毕业设计（论文）基于MODEM与ADAM5510构成的水量信息化测控系统

1、摘要该系统是基于modem与adam-5510构成的水量信息化测控系统，其设计的基本原理由pc作为上位机，通过modem利用现有的公用电话网与远端的modem进行拨号通信，发送命令，并读取下位机上传的数据与报警信息，adam-5510则作为下位机负责modem与水位传感器及闸门的控制，同时向上位机传送数据，当现场出现故障时，如果上下接通，则adam-5510自动向上位机传送报警信息；若未与上位机接通，adam-5510首先自动拨号远端的modem，当接通后就上传报警信息，从而实现了无人值守。根据系统的设计内容、主要技术指标及要求，该系统的设计以美国研华可编程控制器（adam-5510）为逻辑控

2、制核心设备，以kybw17系列压力式水位传感器作为数据采集装置，以adam-5017作为模拟量输入模块，2块adam-5050作为数字量输入模块，adam-5060作为数字量输出模块，采用直流供电的工作电源，用蓄电池作为备用，可以完成蓄电池和交流电的切换。adam-5510是台湾研华公司开发的基于pc架构的可编程序控制器，用于数据的采集与控制，adam-5510的最大优势在于可使用高级语言编程，便于算法设计，用户可以直接调用专用数据i/o和通信函数库，避免大量的端口操作，使工作简单易行，在编程和算法方面明显优于以往的可编程控制器。关键词modem 研华可编程控制器adam-5510 水量信息化

3、 测量控制 水位传感器 拨号通信 闸门控制 数据采集 基于modem与adam-5510构成的水量信息化测控系统前言我国是一个江河众多，水资源缺乏的国家。当前，有灌溉设施的0.5亿公顷耕地中有1/3供水不足。而目前灌溉用水的浪费现象又十分严重，灌溉用水的利用率只有40%左右。对于我国来说建立节水型社会是十分必要的。水利工程一般分布在较分散的偏僻山区和农村、某些偏僻山区甚至信号极差，无法实现有线通信。管理人员较难及时掌握设备运行情况，比如设备的电源监视、闸门开度、水位等信息。更难以实现远程控制闸门启闭了。而且这些系统只能由维护人员巡回检查和维护。在这种情况下，设备的故障在维护人员巡检之前是不会被

4、发现的。因此必须发展水渠的有线监测自动化系统，一方面是监测仪器的自动测量和数据自动采集，以提高数据采集速度，改善观测人员的工作条件；另一方面是数据的集中处理和分析。在这就是实现数据的自动报送，在无人值守的情况下快速准确地将水量数据 传递至水务数据中心，及时掌握水情信息，以优化水量调度及进行控制决策。传统方式即耗资大量的人力物力，有无法避免手工抄写和计算带来的差错，现有的一些数据传输方法存在诸多的问题，如覆盖范围小、线路维护量大、电力载波上噪声污染致使通信部 可靠等。采用modem可以解决上述存在的不足。通讯网络的发展和农村有线电话的普及为远程通信和控制提供了条件。通过电话线指挥中心可以和分散的

5、水利设施以及用户交换信息。指挥中心（水务中心）将指令通过电话线传到执行机构（plc）进而控制闸门达到调节水量的目的；检测装置（水位传感器）将检测到的水情通过电话线传到指挥中心以供发送指令，plc还可以根据预先编好的程序对闸门控制（pid控制），用户亦可以向水务中心发送请求。这样即达到了遥测遥控的目的，使监控不受空间的限制，实现了无人值守。近年来modem通信基础建设的发展，给实现上述任务提供了一个解决方法和通信平台，而将plc与modem结合起来，形成一个有机整体，就可以解决上述问题。 第一章 系统概述一本系统所实现的功能（一）、故障报警功能：对交流电、蓄电池及传感器运行状况进行时时监控，发现

6、故障能及时判断分类并通知有关人员，以便做出相应处理。具有掉电保护功能（能将重要信息保存即使掉电也不会丢失）。（二）、数据采集处理：1对各路水位进行采样，将采样值转换为4-20ma电流送入adam-5510模拟量输入模块adam-5017。2研华adam-5510对水位采样值进行数字滤波，滤除干扰值，补偿水位偏差，得到实际水位值。（三）、发送功能：1有线发送，通过modem 将采样处理后的数据发送至用户要求的地点。2定时发送：按用户规定的时间间隔将数据发出。3召测：根据用户要求，可随时发送所采集的数据。4存储发送：通过串口将所保存的水位数据发送给接收机。（四）、显示功能：系统上电正常工作后，工作

