1、IDAS2102模拟量测量前置机用户手册IDAS-2000系列模拟量测控前置机使用手册无锡贝尔自动化仪器仪表有限公司无锡市阳山仪器仪表厂 无锡市电站仪表厂目 录第一章 概述11.1 主要技术指标21.1.1 “IDAS-2102”模拟量测量前置机 1.1.2 “IDAS-2401”模拟量测量前置机1.1.3 “IDAS-2403”模拟量测量前置机1.1.4 环境条件1.1.5 前置机的精度指标 第二章 前置机的结构与安装621 前置机的结构62.1.1 前置机的外形及机械尺寸2.1.2 前置机的内部结构2.1.3 LED指示2.2 前置机的机械安装72.2.1 前置机的安装尺寸2.2.2 前置
2、机的接线2.3 前置机的挂网92.3.1 网络的匹配 2.3.2 前置机地址设定 2.3.3 网络中前置机的试运行第三章 信号测量和接线 123.1 前置机的接线端子配置123.2 模拟量信号的测量和接线133.2.1 直流电压的测量与接线3.2.2 直流电流的测量与接线3.2.3 热电偶信号的测量与接线3.2.4 电阻及热电阻的测量与接线3.2.5 电桥及应变的测量与接线 3.2.6 半桥的测量和接线 3.2.7 三线桥路的测量和接线 3.3 接线中的干扰抑制24第四章 前置机的命令254.1 命令的统一约定254.1.1 命令的书写格式4.1.2 命令的规则 4.1.3 命令的发送 4.2
3、 “IDAS-2000”系列前置机的命令 264.2.1 命令一览 4.2.2 “IDAS-2000”命令详述附录：故障现象及故障原因及处理35 第一章 概 述 感谢您使用“IDAS-2000”网络系列测控产品，“IDAS-2000”网络是一个全新的多主站，具有网络冗余功能的现场测控系统（远程I/O），配合其系列测量前置机（“IDAS-2000”网络系列测量前置机），可以完成各类分散在工业现场的信号的采集、处理及其他测控任务。“IDAS-2000”网络最大通讯距离可达1200米（无中继器情况下），通信波特率375kbps1.25Mbps。“IDAS-2000”网络系列测量前置机是“IDAS-9
4、000”系列测量前置机的换代产品，采用全新的表面贴装技术，质量更可靠，性能更稳定。“IDAS-2000”网络系列测量前置机采用密封型结构，外壳为坚固的低发泡ABS材料，防护等级达到IP56，防尘、防水、防磁场、抗震，并有完善的硬件隔离和自检电路，可在恶劣环境下长期可靠地运行。 本手册将详细介绍主要用于直流模拟量信号测控的“IDAS-2000”系列直流模拟量测控前置机的结构及使用方法，包括以下内容： * “IDAS-2000”系列前置机的技术指标和特点* “IDAS-2000”系列前置机的结构与功能；* “IDAS-2000”系列前置机的安装和信号接线；* “IDAS-2000”系列前置机的挂网
5、；* “IDAS-2000”系列前置机的命令和故障处理；有关“IDAS-2000”系列前置机网络部分的内容未包括在本手册中，因此该手册应与“IDAS-2000”网络用户手册配合使用，对于“IDAS-2000”网络中的其它前置机的内容，请参阅下列相关产品的使用说明书。“IDAS-2000”系列数字量测控前置机用户手册 “IDAS-2000”系列交流量测量前置机用户手册 “IDAS-2000”系列智能调节控制前置机用户手册 “IDAS-2000”系列模拟量输出前置机用户手册1.1 主要技术指标1.1.1 “IDAS-2102”模拟量测量前置机* 基本输入通道 20路四端子差分模拟量输入* 通道开关
6、 光电开关* 输入信号类型 直流电压、直流电流； 热电偶B、E、J、K、R、S、T、EA-2； 电阻(0-100k)； 热电阻Pt10、Pt100、Cu50、Cu100、BA1、BA2、BA3、G； 全桥应变测量； 各种不同类型的模拟量信号可在同一台前置机上 混接；具有三种热电偶冷端补偿方式* 通道隔离电压 400V（峰-峰值）* 电压量程 10mV、100mV、1000mV、10000mV、自动 量程* A/D分辨率 17位* 精度等级 0.1级以内（详见1.1.5）* 通道采样时间 每个模拟量通道80ms* 共模抑制比 120dB* 串模抑制比 70dB* 主要功能 多种函数运算； 具有系
