溫度采集模塊的介紹及組態

張志平，郭 佳

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江銅貴溪冶煉廠的閃速爐、陽極爐、傾動爐、側吹爐等各式爐體都要通過銅水套進行冷卻，銅水套的出口冷卻水溫度是監控爐體溫度的重要參數，是爐體運行狀況是否良好的重要判斷依據。一二系列閃速爐冷卻水溫度檢測點高達六百多個，而DCS的每塊RTD 卡只有八個通道。如果所有冷卻水電阻直接用電纜連到DCS 控制柜的RTD 卡上，那么所需的RTD 卡大概需要90塊卡件，同時還需要增加控制柜的數量。所需設備的成本費用很高。而用24 通道的溫度信號采集模塊，則只需要30 個采集模塊，安裝在現場與DCS 通訊，可以大大減少電纜、RTD 卡件、控制柜的數量，壓縮成本費用。

1 WYM1323溫度采集模塊介紹

1.1 溫度采集模塊說明

WYM1323 溫度采集模塊是針對電力、冶金、化工、石化、環保、供水、消防等各個行業中需要分布式數據采集的場合研發。被大多數系統集成商、自動化公司和研究所采用，是具有極高性價比、穩定可靠的數據采集模塊。WYM1323 溫度采集模塊可單獨使用，也可以進行擴展，通過MODBU_RTU 協議將采集的數據傳送至上位機通信。其外形如圖1 所示。

圖1 WYM1323 溫度采集模塊

1.2 功能特點及原理說明

WYM1323 溫度采集模塊為24 路熱電阻、熱電偶等采樣，可連接電阻（0R～500R、0R～4000R、Cu50、Cu100、Pt100、Pt1000）、電壓（0mV～100mV）、熱電偶（B、E、J、K、N、R、S、T）。兩路隔離RS485 通信口，支持MODBUS_RTU 協議，通訊參數可用戶設置。

WYM1323 模塊采用16 位超低功耗單片機作為數據處理單元，A/D 轉換部分采用高精度模數轉換器AD7794。系統精度高、穩定可靠、抗干擾能力強，體積小巧。

2 通信協議說明

WYM1323模塊采用MODBUS_RTU協議，該協議是開放的，支持該協議的廠家眾多，協議本身也非常簡單。不需要專門的芯片或協議棧。

2.1 MODBUS 協議簡介

MODBUS 協議是MODICOM 公司開發的一個有很多廠商支持的開放協議，Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信[1]。它已經成為一種通用工業標準，有了它不同廠商的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

2.2 在Modbus網絡上傳輸

標準的Modbus 接口是使用RS232C 兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由Modbus 組網[2]。控制器通信使用主/從技術，即僅主設備能初始化傳輸查詢。其它從設備根據主設備查詢提供的數據做出反應。

主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回消息作為回應。如果是以廣播方式查詢，則不做任何回應。Modbus 協議建立了主設備查詢的格式：設備地址、功能代碼、所有要發送的數據、錯誤檢測域[3]。

從設備回應消息也由Modbus 協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發生錯誤或從設備不能執行其命令，從設備將建立錯誤消息并把它作為回應發送出去[4]。

2.3 在其它類型網絡上傳輸

在其它類型網絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制器都能初始化和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可以作為主設備也可以作為從設備。提供的多個內部通道允許同時發生的多個傳輸進程[5]。

在消息位，Modbus 協議仍提供了主/從原則，盡管網絡通信方法是“對等”的。如果控制器發送消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發送的控制器。

2.4 支持的命令

該模塊所支持的功能碼主要包括03 讀取保持寄存器(Read Holding Registers)、04 讀取輸入寄存器(Read Input Registers)和06 重置單個寄存器(Reset Single Registers)等。

2.4.1 讀保持寄存器

功能碼：03/06/10；數據地址范圍：40011～40062；說明：讀取保持寄存器的值；讀取的是16 位整數或者無符號整數。數據定義如表1 所示。

表1 讀取保持寄存器數據定義

寫保護寄存器（40011）用于保護40012 ～40062 數據被非法改寫。要改寫40012 ～40062 的數據，先寫40011 的值為54321，之后再改寫后面的寄存器，之后按重啟鍵重啟模塊。如要恢復出廠設備可以按重置鍵，設備會重啟并恢復至出廠狀態，此時設備地址為1，通信速率為9600bps。

2.4.2 讀輸入寄存器

功能碼：04；數據地址范圍： 30001 ～30024 說明：讀取輸入數據，讀出值為16 位整數，讀出數/10=溫度值；數據定義如表2 所示：

表2 讀取輸入寄存器數據定義

3 溫度采集卡的組態

3.1 溫度采集卡與筆記本電腦的通訊

溫度采集卡和筆記本電腦通過RS-232/485 串口轉換器連接，在筆記本電腦中安裝度Modscan32 文件，打開計算機的設備管理器找到相應的端口如圖2 所示：

圖2 Modscan32 設備管理器

找到COM3 串行端口，再打開Modscan32 文件，選擇COM3端口進行連接。連接后筆記本電腦才能和溫度采集卡正常通訊。如圖3 所示：

圖3 設備連接端口

3.2 溫度采集卡參數的組態

通過與電腦的連接通訊后，我們可以對溫度采集卡進行一些參數的修改，通過03 命令可以讀取溫度采集卡的各通道的溫度傳感器類型，這個參數可以修改，可以對各種類型溫度傳感器進行數據采集。其讀取參數如圖4 所示：

圖4 各通道傳感器類型參數

圖4 中溫度采集卡地址40015～40038 為1～24 通道的溫度傳感器參數。第一通道號為40015，其后面括號里的00011 表示傳感器類型是K 偶。溫度傳感器的參數代碼為：電阻500R 為00001、4000R 為00002、Cu50 為00003、Cu100 為00004、Pt100 為00005、Pt1000 為00006；電壓信號(0mV～100mV)為00007；熱電偶B偶 為00008、E 偶 為00009、J 偶 為00010、K 偶 為00011、N 偶 為00012、R 偶為00013、S 偶為00014、T 偶為00015.先寫40011 的值為54321 才能修改通道傳感器類型。

地址40039～40062 為1～24 通道的溫度校準系數，如果所測溫度偏高或偏低可以調整該通道的溫度校準系數值如圖5 所示：

圖5 1～24 通道校準系數

4 結語

WYM1323 溫度采集模塊在貴冶已使用多年，工作穩定，使用簡單方便，對于溫度點集中且多的地方完全可以用WYM1323模塊替代DCS 的RTD 和TC 卡件，節約成本的同時方便檢修人員排除故障。不僅對溫度信號進行采集，相應的WYM1311 模塊還可以0-24mA 的模擬量信號進行集中采集再與DCS 通訊，可以大力進行推廣運用。