7、指示灯亮，工作指示灯闪烁时代表当前正在数据采集，工作指示灯不亮代表程序非正常终止。（五）、控制功能：根据实测数据及上位机发送的控制命令对闸门控制。二实现本系统的方案：根据基于modem与adam-5510构成的水量信息化测控系统的设计内容、主要技术指标及要求，该系统的设计以美国研华可编程控制器（adam-5510）为逻辑控制核心设备，由pc作为上位机通过modem利用现有的公用电话网与远端的modem进行拨号通信，发送命令，并读取下未机上传的数据与报警信息；adam-5510则作为下位机负责modem与水位传感器及闸门的控制，同时向上位机传输数据，当现场出现故障时，如果上下接通，则adam-5

8、510自动向上位机传送报警信息；若未与上位机接通，adam-5510首先自动拨号远端的modem，当接通后就上传报警信息，从而实现了无人值守。通过modem有线通信实现测量现场水位的控制和监测，即通过现有的modem网络传输远程的各种数据信号到控制中心，同时可以完成控制中心对远程采集点的控制。远程采集点的测量主要通过水位传感器对测站设立的多个不同测点进行水位的测量，考虑到测量现场、水渠的环境、水位传感器的放置、应采用非零位的安装法把水位传感器安装在泥淤泥面上，在计算测量值时应把测量值加上渠底到传感器的垂直距离，从而得出实际液位值。这样做可以很好的地避免淤泥对水位产生的影响，使测量值达到很高的精

9、度。系统中的传感器的主要作用是将被测非电量转换成与其有一定关系的电量，然后将测量的水位信号变换成电流信号，根据设计要求，需转换成4-20ma的电流量送入可编程序控制器。 可编程序控制器(adam-5510),负责采集监视信息,将需发送的监测信息进行信息编码,然后送到通信模块进行通信,可编程序控制器(adam-5510)还负责接收由调度中心送来的信息,经拨号工作站进行信息编码后,再通过modem进行通信,然后由adam-5510接收该信息,经plc编译后,plc将通过自动闸门控制程序完成相应的控制。系统结构简图如下：传感器变送器可编程控制器步进电动机闸门modem公用电话网modem 上位机pc

10、显示电路按照pc_based plc网络控制系统的体系结构，该系统可分为管理级和现场级，各级具体组成如下：1 管理级（1） pc机即上位机：支持visual basic 6.0软件运行，提供rs-232串行通信接口；（2） 调制解调器。2 现场级（1） adam-5510 pc_ based plc；（2） adam-5017h模拟量输入模块，与压力传感器相连。根据压力传感器输出电压正比于被测液压的特性，对各路水位进行采样，将采样值转换为4-20ma的电流送入adam-5510。（3） adam-5050数字量i/o模块，在这里作为数字量输入模块，完成手、自动切换，闸门上下限位，电机正、反转等

11、控制功能。（4） adam-5056数字量输出模块，对交流电源指示灯、蓄电池运行指示灯 、电机运行指示灯及工作指示灯进行时时监控，并给电机的驱动器提供脉冲信号和方向信号，进而控制步进电机工作。（5） 现场调制解调器（6） 电源，采用蓄电池和直流+24v电源供电，保证供电电源不间断第二章 系统硬件组成2.1 pc_based plc 系统简介2.1.1系统概述pc_based plc亦属于plc的范畴,pc_based plc既具有传统plc在功能、可靠性、速度、故障查找方面的特点，又具有pc的高速运算、丰富的编程语言、方便的网络连接的优势。pc_based plc是以pc的软硬件技术、网络通信

12、技术为基础，采用标准的pc开发语言进行开发，pc_based plc与传统plc最显著的区别是内置了操作系统，因此用户不需要再对底层硬件直接操作，而是通过操作系统对硬件直接进行管理。pc_based plc的工作流程与pc基本类似：硬件上电之后，系统对内部寄存器、定时器及接口初始化。初始化完毕将进行自检，如图2-1所示。接通电源初始化硬件检查检查结果正常？进入用户程序执行用户程序程序结束（end）?等待执行新的用户程序是否自动运行？手动执行异常警告图2-1 pc_based plc 的工作流程2.1.2 pc_based plc的硬件组成pc_based plc由硬件系统和软件系统组成。pc_

