深圳市贝福科技有限公司
模拟信号4-20mA转RS-485/232，数据采集A/D转换模块
产品特点：
● 模拟信号采集，隔离转换 RS-485/232输出
● 采用12位AD转换器，测量精度优于0.1%
● 通过RS-485/232接口可以程控校准模块精度
● 信号输入 / 输出之间隔离耐压3000VDC
● 宽电源供电范围：8 ~ 32VDC
● 可靠性高，编程方便，易于应用
● 标准DIN35导轨安装，方便集中布线
● 用户可编程设置模块地址、波特率等
● 支持Modbus RTU 通讯协议
● 低成本、小体积模块化设计
典型应用：
● 信号测量、监测和控制
● RS-485远程I/O，数据采集
● 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
● 工业现场信号隔离及长线传输
● 设备运行监测
● 传感器信号的测量
● 工业现场数据的获取与记录
● 医疗、工控产品开发
● 4-20mA或0-5V信号采集
产品概述：
产品实现传感器和主机之间的信号采集，用来检测模拟信号。IBF系列产品可应用在 RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA / 0-5V信号测量、监测和控制，0-75mV，0-100mV等小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。
产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信。每个串口最多可接255只模块，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。
图2 模块内部框图
IBF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。
产品按工业标准设计、制造，信号输入 / 输出之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。工作温度范围- 45℃～ 85℃。
功能简介：
信号隔离采集模块，可以用来测量一路电压或电流信号，
12位采集精度，产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。
具体电流或电压输入量程请看产品选型。
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；通讯网络最长距离可达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：
IBF - U(A)□ – □
输入电压或电流信号值 通讯接口
U1：0-5V A1：0-1mA 485： 输出为RS-485接口
U2：0-10V A2：0-10mA 232： 输出为RS-232接口
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：用户自定义 A8：用户自定义
选型举例1： 型号：IBF A4-485 表示4-20mA信号输入，输出为RS-485接口
选型举例2： 型号：IBF U1-232 表示0-5V信号输入，输出为RS-232接口
通用参数：
(typical @ 25℃，Vs为24VDC)
输入类型： 电流输入 / 电压输入
精 度： 0.1%
温度漂移： ±30 ppm/℃ (±50 ppm/℃, 最大)
输入电阻： 50Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输入)
100Ω (0-10mA/0-±10mA电流输入)
1KΩ (0-1mA/0-±1mA电流输入)
大于1MΩ(电压输入)
带 宽： -3 dB 10 Hz
转换速率： 10 Sps
共模抑制(CMR)： 120 dB（1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz）
常模抑制(NMR)： 60 dB （1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz）
输入端保护： 过压保护，过流保护
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 最大
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1W
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： 输入 / 输出 之间： 3KVDC，1分钟，漏电流 1mA
其中输出和电源共地。
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：
引脚 |
名 称 |
描 述 |
引脚 |
名 称 |
描 述 |
1 |
PW |
电源正端 |
7 |
IN |
模拟信号输入正端 |
2 |
GND |
电源负端 |
8 |
IN- |
模拟信号输入负端 |
3 |
INIT |
初始状态设置 |
9 |
NC |
空脚 |
4 |
D |
RS-485信号正端 |
10 |
NC |
空脚 |
5 |
D- |
RS-485信号负端 |
11 |
NC |
空脚 |
6 |
GND |
电源负端，数字信号输出地 |
12 |
NC |
空脚 |
图3 模块接线图
初始化模块：
所有的模块，如果使用 RS-485网络，必须分配一个独一无二的地址代码，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块地址。可以在接好模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改模块的地址。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，必须让模块先进入缺省状态，否则无法修改。
让模块进入缺省状态的方法：
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。
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，一次只指挥一个模块。
命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)
(Leading code) 首码是命令中的第一个字母。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, 如果下面没有指定，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、读测量数据命令
说 明：以当前配置的数据格式，从模块中读回模拟输入端的测量数据。
命令格式：#AA(cr)
参数说明：# 分界符。十六进制为23H
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。
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
应答格式：>(data)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：> 分界符。十六进制为3EH
(data) 代表读回的数据。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2条。十六进制为每个字符的ASCII码。
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
其他说明：假如格式错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。如果你使用的串口通讯软件输入不了回车键字符，请切换到十六进制格式进行通讯。
应用举例： 用户命令（字符格式） #01(cr)
模块应答（字符格式） > 16.000 (cr)
（十六进制格式） 3E2B31362E3030300D
说 明：在地址01H模块上输入是（数据格式是工程单位）： 16.000mA
2、配置模块命令
说 明：对一个模块设置地址，输入范围，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)。
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。 产品必须设置为00。
CC 用16进制代表波特率编码。
波特率代码 |
波特率 |
04 |
2400 baud |
05 |
4800 baud |
06 |
9600 baud |
07 |
19200 baud |
08 |
38400 baud |
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。
Bit7 |
Bit 6 |
Bit 5 |
Bit 4 |
Bit 3 |
Bit2 |
Bit 1 |
Bit 0 |
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)
(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 代表输入模块地址
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
