS_RTU 協(xié)議，通訊參數(shù)可用戶設(shè)置。

WYM1323 模塊采用16 位超低功耗單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理單元，A/D 轉(zhuǎn)換部分采用高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7794。系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)，體積小巧。

2 通信協(xié)議說明

WYM1323模塊采用MODBUS_RTU協(xié)議，該協(xié)議是開放的，支持該協(xié)議的廠家眾多，協(xié)議本身也非常簡單。不需要專門的芯片或協(xié)議棧。

2.1 MODBUS 協(xié)議簡介

MODBUS 協(xié)議是MODICOM 公司開發(fā)的一個(gè)有很多廠商支持的開放協(xié)議，Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信[1]。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有了它不同廠商的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。

2.2 在Modbus網(wǎng)絡(luò)上傳輸

標(biāo)準(zhǔn)的Modbus 接口是使用RS232C 兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)。控制器能直接或經(jīng)由Modbus 組網(wǎng)[2]。控制器通信使用主/從技術(shù)，即僅主設(shè)備能初始化傳輸查詢。其它從設(shè)備根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。

主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回消息作為回應(yīng)。如果是以廣播方式查詢，則不做任何回應(yīng)。Modbus 協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測域[3]。

從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus 協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生錯(cuò)誤或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去[4]。

2.3 在其它類型網(wǎng)絡(luò)上傳輸

在其它類型網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對(duì)等技術(shù)通信，故任何控制器都能初始化和其它控制器的通信。這樣在單獨(dú)的通信過程中，控制器既可以作為主設(shè)備也可以作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道允許同時(shí)發(fā)生的多個(gè)傳輸進(jìn)程[5]。

在消息位，Modbus 協(xié)議仍提供了主/從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對(duì)等”的。如果控制器發(fā)送消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。

2.4 支持的命令

該模塊所支持的功能碼主要包括03 讀取保持寄存器(Read Holding Registers)、04 讀取輸入寄存器(Read Input Registers)和06 重置單個(gè)寄存器(Reset Single Registers)等。

2.4.1 讀保持寄存器

功能碼：03/06/10；數(shù)據(jù)地址范圍：40011～40062；說明：讀取保持寄存器的值；讀取的是16 位整數(shù)或者無符號(hào)整數(shù)。數(shù)據(jù)定義如表1 所示。

表1 讀取保持寄存器數(shù)據(jù)定義

寫保護(hù)寄存器（40011）用于保護(hù)40012 ～40062 數(shù)據(jù)被非法改寫。要改寫40012 ～40062 的數(shù)據(jù)，先寫40011 的值為54321，之后再改寫后面的寄存器，之后按重啟鍵重啟模塊。如要恢復(fù)出廠設(shè)備可以按重置鍵，設(shè)備會(huì)重啟并恢復(fù)至出廠狀態(tài)，此時(shí)設(shè)備地址為1，通信速率為9600bps。

2.4.2 讀輸入寄存器

功能碼：04；數(shù)據(jù)地址范圍： 30001 ～30024 說明：讀取輸入數(shù)據(jù)，讀出值為16 位整數(shù)，讀出數(shù)/10=溫度值；數(shù)據(jù)定義如表2 所示：

表2 讀取輸入寄存器數(shù)據(jù)定義

3 溫度采集卡的組態(tài)

3.1 溫度采集卡與筆記本電腦的通訊

溫度采集卡和筆記本電腦通過RS-232/485 串口轉(zhuǎn)換器連接，在筆記本電腦中安裝度Modscan32 文件，打開計(jì)算機(jī)的設(shè)備管理器找到相應(yīng)的端口如圖2 所示：

圖2 Modscan32 設(shè)備管理器

找到COM3 串行端口，再打開Modscan32 文件，選擇COM3端口進(jìn)行連接。連接后筆記本電腦才能和溫度采集卡正常通訊。如圖3 所示：

圖3 設(shè)備連接端口

3.2 溫度采集卡參數(shù)的組態(tài)

通過與電腦的連接通訊后，我們可以對(duì)溫度采集卡進(jìn)行一些參數(shù)的修改，通過03 命令可以讀取溫度采集卡的各通道的溫度傳感器類型，這個(gè)參數(shù)可以修改，可以對(duì)各種類型溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其讀取參數(shù)如圖4 所示：

圖4 各通道傳感器類型參數(shù)

圖4 中溫度采集卡地址40015～40038 為1～24 通道的溫度傳感器參數(shù)。第一通道號(hào)為40015，其后面括號(hào)里的00011 表示傳感器類型是K 偶。溫度傳感器的參數(shù)代碼為：電阻500R 為00001、4000R 為00002、Cu50 為00003、Cu100 為00004、Pt100 為00005、Pt1000 為00006；電壓信號(hào)(0mV～100mV)為00007；熱電偶B偶 為00008、E 偶 為00009、J 偶 為00010、K 偶 為00011、N 偶 為00012、R 偶為00013、S 偶為00014、T 偶為00015.先寫40011 的值為54321 才能修改通道傳感器類型。

地址40039～40062 為1～24 通道的溫度校準(zhǔn)系數(shù)，如果所測溫度偏高或偏低可以調(diào)整該通道的溫度校準(zhǔn)系數(shù)值如圖5 所示：

圖5 1～24 通道校準(zhǔn)系數(shù)

4 結(jié)語

WYM1323 溫度采集模塊在貴冶已使用多年，工作穩(wěn)定，使用簡單方便，對(duì)于溫度點(diǎn)集中且多的地方完全可以用WYM1323模塊替代DCS 的RTD 和TC 卡件，節(jié)約成本的同時(shí)方便檢修人員排除故障。不僅對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，相應(yīng)的WYM1311 模塊還可以0-24mA 的模擬量信號(hào)進(jìn)行集中采集再與DCS 通訊，可以大力進(jìn)行推廣運(yùn)用。