13、based plc的硬件系统，包括pc_bsased plc的硬件组成和系统配置。其硬件主要包括主控模块、编程器、输入/输出模块和底座。其软件系统由操作系统、下载环境和开发环境三部分组成。一 主控模块（1） 中央处理器（cpu） cpu是pc_based plc的核心，其性能决定了pc_based plc的计算能力、控制能力、处理速度、运行数据和通信能力。研华公司生产的pc_based plc adam-5510采用的是rdc公司的80188cpu。80188从8086基础上发展起来，是一个内部工作和外部输入/输出均为16位的微处理器，其最高主频速度为8mhz，运算速度小于1mpips,具有1

14、6位数据通道，内存寻址能力为1mb。adam-5510的cpu内置了与ms-dos兼容的rom-dos实时操作系统。（2） 存储器pc_based plc的存储器主要用于存放操作系统、用户程序和工作数据。存储器的种类和形式很多，从种类来分，有rom、eprom、eeprom、ram；从安装形式来分有直接插入的集成块、存储器块、ic卡块等；从用途来分，有系统程序存储器、数据存储器、用户程序存储器。研华公司的pc_based plc adam-5510提供五种存储区：sram、flash rom、security sram、flash memory、battery memory。（3）底座plc的

15、无源底板可提供总线和通信接口。adam-5510底座带有4个i/o插槽，方便i/o模块直接插入，i/o 模块通过底座内部的并行总线与cpu 卡通信，本机最多支持64个i/o 点。底座上还设置有三个串行通信口com1、com2、com4 和一个编程口com3。编程口与上位编程器pc 连接，用于系统程序和用户程序的下载，也可用于rs-232方式通信，com1固定于rs-232方式，可与其他串行设备通信，如modem;com2 固定于rs-485方式，用于rs-485 网络通信；com4是rs-232/rs-485复用方式。这些通信方式采用通用的通信协议，而不是 特定厂家的专用通信协议，因此使用非常

16、灵活，可以与其他设备自由通信。（4）电源卡电源卡的主要作用是将外接电压转换成稳定的高效率的低电压，转换后的低电压可以为cpu卡、总线等提供工作电压，保证整个系统安全可靠的工作。adam-5510 电源设计规格为+10+30v直流电压，可以很方便地接入工业现场的+24v直流电压。二编程器pc-based plc 的特点是内部用户程序可变更，能方便的修改和下载程序。用户可以利用编程器来输入、读出、检查、修改和调试程序，也可以用它监视pc-based plc 的工作状态、显示错误代码或修改系统寄存器的参数等。编程设备是pc-based plc 工作中不可缺少的设备。pc-based plc 具有开放

17、性、通用性高的特点不需要使用特定的编程器，可以直接使用计算机来编写控制编程。通过pc-based plc 的rs-232 编程口与计算机连接，利用专用工具软件，可以通过梯形图和功能图等方式编程，使得plc 编程和监控更加方便。adam-5510还随机提供了完整的c 语言函数库，包括系统函数库、i/o 函数库、通信函数库等。用户使用c 语言编程，可方便的调用这些库函数，以完成pc-based plc 的所有采集、控制和通信功能。三i/o 模块1数字量i/o模块pc-based plc 的数字量i/o 模块可分为三种类型：输入模块、输出模块以及输入/输出模块。（1）数字量输入模块pc-based

18、plc 的输入模块用于检测来自现场的高低电平信号，如按钮、行程开关、温控开关、压力开关等，并通过模块内部电路的滤波、光电隔离和电平转换等电路将其转换为pc-based plc 可处理的高低电平。按输入点数分：常用的有8点、12点、16点、32点等。按工作电压分：常用的有ttl电平、隔离输入信号。隔离输入通常使用光电隔离方式。按输入信号类型分，有干、湿接点方式。干接点连接外部开关信号，规定外电路闭合时输入为逻辑0，外电路开路时为逻辑1。湿接点连接外部电压信号，0和1是按照电压的阈值给出的。对于ttl 电平，00.8vwei 逻辑电平0，+2.4+30v为逻辑1。输入信号的电源可以由plc提供，也