7、统自检、精度自校、自复位及越限报警等 功能；历史数据存贮，掉电可保持半年以上；工 作方式在线固化，掉电可永久保存1.1.2 “IDAS-2101”模拟量测量前置机 * 基本输入通道 20路三端子差分模拟量输入* 通道开关 电子模拟开关* 引线电阻补偿 双恒流源方式,三线制引线电阻可自动补偿 * 输入信号类型 热电偶B、E、J、K、R、S、T、EA-2； 热电阻Pt10、Pt100、Cu50、Cu100、BA1、BA2、BA3、G； 具有三种热电偶冷端补偿方式； * V/F线性误差 0.05%FSR * 精度等级 0.5%FS * 通道采样时间 每个模拟量通道60120ms可选 * 主要功能 具
8、有三线制自动补偿功能 具有系统自检、精度自校、自复位及越限报警等功 能；历史数据存贮，掉电可保持半年以上；工作方 式在线固化，掉电可永久保持1.1.3 “IDAS-2103”模拟量测量前置机* 基本输入通道 16路五端子差分模拟量输入* 通道开关 光电开关* 引线电阻补偿 双恒流源方式,三线制引线电阻可自动补偿* 输入信号类型 直流电压、直流电流； 热电偶B、E、J、K、R、S、T、EA-2； 电阻(0-100k)； 热电阻Pt10、Pt100、Cu50、Cu100、BA1、BA2、BA3、G； 全桥应变测量； 各种不同类型的模拟量信号可在同一台前置机上混接； 具有三种热电偶冷端补偿方式* 通
9、道隔离电压 400V（峰-峰值）* 电压量程 10mV、100mV、1000mV、10000mV、自动量程* A/D分辨率 17位* 精度等级 0.1级以内（详见1.1.5）* 通道采样时间 每个模拟量通道80ms* 共模抑制比 120dB* 串模抑制比 70dB* 主要功能 多种函数运算； 具有系统自检、精度自校、自复位及越限报警等功能； 历史数据存贮，掉电可保持半年以上；工作方式在线 固化，掉电可永久保存1.1.4 环境条件 * 功耗 3W * 工作方式 连续 * 可靠性指标 MTBF32000Hr * 运行环境温度 -20+70 * 湿度 相对湿度95%（带防护外壳） * 防护等级 IP
10、56（带防护外壳） * 重量 3kg（带防护外壳） * 外部尺寸 42029270（长宽高；单位：mm）1.1.5 前置机的精度指标表1 直流电压测量精度指标（253）： 量程(mV） 灵敏度（V） 准确度 10 - （0.02%满量程1V） 100 1 （0.02%满量程+0.01%读数） 1000 10 （0.02%满量程+0.01%读数） 10000 100 （0.02%满量程+0.01%读数） 温度系数：15ppm/表2 热电偶测温精度指标：分度号 量程（） 误差（） 量程（） 误差（） B 400 1500 0.25 80 1800 1.6 E -210150 0.1 -210100
11、0 0.4 J -210180 0.1 -2101200 0.5 K -180240 0.1 -2001370 0.5 R 0 1000 0.5 -50 1760 1.6 S 0 1000 0.5 -50 1760 1.6 T -150200 0.1 -240400 0.5 EA-2 - - -50 800 0.4 误差中冷端温度的误差未考虑； 前置机内部冷端温度测量误差： 0.4（-2070）表3 电阻测量精度指标（253）：激励电流量程（） 灵敏度（m） 准确度 1mA 10 100 1000 10000 - 1 10 100 (0.02%满量程+0.02%读数) 0.1mA 100 10
