DP4017用户手册.docx

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DP4017用户手册

DP_4017

Profibus-dp

使用手册

1、主要用途

用于现场总线（FCS）,可编程控制器（PLC）、DCS、PCS、计算机等控制、数据采集系统的开关量输入扩展，采用Profibus专用芯片，支持所有Profibus-dp现场总线系统。

2、主要特点

1、Profibus-dp通讯方式，支持多种组态软件，PLC系统。

2、8路差分模拟量输入；两路数字开关量输出，带2路输出状态LED指示。

3、9.6Kbps~6Mbps自适应波特率选择。

4、数字量输入、输出回路与通讯回路电隔离。

5、电源极性保护。

3、主要参数（表1）

工作电压

+9V~+30VDC带电源极性保护

通讯接口

标准Profibus接口（模块地址<126有效）

通讯速率

9.6Kbps~6Mbps自适应波特率选择

兼容性

与Profibus系统完全兼容

传送距离

Profibus专用线<1.2KM中继器、光纤器可扩展距离

输入接口

模拟量输入：

8路差分。

输出接口

数字开关量输出：

2路。

隔离方式

输入/输出与通讯回路隔离电压2500V

适用范围

所有Profibus主站设备（PLC、PC、DCS）可连接

工作温度

-20℃～+85℃

安装方式

标准DIN导轨安装

工作湿度

35~85%（不结露）

主要技术指标

设置

技术规范内容：

1、通讯速率：

9.6Kbps、19.2Kbps、93.75Kbps、187.5Kbps、500Kbps、1.5Mbps、3Mbps、6Mbps、12Mbps。

2、连接数量：

最多为126个。

3、用户参数设置：

模块需要手动地址设置，通过编码器进行地址手动设置，取编码器的箭

头指向的数值，比如两个编码器上的箭头都指向1，表示为0X11，转化十进制为17，表示地址为17。

1.1.1模拟量输入

♦输入路数：

8路差分输入

♦支持类型及测量范围：

可独立配置各个通道的输入信号测量范围，电压输入范围：

±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±150mV；电流输入范围：

±20mA，选择电流输入时，需要外接一个125Ω的精密电阻。

♦ADC分辩率：

16位

♦采样精度：

±0.05％

♦采样速率：

2次/秒（默认配置下，全通道）

♦输入低通滤波、过压保护

♦

1.1.2数字量输出

♦输出路数：

2路

♦输出类型：

集电极开漏输出

♦最大负载电压：

50V

♦最大负载电流：

50mA

♦可以选择为用户控制模式或输入通道状态指示模式

♦

1.1.3系统参数

♦CPU：

32位RISCARM

♦操作系统：

实时操作系统

♦隔离耐压：

2500VDC

♦供电电压：

+10~+30VDC，电源反接保护

♦工作温度范围：

-20℃～+85℃

♦工业级塑料外壳，标准DIN导轨安装

♦通讯接口：

隔离2500VDC，ESD、过压、过流保护

1.2

原理框图

DP-4017模块的原理框图如图1.2所示。

模块主要由电源、隔离电路、A/D转换电路、数字量输出电路、RS-485隔离通讯接口以及MCU等组成。

模块的微控制器采用32位RISC的ARM芯片，具有非常快速的数据处理能力，并采用了看门狗电路，可以在出现意外时将系统重新启动，使得系统更加稳定可靠，可以应用在高性能和高速度的应用环境中。

DP-4017针对工业应用设计，在内部输入输出单元与控制单元之间采用光电隔离，并对输入信号采取滤波措施，极大降低了工业现场干扰对模块正常运行的影响，使模块具有良好的可靠性。

采用带隔离的RS-485通信接口，可以避免工业现场信号对微控制器通讯接口的影响，并具有ESD、过压、过流保护。

图1.2DP-4017原理框图

电气参数

除非特别说明，表1.1电气参数所列参数是指Tamb=25℃时的值。

表1.1电气参数

参数

Parameter

最小值

Min.

典型值

Typ.

最大值

Max.