19、 可以由用户自己供给，但是必须要注意外供电源一般不要与plc电源共地，此外还必须注意输入电压因不同的模块而各不相同，不可接错。（2）数字量输出模块输出模块的任务是将pc-based plc内部的控制信号，转换为外部所需的输出电压信号，驱动外部负载。由于pc-based plc要控制的对象多种多样，因此输出模块也应根据负载进行选择，通常分为直流输出模块、交流输出模块和交直流输出模块。按照输出开关器件种类的不同又可分为两种形式：一种是继电器输出型，输出高低电平控制继电器触点的闭合或断开，通过继电器触点控制外电路通断，外电路可以使交流电路也可以是直流电路；另一种是 晶体管输出型，通过高低电平使晶体管

20、截止或饱和导通以控制外部电路，可用来控制固态继电器（ssr），进而控制加热器、泵及动力设备，此种方式可通过增加光敏管实现25003000v的隔离。（3） 数字量i/o模块数字量输入输出的每一个通道，既可以作为输入又可以作为输出。i/o状态可以通过dip开关分别进行设置。注意：当已经设置成输出的通道若强迫接收输入信号将会损坏通道。adam-5510的数字量i/o模块的基本特性将在后面详细介绍。 2.模拟量i/o模块在工业控制过程中，存在大量的电压、电流、温度、压力、流量等模拟量的采集与控制。模拟量i/o模块包括模拟量输入模块和模拟量输出模块。模拟量输入模块的主要功能是对模拟量进行模数（a/d）转

21、换，实现信号采集；模拟量输出模块的作用是对 数字量进行数模（d/a）转换，实现模拟量输出，控制现场设备。（1）模拟量输入模块模拟量输入模块用来将来自传感器的电压、电流、热电偶（tc）、热电阻（rtd）等信号转换成数字量，以供给主控模块进行数据处理和控制。模拟量输入模块一般有2路、4路、8路等规格。每路输入信号都要经过前置放大、多路选择开关、d/a转换、光电隔离等环节最终送入存储区域或寄存器。（2）模拟量输出模块模拟量输出模块的功能是进行d/a转换，将plc处理后的数字量转换为模拟量信号，输出到工业现场的相关执行部件，从而控制现场的各种设备。输出的模拟量有2路、4路等规格。模拟量输出模块由锁存缓

22、冲器、多路选择开关、光电隔离、d/a转换和驱动电路所组成。当plc程序执行到输出模拟量指令时，数字量由程序指定的通道，经d/a转换后，从plc输出端送出。adam-5510模拟量i/o模块的基本特性将在后面详细介绍。3.通信模块通信模块的作用是扩展pc-based plc控制器的通信功能，使之能够和多个串口设备，如modem、智能仪表等进行连接，实现控制系统得多串口通信。如研华公司的adam-5090就是一个四串口扩展模块，四个串口可以同时与不同的串行设备连接，通信速率最高可达115.2kbit/s，缓冲区可达128b。4.温度采集模块温度采集模块可以直接与热电偶、热电阻等温度检测元件连接，不

23、需要任何中间的转换设备。温度采集模块实际上就相当于温度变送器和a/d转换器，能够将生产现场的温度信号直接传送给plc。研华公司的温度采集模块在本系统中不使用，这里就不作详细介绍了。5.计数器模块计数器模块专门针对工业现场的高速脉冲信号进行计数，如流量、频率等信号，并把类加值传送至plc进行处理。adam计数器模块在本系统中也不使用，这里也不作详细的介绍。6.i/o模块的选择（1）数字量输入输出模块的选择数字量输入模块在选择时应该考虑：a.输入信号的选择：如果现场设备输出无源信号，例如按钮、行程开关等开关信号，应该选择可以接入干节点的数字量输入模块。如果输出的是有源信号，如电压，则选择可以接入湿

24、节点或者直接电压输入的模块。模块的输入电压和类型应尽可能与现场设备的输出电压和类型一致。现场设备输出ttl电平，就应该选择ttl电平输入的模块，而不能选择隔离输入的模块，这是因为ttl电压与隔离电压不匹配。b.现场条件：应该根据现场的具体情况来选择电压的高低。如现场的工作环境恶劣、干扰较强或者离pc-based plc的距离较远，通常要考虑选用较高的电压，以提高抗干扰能力和减少长距离传输的影响。例如，一般5v的输入不要超过10m。数字量输出模块在选择时应该考虑：a.模块与外部接线的方式：从模块的外部接线方式来分，有隔离式和非隔离式，如果输入的信号不需要隔离，应优先考虑非隔离式，因为隔离式的价格