12、00 10000 100000 - 10 100 1000 (0.02%满量程+0.05%读数) 温度系数：050(0.1准确度)/ 表4 热电阻测温精度指标： 型号 灵敏度（） 满量程（） 误差（） Pt10 0.1 -200+850 0.4 Pt100 0.02 -200+850 0.3 BA1 0.1 -200+650 0.5 BA2 0.05 -200+650 0.2 BA3 0.08 -100+300 0.4 G 0.04 -50 +150 0.2 Cu50 0.03 -50 +150 0.2 Cu100 0.06 -50 +150 0.3 第二章 前置机的结构与安装“IDAS-20
13、00”系列直流模拟量测量前置机，是高集成度、高精度的测量仪表，具有体积小、重量轻、功能强、可靠性高等优点，一般直接安装在现场的信号测点附近，由计算机通过“IDAS-2000”网络读取前置机实时测量值或输出运算结果。本章将介绍“IDAS-2000”系列前置机的结构及安装。完整的设备安装还包括网络安装，因此在进行“IDAS-2000”系列前置机安装之前，请首先阅读“IDAS-2000”网络用户手册。2.1 前置机的结构 “IDAS-2000”系列测量前置机由防护外壳(即机箱)、主处理系统、信号接线板三部分组成。外壳采用高强度的黑色ABS材料，整机全封闭，耐高温、强度高。2.1.1 前置机的外形及机
14、械尺寸 “IDAS-2000”系列测量前置机的信号线、通讯电缆均由下方密封橡胶头引入，必要时可以灌入密封胶，保证整机的密封性能，确保防尘、防潮的技术要求，如图2.2所示(黑色方块即为密封橡胶头)。外壳上的信号接线记录用于用户自行标注信号名称和来源(见图2.1)。 图2.1 “IDAS-2000” 系列前置机外形图 图2.2“IDAS-2000”系列测量前置机内部结构图2.1.2 前置机的内部结构 前置机主处理系统通过两个螺钉固定在机箱底部，信号接线端子与主处理系统之间采用插拔结构，更换主处理系统时松开固定螺钉，双手端住主处理系统的外壳轻轻向前移即可取下，更换后不需重新接线。2.1.3 LED指
15、示“IDAS-2000”系列测量前置机均有LED自诊断指示灯，位于前置机右上角，其显示状态的意义见表5(a)、表5(b)。表5(a)：“IDAS-2102”、“IDAS-2103”LED指示灯状态的意义 绿灯闪烁 绿灯闪烁,红灯亮 绿、红灯均无闪烁 扫描正常 信号越限 前置机主机故障表5(b)：“IDAS-2401”LED指示灯状态的意义 第一个灯亮 第二个灯亮 第三个灯亮 第四个灯亮 电源指示 扫描正常 信号越限 前置机主机故障2.2 前置机的机械安装2.2.1 前置机的安装尺寸 图2.3 “IDAS-2000” 系列前置机安装尺寸（单位：mm）安装地点：“IDAS-2000” 系列前置机具
16、有较高的防护等级（IP56），可不加任何防 护直接安装于现场，但应注意避免安装在腐蚀性气体直接侵蚀或阳光 直接照射的地方。安装方式：根据现场的情况，前置机可采用悬挂、平置等多种方式。安装时只需使 用附带的扁钢将前置机固定在墙上、栏杆上或其它合适位置。2.2.1 前置机的接线 “IDAS-2000”系列前置机使用的接线端子均为菲尼克斯产品，端子可接受的导线规格为AWG12，即： 多股导线不大于2.5mm2（通信线通常为0.51.0 mm2多股导线）； 单芯导线不大于4mm2； 剥线长度约7 mm； 当使用多芯软导线时，为防止搭线造成短路，芯线应绞紧，最好将芯线事先作镀锡处理。 “IDAS-200
17、0”系列前置机有三种不同类型的引入线，即：模拟测量信号引入端子（端子数量和实际输入通道数与前置机类型有关，“IDAS-2102”为20通道4极,如图2.2所示）、交流供电电源端子1组3个、网络通信端子两组12个。(a)通信线接入 通信端子在前置机上的位置，共占用了两组端子（如图2.4所示）。 图2.4 通信线接入端子示意图对于“IDAS-2000”网络系列产品，通信端子依次标示为A+、A-、S; B+、B-、S，其通信线接入时端子A+、A-、接A网络的正、负极（一般IDAS网络线红色为正，蓝色为负），而B+、B-、接B网络的正、负极。S极用于接入屏蔽线。(b)电源线接入 图2.5电源线接入示意