其他说明：假如你第一次配置模块，AA=00、 NN等于新的地址。假如重新配置模块改变地址、输入范围、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。
假如格式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，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。
3、读配置状态命令
说 明： 对指定一个模块读配置。
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 代表输入模块地址。
TT 代表类型编码。
CC 代表波特率编码。见表2
FF 见表3
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
其他说明：假如格式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 $302(cr)
模块应答 !300F0600(cr)
说 明：! 分界符。
30 表示模块地址为30H 。
00 表示输入类型代码。
06 表示波特率9600 baud。
00 表示数据格式为工程单位，禁止校验和。
4、偏移校准命令
说 明：校准一个输入模块的偏移。
命令格式：$AA1(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。
(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 代表输入模块地址
(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。
当对一个模块校准时，先校准偏移命令后，再校准增益。
在校准时，模块需在要输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如格式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 $231(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明：对地址23H模块进行偏移校准。
5、增益校准命令
说明：校准一个输入模块的增益。
命令格式：$AA0(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。
(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 代表输入模块地址
(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。
当对一个模块校准时，先校准偏移后，再校准增益。
在校准时，模块需在输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如格式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 $230(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明：对地址23H模块进行增益校准。
6、读模块名称命令
说明：对指定一个模块读模块名称。
命令格式：$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 代表输入模块地址。
(ModuleName) 模块名称WJ21
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
其他说明：假如格式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 $08M(cr)
模块应答 !08WJ21 (cr)
说 明：在地址08H模块为WJ21。
7、设置通讯协议命令
说明：设置模块的通讯协议为命令集定义的字符协议或者Modbus RTU协议。
命令格式：$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
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 代表输入模块地址。
(cr) 结束符，上位机回车键，十六进制为0DH。
其他说明：假如格式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。
输入范围和数据格式：
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)
输入范围 |
数据格式 |
正满量程 |
零 |
负满量程 |
显示的分辨率 |
A1：0-1mA A5：0-±1mA |
工程单位 |
1.0000 |
±0.0000 |
-1.0000 |
0.1uA |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
A2：0-10mA A6：0-±10mA |
工程单位 |
10.000 |
±00.000 |
-10.000 |
1uA |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
A3：0-20mA A4：4-20mA A7：0-±20mA |
工程单位 |
20.000 |
±00.000 |
-20.000 |
1uA |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
U1：0-5V U5：0-±5V |
工程单位 |
5.0000 |
±0.0000 |
-5.0000 |
100uV |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
U2：0-10V U6：0-±10V |
工程单位 |
10.000 |
±00.000 |
-10.000 |
1mV |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
U3：0-75mV |
工程单位 |
75.000 |
±00.000 |
-75.000 |
1uV |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
U4：0-2.5V |
工程单位 |
2.5000 |
±0.0000 |
-2.5000 |
100uV |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
U7：0-100mV |
工程单位 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
10uV |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
A8：用户自定义 U8：用户自定义 |
工程单位 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
满刻度的百分比 |
100.00 |
±000.00 |
-100.00 |
0.01% |
|
16进制的补码 |
7FFFFF |
000000 |
800000 |
1LSB |
|
表4 输入范围和数据格式
应用举例：
1、输入范围为A4: 4~20mA，输入为4 mA时：
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 > 04.000(cr)
满刻度的百分比 模块应答 > 020.00(cr)
16进制的补码 模块应答 >199999(cr)
2、输入范围为U1: 0~5V，输入为3V时：
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 > 3.0000(cr)
满刻度的百分比 模块应答 > 060.00(cr)
16进制的补码 模块应答 >4CCCCC(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，模块需要输入合适的信号，不同的输入范围需要不同的输入信号。
为了提高校准精度，建议使用以下设备来校准：
1、一个输出稳定，噪声很低的直流电压/电流信号源
2、一个5位半或更高精度的电压/电流测量仪表监测输入信号的准确性
校准过程
1. 按照模块的输入范围接上对应的输入信号。
其中模块零点在输入0时校准，满度在输入满度的120%时校准。例如4-20mA输入时，校准零点时 输入0mA，校准满度时输入24mA.。0-5V输入时，校准零点时输入0V，校准满度时输入6V。
2. 给模块输入零点信号，通常为0mA或0V。
3. 待信号稳定后，向模块发送 偏移校准 $AA1命令。
4. 给模块输入满度的120%的电流或电压信号。
5. 待信号稳定后，向模块发送增益校准 $AA0命令。
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。
寄存器说明：
地址4X（PLC） |
地址（PC，DCS） |
数据内容 |
属性 |
数据说明 |
40001 |
0001 |
输入的模拟量 |
只读 |
测量到的数据 |
40211 |
0211 |
模块名称 |
只读 |
高位：0x00 低位：0x21 |
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：
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版本号：V1.1
日期：2011年10月