25、较高。b.输出电压（电流）的选择：输出的最高额定电压（电流）应大于负载的额定值，如果负载电流过大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到启停电容性或电感性负载时会产生的冲击电压（电流）的额定值还应留有足够的余地。c.允许同时接通的输出点数：在选用输出模块时，不应只考虑一个输出电的驱动能力，还需看整个输出模块的满负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流。d.输出方式的选择：根据实际工作情况合理选择继电器输出、晶体管输出。继电器输出价格便宜、使用电压范围广、导通压降小，承受瞬时过电流和过电压的能力较强，且有隔离作用。但继电器

26、有触点，寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1hz。晶体管输出（直流）属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高的反压，必须采取抑制措施。（2）模拟量输入输出模块的选择a模拟量输入模块的选择a.转换的分辨率：分辨率高则采样精度高。但要注意：不同范围的输入信号，其最小可分辨的信号单位不同。如16位的a/d转换高于12位的a/d转换。采用何种精度的分辨率取决于用户希望被采集信号的还原程度。b.合理选择电压型或电流型输入以及输入范围：一般情况下，电流型的抗干扰能力好于电压型，传输距离也长于电压型信号。模块的输

27、入量程要与现场信号的范围相匹配，如输入10mv信号，就要选择相应的毫伏范围，如15mv，而不能选择5v量程。在合适的量程条件下，一定要兼顾采集精度与适应能力的平衡如10mv信号输入，既可以选择15mv量程，又可以选择50mv量程。50mv下的适应能力强，但其绝对误差会偏大；而在15mv量程下，采集精度相对较高；但是如果采集精度受到干扰，电压超过量程范围就可以丢采集量程造成损害。c.转换速度：由于考虑到滤波效果，通常模块采用积分式转换，所以其转换速率以毫秒计算。不同的模块，转换速度也不同，要求高的控制，可以考虑专用的高速模块。 b模拟量输出模块的选择模拟量输出模块的功能就是提供被控设备所需的输入

28、信号，同样要注意分辨率和输出信号类型及量程的选择。水位传感器的选择：水位测量是灌区测水量水工作的最基本要素之一。水位传感器是将水位数据转换成电讯号再进行传送的关键设备，浮子式、超声波式、压阻式、感应式等各有不同的使用条件和范围，传感器选择恰当与否直接影响到整个水位观测系统的可靠性及精度。特别是在一些自然条件和管理要求较为复杂的地区，应进行充分比较、论证、最准选用适用的传感器。不同传感器有不同的土建安装方式，同一类型的传感器也有多种安装方法，可建造水位观测井，或就近依附于水工建筑物，也可在渠道中预制混凝土基础，建造安装支架。具体采用何种方式，要结合灌区特点，考虑淤积、浮草、冰块撞击等因素，根据实

29、际情况及经济能力而定，原则是首先要保证传感器功能的发挥，并易于安装、维护。考虑到输入模拟量的特点及性能价格比等因素，系统中所需的压力传感器应选用kybw17系列。考虑到测量现场、水渠的环境、水位传感器的放置、应采用非零位的安装法把水位传感器安装在泥淤泥面上，在计算测量值时应把测量值加上渠底到传感器的垂直距离，从而得出实际液位值。这样做可以很好的地避免淤泥对水位产生的影响，使测量值达到很高的精度。系统中的传感器的主要作用是将被测非电量转换成与其有一定关系的电量，然后将测量的水位信号变换成电流信号，根据设计要求，需转换成4-20ma的电流量送入可编程序控制器。 kybw17系列传感器采用kycw0

30、7系列传感器与信号调理器bsw配接或直接把传感器与调理器设计成一体，输出信为420ma、15v等多种形式的标准信号，直接与显示仪表、计算机接口。kybw17系列传感器用于石油化工、冶金矿山、水利、城市供水和水利勘探等领域，进行液压和液深的测量和控制。工作原理：检测部分采用带扩散电阻桥的单晶硅膜片，利用半导体的压阻效应实现力电转换，输出信号正比于被测液压，即u=kpx电源源源a三aasaaab s w调理器压力与液压的关系为：px=rhx， 式中 px变送器在安放点所受的压力 r液体相对密度 hx 变送器检测点至液面的深度变送器输出信号与液深的关系（以420ma标准输出为例）为 hx=(1-4)