18、图 “IDAS-2000”系列前置机的电源输入为交流220V，前置机在出厂时均带有一根电源线（含三脚插头），一般用户只需将电源插头插入电源插座即可正常工作；用户也可把前置机电源线去掉，将现场供电电源线直接接入前置机电源端子。 前置机电源占用三个接线端子，依次为地线、零线和火线。在接入电源线应注意其极性必须与端子标示一一对应，即火线应接入标示为“L”的端子、零线应接入标示为“N”的端子、接地线应接入标有接地符号的端子。 测量前置机还可以接受110V交流或1236V直流电源作为其供电电源，用户需在定货时注明。(c)被测信号的接入 “IDAS-2000”系列前置机所提供的模拟量信号接线端子数量、实际
19、I/O通道数和信号端子的配置随前置机的类型的不同而不同。模拟信号输入端子的额定输入范围为-10V+10V，极限耐压为40V峰峰值。注意：高于极限耐压的输入信号电压可能导致前置机的永久性损坏。模拟信号输入端子分为上下两层，下层端子从左到右依次为1、3、5、号模入，上层端子从左到右依次为2、4、6、号模入，其结构见图2.2。2.3 前置机的挂网 所有前置机必须将其连接到各自的网络中才能进行工作方式设置、读取数据等所有操作。2.3.1 网络的匹配 网络的匹配就是要求网络上的各个点都具有相等或近似相等的阻抗。当网络严重不匹配时，可能导致通信出错，甚至不能正常运行。 对于新上网的前置机，在接入网络时应注
20、意： * 前置机与网络干线的通讯连线分支长度应小于0.5米； * 当前置机位于网络末端时应接入网络匹配器(匹配电阻)，而其它情况下不能接入。网络匹配器随网络供货。一般情况下，网络电缆的阻抗为100，应接入阻抗为100的匹配电阻，其参数为1002%，1/4W。2.3.2 前置机地址设定为了使网络中主站能够与子站（前置机）通讯，所有接入网络的主站或子站都必须设置一个唯一的识别地址。前置机出厂时的地址是随机的、甚至是无效的，因此，新入网的前置机必须进行地址设定，以在网络中取得一个唯一的地址，否则无法正常通信,例如网络中同时有了两台3#前置机，系统就会出现通讯出错。 前置机地址是在主机上借助于网络用“
21、地址设定命令”设定的，即通过发送子程序Command(int paddr,char* cmd,int num,float* argf)，向前置机发送地址设定命令cmd=“ADnNOm”来完成前置机地址设置。 其中n是前置机号，m是前置机编号（前置机编号标示于前置机的信号标签上、主体电路外壳上）。由于新入网的前置机地址不详（或其地址无效），因此可在指定了其编号的前提下采用0地址进行广播式发送的方式来传送其地址设定命令（即paddr =0）。例如，将新接入网络的编号为010843012的前置机地址设定为5号（前提是网络上无5号地址的前置机），采用广播式发送的具体操作步骤如下：参数赋值，即： pad
22、dr=0；/ 注：命令发送给网络中所有前置机 cmd=“AD5NO010843012”；/注：将该前置机地址设定为5号） num=0； argf=NULL；/注：表示没有参数调用文本发送子程序Command(paddr, cmd, num, argf)。 又例如，将已在网络上、地址为5号的某台前置机(010843012)地址改为9号（前提是网络上无9号地址的前置机），采用指定地址的方式发送的具体操作步骤如下：参数赋值，即： paddr=0； cmd=“AD9NO010843012”；/注：将该5号前置机地址改为9号 num=0； argf=NULL；/注：表示没有参数调用文本发送子程序Comm
23、and(paddr, cmd, num, argf)。地址设定应注意以下几点： * 地址设定要采用广播式（paddr=0）发送方式； * 确认“地址设定命令”中所输入的编号是正确的； * 地址设定命令不接受由分号（；）隔开的命令组，即该命令只能单独发送，所以前置机地址设定操作必须一台一台地进行。2.3.3 网络中前置机的试运行 作为测试和检验的一种手段，用户在未了解测量前置机的使用方法之前,通过下面的简单操作步骤，可以立即读取前置机的数据。 这里的操作步骤以“IDAS-2102”前置机为例(假设用户已成功地安装了“IDAS-2001”网卡，并在主机中安装了相应的调试软件)，具体操作步骤如下：在
