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1、目 录1. ITCP-4017功能简介11.1主要技术指标21.1.1模拟量输入21.1.2数字量输出21.1.3系统参数21.2原理框图31.3端子信息41.3.1端子排列41.3.2端子描述41.4电气参数51.5通信参数配置51.6信号指示灯61.7电源和通讯线的连接61.7.1电源连接61.7.2网络连接61.8机械规格71.8.1机械尺寸71.8.2安装方式72. ITCP-4017的模拟量输入功能92.1模拟量输入92.2输入采样原理92.3输入接线92.4采样值计算92.4.1最高位符号位92.4.2ADC数据类型102.4.3有符号整型102.4.4量程百分比102.5模拟量输
2、入通道控制103. ITCP-4017的数字量输出功能113.1输出原理113.2输出接线方式113.3数字量输出通道控制124. ITCP-4017应用示例134.1安装设备134.2操作设备134.2.1ITCP系列模块通信参数的修改134.2.2RJ-45以太网主机通信参数设置144.2.3模块信息配置144.2.4功能操作164.2.4.1模拟量输入175. ITCP-4017 命令简析185.1MODBUS/TCP协议命令结构185.2MODBUS/TCP命令码介绍195.3ITCP资源地址说明195.3.1ITCP-4017的资源地址196免责声明201. ITCP-4017功能简
3、介ITCP-4017是模拟量输入采集模块，可以同时采样8路的差分信号，采样精度高达16位。适用于采集工业现场的各种电压和电流信号，可以用于采集传感器或变送器的信号。模块还具有2通道的数字量输出，可以设置为用户控制输出或对输入采样进行超限状态指示输出。ITCP-4017模块的外观如图 1.1所示。图 1.1 ITCP-4017外观示意图1.1 主要技术指标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125的精密电阻。
4、 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 上下限超限报警输出，独立使能或禁止超限报警，上、下限独立配置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 用户控制模式下，具有安全输出功能，可软件配置安全时间和安全输出值 超限报警模式下，可设置超限输出值1.1.3 系统参数 CPU：32位RISC ARM 操作系统：实时操作系统 隔离耐压：2500 VDC 供电电压：+10+30VDC，电源反接保护 工作温度范围：-20+8
5、5 工业级塑料外壳，标准DIN导轨安装通讯接口： 隔离2500 VDC，ESD、过压、过流保护1.2 原理框图ITCP-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、RJ-45以太网隔离通讯接口以及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。ITCP-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
6、，使模块具有良好的可靠性。采用带隔离的RJ-45以太网通信接口，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 1.2 ITCP-4017原理框图1.3 端子信息1.3.1 端子排列ITCP-4017共有22个端子，壳体上端子排列如图 1.3所示。图 1.3 ITCP-4017端子排列1.3.2 端子描述ITCP-4017的端子定义说明如下： GND，+VIN为模块的电源输入端，GND接电源负端，+VIN接电源正端； CFG为模块的默认通信参数硬件使能端子，当此端子接地，模块将以默认的通信参数进行初始化，并且通信参数可配置； AIN0AIN7为模块的8路模拟量差
7、分输入通道，AIN+为正输入端子，AIN-为负输入端子。 DGND为数字量输出端口地，与模拟量输入端口地之间用磁珠隔开，避免数模干扰。DGND、模块的电源地GND都是电气隔离的，隔离电压可达2500 VDC。 DO0DO1为模块的2路数字量输出通道端子。1.4 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Analog Input 输入信号带宽 Bandwidth15Hz 采样精度 Accuracy0.020.05% of FSR 采样速率 Sampling
8、Rate2次/秒输入信号范围Range+10V过压保护Overvoltage-25+25V 零点温漂 Zero Drift-50+50uV/ 量程温漂 Span Drift50ppm/数字量输出Digital Output 负载电压 Load Voltage50V 负载电流 Load Current50mA 负载功耗 Power Dissipation2500mW输入阻抗Load Impedance1M隔离电压Isolation Voltage2500Vdc供电电压Power Supply1030V功耗Power Consumption1.2W1.5 通信参数配置ITCP系列模块支持标准的TC
9、P-Modbus协议。模块的通信参数如：IP地址，子网掩码，网关，MAC地址都可通过配置软件进行配置。通信参数都是保存在模块的E2PROM中，用户可以通过RJ-45以太网接口进行远程软件配置。要通过配置软件进行修改通信参数，用户首先需要知道该模块的参数配置。由于模块没有诸如拨码开关之类的硬件设置来指示此时的参数配置，可能会存在用户忘了某个ITCP模块的通信参数的情况。为了解决此问题，每个ITCP模块都有一个硬件使能输入端子CFG。将此端子连接到GND后，给模块上电，模块的通信参数处于确定的状态： IP地址：192.168.1.30 子网掩码：255.255.255.0 网关：192.168.1
10、.1 MAC地址：00:04:a3:11:22:33将CFG端子与GND短接，模块用以上确定的通信参数进行初始化，并不会改变E2PROM中保存的配置参数。但只有在这个条件下，通信配置参数才可以进行修改，否则对通信参数的配置命令都将回应异常响应。通信参数修改后，必须把CFG端与GND断开连接后，给模块重上电，配置的通信参数才生效。1.6 信号指示灯ITCP系列模块具有两个指示灯，PWR为电源指示灯（红色）和工作状态指示灯MNS。PWR在模块内部，需要打开外壳才能看到，此灯亮，表示ITCP模块供电正常。MNS为红绿双色指示灯，可以从外壳面板上看到，用于指示模块的工作状态。模块上电进行初始化后，将进
11、入正常功能状态，其MNS指示灯状态如表 1.2所示。表 1.2 MNS指示灯状态MNS指示灯状态模块的工作及通信状态不亮模块没有上电或没有运行红灯亮模块初始化出错绿灯常亮模块正常运行，未与主机进行过通信绿灯闪烁，频率3Hz模块与主机已正常通信，建立连接1.7 电源和通讯线的连接1.7.1 电源连接 图 1.4 电源连接1.7.2 网络连接 图 1.5 以太网网络连接模块的电源连接如图 1.4所示，RJ-45以太网通讯线连接如图1.5所示，在接线时，要注意：模块的+VIN引脚连接输入电源的正极性端，GND引脚连接输入电源的负极性端，连接时避免电源连接的极性错误。多个模块连接到同一个电源时，所有的
12、+VIN引脚连接到电源正端，GND引脚连接到电源负端。用RJ-45连接器连接ITCP-4017的连接器通过直连网线连接到HUB上，最大的通信长度支持10M和100M网速。任何一台ITCP-4017到Hub之前的最长距离为100米。1.8 机械规格1.8.1 机械尺寸ITCP系列数据采集模块采用工业级塑料外壳，其外形尺寸如图 1.所示。图 1.6 机械尺寸示意图1.8.2 安装方式ITCP系列数据模块外壳配有导轨底板，如图 1.所示，可以直接安装在标准的DIN导轨（35mm宽D型导轨）上，用户也可以采用其它的简便的安装方式。图 1.7 导轨底板示意图安装时，先将ITCP模块与导轨底板锁紧后，将导
13、轨底板钩住导轨的上边沿，然后将底板上的红色卡座往下拉，将模块底板贴紧导轨后，松开红色卡座，即把模块装在导轨上。2. ITCP-4017的模拟量输入功能2.1 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。ITCP-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125的精密电阻。2.2 输入采样原理ITCP-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。2.3 输入接线ITCP-4017具有8路模拟量差分输入通道，可以采集传感