31、.1/kr 另1/kr=e，则hx=(1-4)e，用标定的方法求得e，即可确定液深。特点：投入式结构，量程宽，分辨率高，体积小，精度高，不锈钢外壳、全密封型机械防护、zp68、稳定可靠、使用方便、防水电缆带导气管。生产厂家：康宇测控仪器仪表工程公司技术特性（一）：工作电压/ma：510恒流（9vdc）存储温度/：-4085 相对湿度/%rh：100被测介质：非腐蚀或弱腐蚀液体（一般为淡水）性能参数/m：量程01直到070(相对淡水)使用温度：085技术特性(二)：非线性%fs：a. 0.10.2 b .0.20.3灵敏度湿度系数/c-1.fs a. (1-1.5)*10-4 b.(1.5-3)

32、*10-4重复性迟滞/%fs a.0.050.1 b.0.10.2零点温度系数/c-1.fs a.(0.51)*10-2 b.(13)*10-4三相混合式步进电动机系统中闸门的开闭利用三相混合式步进电动机驱动，步进电机是一种常用的电气执行部件，广泛应用于自动化控制领域。步进电机是一种用电脉冲进行控制、将电脉冲信号转换成相应角位移的电机。它的运转需要配备一个专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号和方向信号的控制，每一个脉冲信号可使步进电机 三相混合式步进电机驱动器 驱动器wd3-007：驱动器wd3-007采用交流伺服原理工作，它主要驱动百格拉公司2nm12nm 三相混合式步进电机，其输

33、入电源电压可以是220vac或110vac，控制信号可以是5vdc或24vdc(定货时要说明清楚)，驱动不同电机时要求驱动器wd3-007输出不同的电流。 wd3-007的主要特点1交流伺服工作原理，交流伺服运行特性，三相正弦电流驱动输出；2只要环境温度不超过55，驱动器就可以正常工作；3电路板采取三防处理，有过热、过压、欠压、电机相间短路和过流保护功能；4驱动器的输入电源是110vac或220vac，变化范围是：-30%+20%；5电机和驱动器间仅用3根线，同交流异步电机一样，减少连线出错的可能性；6几乎无共振和爬行，输出相电流可设置，带有十细分和半流功能特性，噪声与交流伺服电机一样；7比同

34、样尺寸的反应式步进电机所产生的功率大20%左右；8电机的扭矩与它的转速有关，而与电机每转的步数无关；9电机每转步数可依用户要求分别设定为500、1000、5000、10000步/转；10 由于驱动器采用了正弦电流驱动，使电机的空载启动频率高达4.3至5.3khz；11 电机上下电时，电机位置不变，停电后再上电位置不变，给工作带来很大方便。二 、wd3-007电气参数单相供电110v或220v输入；变化范围：-30%20%；频率：4566hz驱动方式三相正弦电流驱动方式输入电流110v供电时小于5安培；220v供电时小于3安培工作温度小于55;存放：-4070输出电压110v供电时为3155va

35、c；220v供电时为3325vac输出电流110v供电时为1.355.5a；220v供电时为0.662.5a功 耗功耗：80w； 内部保险：6.3a尺寸、重量尺寸：18566155mm； 重量：1100克adam-5017模拟量输入模块adam-5017是一个具有16位分辨率，8通道模拟量差动输入模块，它在所有通道上提供可编程输入范围。它接受毫伏输入（150mv,500mv）,伏特输入（1v，5v和10v）和电流输入（20ma,要求输入电阻为125欧）。此模块可软件设定mv、v、ma等不同输入类型和范围dc3000v隔离保护；采样速率为10hz，模拟量信号范围即任意两个输入端之间的电压不可超过

36、15v。注意：为保持采样精度，请减少不使用的通道数。adam-5510模块的前视图如图2-2所示，其应用接线如图2-3，2-4所示：adam-5017的技术性能指标：模拟量输入通道数：8通道模拟量差动输入输入类型：mv、v、ma输入范围：150mv、500mv、1v、5v、10vand20ma隔离电压：3000vdc采样速率：10hz/s模拟量输入信号值：15vmax功耗：1.2w电源输入范围：+10到+30vdc（不带隔离）零点漂移：1.5v/精度：0.1%输入阻抗:2m左为图2-2图2-3：millivolt and volt input图2-4：process current input