24、前置机的1号模入通道上接入被测量信号。信号电压范围为010V。信号的 正极接H端、负极接L端、G端与L端短接；在主机网卡通信端口插入随机提供的通信测试电缆，并将电缆的另一端与前置机 通信口相连，红色芯线接A+，蓝色芯线接A-；前置机上电，随后前置机的信号指示灯将开始闪烁（绿色）；运行主机中的调试软件。如果前置机还没有一个有效的地址，调试程序将提示用户给前置机设定一个地址；地址设定后，屏幕将显示已经上网设备的地址、类型、编号；选取“数据采集”菜单并输入前置机地址，屏幕上将显示所选前置机的所有模入通道的测量结果。 实时的调试软件的画面和菜单可能与这里的叙述稍有出入，请参考调试软件自带的说明文件。
25、第三章 信号测量与接线通过“IDAS-2000”系列前置机进行直流模拟量信号的高精度采集时，被测量的信号可能比较微弱，特别是对于热电偶信号的测量，其信号幅度只有几十毫伏,因此，要想在各种干扰非常严重的工业现场对如此微弱的信号进行高精度采集，信号的接线方式正确与否将对采集精度产生重要的影响。本章将进一步说明进行信号测量、接线的具体方法，以及如何避免与抑制各种干扰信号,内容包括：* 前置机接线端子的配置；* 直流电压、电流测量和接线；* 热电偶信号测量和接线；* 热电阻及电阻测量和接线；* 电桥及应变测量和接线；3.1 前置机接线端子配置 a.IDAS-2102 b.IDAS-2101 c.IDA
26、S-2103图3.1 “IDAS-2000”系列前置机接线端子的配置图 由于前置机功能不同，接线端子的布置也不同。图3.1(a)给出了“IDAS-2102”的信号输入端子的配置示意图，图中I、H、L、G依次表示信号输入的激励电流、正极、负极和屏蔽层。 “IDAS-2102”前置机的信号接线记录表主要用于记录每个通道的测点名称和信号类型，除了型号、前置机地址和编号，还应有相应的出厂日期。每一个空栏代表一个输入通道，空栏中可由用户填写对应输入通道的标示信息。3.2 模拟量信号的测量与接线 “IDAS-2000”系列模拟量测量前置机的测点信号可以混接，但各种模拟量信号的接线方式是不同的。对于直流模拟
27、信号的测量来说，不管是何种类型的信号，实际上都可归结为直流电压信号的测量。“IDAS-2000”系列前置机至少为每个模拟信号输入提供了H、L、G三个端子作为基本输入端子，即H端接信号正极，L端接信号负极，G端则接屏蔽层（直接在接线端子侧将L和G端连接）。如果遗漏了G端与L端间的连接，将导致测量精度下降或测量结果不稳定，甚至得出不正确的测量结果，即G端绝对不能悬空。当输入信号的干扰比较严重时，应考虑在接线时采取相应的措施（详见第3.3节）。 除了H、L、G端子外（简称三端子输入）,用于四线制电阻测量的前置机还提供了恒流源输出端子I（简称四端子输入）。下面详细介绍不同类型的前置机进行各种信号的测量
28、方法和接线。3.2.1 直流电压的测量与接线 “IDAS-2000”系列的前置机测量直流电压是它最基本的功能，“IDAS-2102”和“IDAS-2103”型前置机均可使用5种量程，即：10mV、100mV、1000mV、10000 mV四个固定量程和一个自动量程。其中固定量程的选择应根据信号可能达到的最大电压不大于某个固定量程来确定，自动量程、工作方式可根据输入信号电平的高低（010V）自动切换量程，以保证有最大的测量精度，因而用户在不能确定被测量信号变化范围时，应首选自动量程作为直流电压信号的测量方式。H端接被测信号正极，L端接信号负极，G端则应在接线端子处与L端（即信号负极）相连接，绝对不可悬空（如图3.2所示）。 三线制 二线制 a.IDAS-2102 三线制 二线制b.IDAS-2103图3.2“IDAS-2000”系列前置机电压测量接线图 当现场信号干扰比较严重时，应采用抗干扰接线方式（详见第3.3节）。 直流电压测量的具体操作步骤如下（假如前置机已在网络中以8号地址正常登录）：按本节