单位

Unit

模拟量输入

AnalogInput

输入信号带宽

Bandwidth

15

Hz

采样精度

Accuracy

±0.02

±0.05

%ofFSR

采样速率

SamplingRate

2

次/秒

输入信号范围

Range

+10

V

过压保护

Overvoltage

-25

+25

V

零点温漂

ZeroDrift

-50

+50

uV/℃

量程温漂

SpanDrift

±50

ppm/℃

数字量输出

DigitalOutput

负载电压

LoadVoltage

50

V

负载电流

LoadCurrent

50

mA

负载功耗

PowerDissipation

2500

mW

输入阻抗

LoadImpedance

1M

Ω

隔离电压

IsolationVoltage

2500

Vdc

供电电压

PowerSupply

10

30

V

功耗

PowerConsumption

1.2

W

DP-4017的模拟量输入功能

1.3模拟量输入

在工业控制过程中，经常需要采集现场的传感器模拟量信号，以便对其分析进行现场设备的控制。

而各种的传感器设备的模拟量输出信号不同，常见的有电压信号和电流信号，且输出的信号范围也不同，这就需要在进行模拟量数据采集时，根据不同的信号进行不同处理。

DP-4017模块具有8路模拟量差分输入通道，每个通道可以独立设置输入信号的测量范围，电压测量范围为±150mv，±500mv，±1v，±2.5v，±5v，±10v；电流输入范围：

±20mA，选择电流输入时，需要外接一个125Ω的精密电阻。

1.4输入采样原理

DP-4017模块的模拟量输入采样是通过前端调理电路来实现的，前端调理电路的基本结构如图2.1所示。

图2.1模拟量输入采样前端调理电路

其前端调理电路基本由平滑滤波器、多路模拟开关、增益调整电路以及A/D转换电路组成。

平滑滤波器实现对输入信号的滤波，增益调整电路根据输入信号的幅值将信号调整至较合适的电压，提高对于系统对信号测量的动态范围，ADC完成最终对于信号的测量。

其中，多路模拟开关、增益调整电路以及A/D转换电路是采用集成于芯片中ADC芯片来实现。

1.5输入接线

DP-4017具有8路模拟量差分输入通道，可以采集传感器或变送器输出的电压信号或电流信号。

电压输入信号，可以直接连接到输入端子上。

对于电流输入信号，需要外接一个125Ω，0.1%的精密电阻。

其接线方式如图2.2所示。

图2.2模拟量输入接线方式

1.6采样值计算

DP-4017将模拟量输入的采样值采集经过校正后，存放于指定的寄存器地址空间中。

采样值为16位数据，数据的最高位为符号位，“0”表示测量值为负值，“1”表示测量值为正值，其余15位表示测量数值。

采样值的零点值为0x0000，满量程值为0x7FFF。

例如，主机在模块配置测量范围为+2.5V条件下，读取的采样值为0x40BB，则测量的输入信号伏值为

V。

每个输入通道的电压测量范围可独立配置为±150mv，±500mv，±1v，±2.5v，±5v，±10v。

出厂默认测量范围为±10V。

输入的电流信号范围为±20mA。

配置软件对通道输入测量范围的配置命令是通过写配置代码来实现的，配置量程代码和测量范围的对应关系如表2.1所示。

表2.1AI通道量程的设置

测量范围

-10v～+10v

5v～+5v

-2.5v～+2.5v

-1v～+1v

-500mv～+500mv

-150mv～+150mv

-20mA~20mA

1.7模拟量输入通道控制

DP-4017的8路模拟量输入通道可以配置不同的量程对输入信号的采样，如下图。

2.DP-4017的数字量输出功能

DP-4017还具有2通道的数字量输出，可以设置为用户控制输出或其它输出。

2.1输出原理

DP-4017模块的数字量输出通道，采用集电极开漏输出方式，需要在输出端口连接负载以及上拉电源，最大负载电压50V，最大负载电流50mA。

输出信号的内部等效电路如图3.1所示。

图3.1DO输出内部等效电路

当DO控制位写入高电平信号时，晶体管T1导通，DOUT引脚输出为低电平信号；反之DO控制位写入低电平信号，T1截止，DOUT被外部上拉电阻拉为高电平。

2.2输出接线方式

DP-4017模块的数字量输出端口在使用时必须连接上拉电阻。

模块的DOn端子脚与用户提供的上拉电阻连接，COM端子脚与用户的提供的信号地相连接，如图3.2所示（COM是输出信号的公共地，与模块电源电压输入地GND是隔离的，接线时需要注意，不要混淆）。

