4-20ma轉(zhuǎn)485采集模塊應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)

工業(yè)發(fā)酵指的是依靠微生物的生命活動(dòng)而將各種原料轉(zhuǎn)化為人類(lèi)需要的產(chǎn)品而實(shí)現(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。工業(yè)發(fā)酵中微生物的生命活動(dòng)依靠生物氧化提供的代謝能提供，其中微生物代謝過(guò)程中外部環(huán)境因素對(duì)于微生物的生命活動(dòng)起到了至關(guān)重要的作用，及時(shí)調(diào)整發(fā)酵過(guò)程中的環(huán)境參數(shù)，能夠有效的控制發(fā)酵過(guò)程，降低能耗提高生產(chǎn)效率。其中溫濕度，酸堿度以及含氧量等環(huán)境參數(shù)是微生物發(fā)酵的關(guān)鍵因素。

由于生物發(fā)酵是非常復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程，其存在非線(xiàn)性，純滯后以及時(shí)變性。為保證優(yōu)化生產(chǎn)的目標(biāo)，必須要采取實(shí)時(shí)控制即時(shí)調(diào)整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，而原有的工業(yè)發(fā)酵過(guò)程，基本上還是采用人工檢測(cè)，手動(dòng)調(diào)節(jié)的辦法，*依據(jù)工人的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)操控，檢測(cè)數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)采集分析，不能及時(shí)應(yīng)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的變化過(guò)程，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣或者那樣的失誤，導(dǎo)致生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的成品率波動(dòng)較大。采用工業(yè)發(fā)酵智能化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集分析數(shù)據(jù)，并依據(jù)建立的數(shù)據(jù)模型生成的控制曲線(xiàn)完成自動(dòng)控制，從而使得整個(gè)生產(chǎn)流程達(dá)到*化的配置。

工業(yè)發(fā)酵智能化控制系統(tǒng)所需要采集的數(shù)據(jù)一般包含有酸堿度（PH值），溫濕度以及含氧量，相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)傳感器分別為PH傳感器，溫濕度傳感器以及溶解氧傳感器等各種傳感器。一般都是通過(guò)各種傳感器實(shí)時(shí)采集的各種數(shù)據(jù)，經(jīng)由各種方法傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)分析各項(xiàng)參數(shù)，并依照軟件中的數(shù)據(jù)模型建立的控制曲線(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，比如控制加熱器或者通風(fēng)口調(diào)節(jié)發(fā)酵罐體內(nèi)的溫濕度，通過(guò)添加酸堿物質(zhì)調(diào)節(jié)PH值，通過(guò)控制通風(fēng)口調(diào)整罐體內(nèi)的含氧量等各項(xiàng)數(shù)值，使之各種參數(shù)一直調(diào)配至zui適宜微生物生命活動(dòng)的參數(shù)范圍之內(nèi)。

各種傳感器基本上都是采用4～20mA電流信號(hào)輸出，而模擬量信號(hào)傳輸距離有限且容易受外部電磁環(huán)境干擾，一般都是利用模擬量輸入模塊將4～20mA模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-485串口數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)RS-485總線(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。在此廠(chǎng)家選用的是深圳市國(guó)科偉業(yè)通信技術(shù)有限公司的MD-108型模擬量輸入模塊，其提供八路獨(dú)立隔離的4～20mA電流輸入接口，支持Modbus RTU通信協(xié)議，采用RS-485總線(xiàn)通信接口與計(jì)算機(jī)通信，支持多個(gè)模塊級(jí)聯(lián)，RS-485端口采用光電隔離芯片將模塊與RS-485總線(xiàn)進(jìn)行有效隔離，保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性。

PH傳感器以及溫濕度傳感器在檢測(cè)到罐體內(nèi)的各種數(shù)據(jù)之后，通過(guò)4～20mA電流接口輸出相應(yīng)數(shù)值的電流信號(hào)，而計(jì)算機(jī)則周期性的輪詢(xún)各個(gè)模擬量輸入模塊，通過(guò)下發(fā)基于Modbus RTU協(xié)議的相應(yīng)指令至模塊，MD-108將其模擬量信號(hào)接口上的電流數(shù)值讀取，通過(guò)編碼存儲(chǔ)至寄存器表中，計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)串口讀取寄存器表中的相應(yīng)數(shù)值，通過(guò)對(duì)這些數(shù)值進(jìn)行換算之后得到罐體內(nèi)的PH值以及溫濕度，含氧量等各項(xiàng)參數(shù)。通過(guò)分析之后，在經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型建立的控制曲線(xiàn)，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制，以達(dá)到*化的生產(chǎn)過(guò)程。

RS-485總線(xiàn)由于其采用差分平衡傳輸方式，使得其對(duì)差模干擾具有很強(qiáng)的抗*力，但是由于RS-485總線(xiàn)由于通信距離較遠(yuǎn)，外部的電磁干擾以及電位差對(duì)其形成的共模干擾還是會(huì)嚴(yán)重影響其數(shù)據(jù)通信，特別是當(dāng)其必須要按照RS-485總線(xiàn)布線(xiàn)規(guī)范，按照手牽手總線(xiàn)式的布線(xiàn)方式布線(xiàn)的時(shí)候，更加容易形成相互干擾。在此工廠(chǎng)采用N-1204型485集線(xiàn)器進(jìn)行布線(xiàn)，其向上提供一條RS-485接口，向下提供四路RS-485接口，能夠?qū)⒁粋€(gè)較大的RS-485總線(xiàn)劃分為四個(gè)小型的RS-485總線(xiàn)，其端口之間提供DC/DC電源隔離和光電隔離芯片對(duì)485信號(hào)進(jìn)行有效隔離，可以有效消除工業(yè)發(fā)酵中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電磁干擾對(duì)數(shù)據(jù)通信的影響。

4-20ma轉(zhuǎn)485模塊概述：在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有許多種類(lèi)的儀器儀表和傳感器可以被轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)。各類(lèi)變送器、電機(jī)保護(hù)器和變頻器等也都具有4～20mA輸出信號(hào)，用于遠(yuǎn)程測(cè)控。 4～20mA轉(zhuǎn)485采集模塊是一款采集4-20mA電流輸入，輸出至RS485接口的智能模擬量采集模塊，4-20毫安模擬量轉(zhuǎn)485，電流采集模塊，4-20毫安電流測(cè)量，溫度轉(zhuǎn)4-20毫安采集，壓力測(cè)量轉(zhuǎn)485，溫度測(cè)量轉(zhuǎn)485，電壓采集模塊，電流信號(hào)測(cè)量模塊，模擬量采集模塊，模擬量采集儀，模擬量輸入控制器0-5V電壓采集器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)模擬量采集很多是采用4～20mA電流來(lái)表示的，比如溫度，濕度以及其他一些模擬量。溫濕度傳感器將采集的溫濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出至4～20mA采集模塊，4-20ma電流環(huán)采集模塊，模塊將采集來(lái)的電流信號(hào)通過(guò)單片機(jī)轉(zhuǎn)換為基于廠(chǎng)家自定義簡(jiǎn)易通信協(xié)議的RS-485數(shù)據(jù)，再通過(guò)RS-485總線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。采集模塊能夠同時(shí)采集八路4～20毫安電流信號(hào)。