基于MODBUS协议的4～20mA电流输出智能模块.pdf

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1、2010拄仪表技术与2010第3期InstrumentTechniqueNo．3基于MODBUS协议的4～20mA电流输出智能模块孙刚，郑文刚，中长军，孟祥永，邢振，鲍锋(国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097)摘要：针对现场设备的组态控制，介绍了基于Modbus协议的4—20mA电流输出智能模块的硬件和软件设计。该智能模块具有RS一485接口，支持标准Modbus串行协议，可以连接到测控系统进行设备组态，并且可按照Modbus命令输出4～20mA电流来控制现场设备。利用该智能模块，可以将传统的4～20mA执行器变成Modbus智能设备。系统以AT

2、．mega168微控制器为核心，通过PWM方式产生变化电压，该变化电压经XTR111转换得到4～20mA的电流。该模块可以降低系统升级的成本，具有较强的现场抗干扰能力，可以提高测控系统的智能化水平。关键词：4—20mA；MODBUS协议；智能模块中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)03—0078—02Designof4t020mACurrentOutputIntelligentModuleBasedonModbusProtocolSUNGang，ZHENGWen—gang，SHENChang-jun，MENGXiang

3、—yong，XINGZhen，BAOFeng(NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture，Beijing1000097，China)Abstract：Thispaperintroducedthehardwareandsoftwaredesignofanintelligentmodulewith4to20mAcurrentoutputbasedonModbusprotoco1．ThisintelligentmodulehasaRS-485interface，whi

4、chCalsupportthestandardModbusserialproto—coltorealizeequipmentsconfigurationbyconnectingtomeasurementandcontrolsystem．ItalsocanbeintegratedintoDCSsystemandoutput4to20mAcurrenttocontrolthefieldequipments．Byusingthismodule，traditional4to20mAactuatorcanbetrans—formedintocurrentsignalo

5、f4to20mAintelligentequipment．MicrocontrollerATmega168isthecoreofthesystem，whichobtainsavariablevoltagesignalbythewayofPWM．Thevoltagesignalisconvertedintocurrentsignalof4to20mAbyXTR111．Withastronganti—interferenceability，thismodulecanreducethecostofsystemupgradesandcanimprovetheinte

6、lligentlevelofmeas—urementandcontrolsystem．Keywords：4to20mA；Modbusprotocol；intelligentmodule0引言1硬件设计与实现在应用现场，如果信号经调理后是电压信号并且进行长线1．1系统整体结构传输，会产生以下问题：由于传输的信号是电压信号，传输线容支持Modbus协议的电流输出智能模块的整体结构如图1易受到噪声的干扰；传输线的分布电阻会产生电压降；在现场所示。整个系统主要由微控制器、隔离电路、低通滤波电路、电如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。为了解决上述压／电流转换电路、

7、RS一485接口电路和电源电路组成。模块工问题和避开相关噪声的影响，工业现场大量采用4～2OmA电作于Modbus从机状态，并且具有唯一的模块地址，每个模块上流来传输信号。采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且输出电流的大小对应着该模块的一个寄存器，当该模块接收到电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普修改电流大小寄存器的Modbus命令后，模块首先进行Modbus通双绞线上可以传输数百米。Modbus协议是为了建立智能设命令反馈，然后改变PWM的占空比，进而调节输出电压的大备间的主从通信而开发的，它是一个开放而且得到广泛应用的匡工业标准网络协

8、议。该协议由于具有可靠性和适应性强的优点而被越来越多