图3.2DO接线方式示意图

DP-4017模块的输出信号驱动继电器接线方式，如图3.3所示。

图3.3DO驱动继电器接线示意图

2.3数字量输出通道控制

DP-4017的2通道的数字量输出，可以设置为用户控制输出（具有安全输出的功能）或其它。

2.3.1功能操作

DP-4017具有8路的模拟量输入通道和2路的数字量输出通道，在进行功能操作前，可根据需求进行量程的配置。

8路AI通道可同时采样8路差分信号输入，其输入量程可独立设置。

2.3.1.1模拟量输入

AI通道的采样数据直接在对应通道的数据采集区显示出来。

5.1.1DP-4017的I/O端口资源

1.AI资源地址

DP-4017模块具有8路的模拟量差分输入通道，其AI资源地址如表5.2所示。

通道号

说明

通道AIN0

模拟量差分输入通道AIN0的电压

通道AIN1

模拟量差分输入通道AIN1的电压

通道AIN2

模拟量差分输入通道AIN2的电压

通道AIN3

模拟量差分输入通道AIN3的电压

通道AIN4

模拟量差分输入通道AIN4的电压

通道AIN5

模拟量差分输入通道AIN5的电压

通道AIN6

模拟量差分输入通道AIN6的电压

通道AIN7

模拟量差分输入通道AIN7的电压

表5.2DP-4017的AI资源地址

模拟量输入采样值为通道所选的量程范围内的采样数值。

采样值为16位数据，数据的最高位为符号位，“0”表示测量值为负值，“1”表示测量值为正值，其余15位表示测量数值。

采样值的零点值为0x00，满测量范围量程为0x7FFF。

3.DP-4017应用示例

1、新建工程

为了测试模块是否能正确工作，我们可采用西门子S7-315-2DP进行系统调试

首先：

双击

打开STEP7.运行STEP7编程软件并进入图

（一）画面

按下一步进入下一步，出现图

（二）

在图

（二）中选择S700自带的PROFIBUS-DP的CPU315-2DP，按下一步进入下一步

图（三），添加OB1、OB82、OB100、OB122程序块，按下一步进入图（四）输入工程

名，按完成如图（五）

图

（二）

图（三）

图（四）

图（五）

出现图（六）

图（六）

选中图六中的SIMATIC300站点，再选择硬件，双击。

出现图（七）

七

图（七）

选中INDEX1单击右键，选择插入对象，出现图（八），选择PS3072A

再双击UR里的DP出现图（九），按图（九）的属性出现图（十）

图（九）

图（十）

再选择图（十）中的网络设置出现图（十一），把图（十一）中传输率选择为187.5Kbps，配置文件选为DP。

按确定，出现图（十二）。

图（十一）

图（十二）

在图（十二）的DP主站系统中加入我们要测试的模块，比如DP4017，如图（十三）

图（十三）

要测试模块的参数，如图（十四）

通过配置图（十四）块中PIB和把图（十三）中的设备测试模式使能。

编译—>下载—>测试。

2、提供的测试模块的S7-315-2DP工程

首先：

双击

打开STEP7.运行STEP7编程软件并进入下图画面

点击“文件菜单”出现下图

选择“打开”出现下图

选择“浏览”选项，出现如下图窗口。

然后选取提供测试工程代码的路径“查找目录”如下图

说明工程路径为“E:

\DP系列\DP开发工程文件\DP模块PLC测试工程\DP4017”。

找到后再选取执行文件。

再点击“确定”出现如下图。

双击“SINATIC300站点”后出现如下图所示界面。

再点击“硬件”后出现下图所示。

这时就可以避免建立工程中出现的各种麻烦，PLC开发人员可以在此工程基础上进行的开发。

GSD文件寄存器描述

详细请看GSD文件中的“警告”部分，里面有详细的注解。

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