37、adam-5050数字量i/o模块adad-5050是一个16通道的数字量输入/输出模块。每个通道被确定为输入或者输出是通过设置其拨码选择开关来实现的。当转换开关打开时为数字量输出模式，转换开关由adam-5510控制，此转换开关也可用来控制固态继电器，进而控制加热器、泵及其他动力设备。adam-5050用作输入时可以确定adam-5000系列的开关或者限位状态，还可以接受远端数字信号。其输入为干湿节点输入；输出为：集电极开路，最大负载输出的最高电压30v，电流100ma,功率450mw。其前视图如图2-5所示：图2-5：adam-5050前视图应用接线图如图2-6，2-7所示：图2-6： d

38、ry contact signal input (adam-5050)图2-7： wet contact signal input (adam-5050)adam-5056数字量输出模块adam-5056是一个16通道数字量输出模块。输出为集电极开路输出，带负载输出的最高额度电压30v，电流100ma。其前视图如图2-8所示：图2-8modem的工作原理1.modem概述1）modem的功能modem是为适应数据通信的数字信号在具有优先带宽的模拟信道上进行远距离传输的需要而设计的，其功能有以下两个方面：a.调制功能：modem接收数字信号，按一定的调制方式将其转换为有限频段的模拟信号在模拟信道

39、上传输。b.解调功能：modem在模拟信道上接收载有数字信号的有限频段的模拟信号，按照预先约定的调制方式进行解调，将模拟信道上的数字信号还原成串行方波数字信号，并在接口上输出。因此，modem的功能即是用数据终端设备和模拟传输线路之间起着模拟信号和数字信号之间的转换作用。2）modem的一般组成结构：调制解调器一般有基带处理、调制解调和信道形成三大部分组成，调制解调是modem的核心，此外还有均衡和取样判决两部分。其框图如下：基带处理理调 制 发送滤波器信道接收滤波器解调均衡取样判决a.基带处理是调制之前数字信号进行的一些处理，用于消除码间干扰和适应不同的调制方式的需要。实际上基带处理是一种码

40、形的变换，也称基带波形的形成。b.信道形成是滤波器输出信号调制频谱并形成系统所需要的调制波的形成过程，主要有收发滤波器完成。其中，发送滤波器取出适合信道传输的调制频谱，该频谱经信道接收滤波器从中取出有用频谱并滤除噪声。c.调制和解调由乘法器实现，基本过程是数字信号与载波信号相乘，完成调制过程，送入信道传输，接收端接收后还原出原数据信号，完成解调过程。d.均衡设备用于消除因信道特性不理想而造成的失真，取样判决器用于正确恢复出原来的数据信号。3）modem的分类：a.使用无线modemb.使用电路拨号modem：使用普通电话网的（pstn）的modem，又可分为人工呼叫/应答和自动呼叫应答的mod

41、em。2.modem工作原理：调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接受部分接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。电话线可以使通信双方在相距几千公里的地方相互通话，是由于在每隔一定距离都设有中继放大设备，保证话音清晰。在这些设备上若再配置modem，则能通电话的地方就可传输数据。一般电话线路的话音带宽在3003400hz范围，用它传输数字信号，其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有三种；频移键控（fs

42、k）、相移键控(psk)、相位幅度调制(pam)。modem通常有三种工作方式：挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式；双方通过电话线进行通话是通话方式；modem已联通，进行数据传输是联机方式。数模转换的调制方法也有三种：（1）频移键控（fsk）,用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。如调频modembell-103型发送和接收数据的二进制被指定的专用频率是：发送，信号逻辑0、频率1070hz,信号逻辑1、频率1270hz;接收，信号逻辑0、频率2025hz,信号逻辑1、频率2225hz。（2）相移键控（psk），高速的modem常用四相制，八相制，而四相制是用四个不同的相

43、位表示00、01、10、11四个二进制数，如调相modembell-212a型。该技术可以使300bps的modem传送600bps的信息，因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义，但控制复杂，成本较高，把相制更复杂。（3）相位幅度调制（pam），为了尽量提高传输速率，不提高调制速率，采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用16个不同的相位和幅度电平，使1200bps的modem传送19200bps的数据信号。该种modem一般用于高速同步通信中。调制解调器通电后，通常先进入挂机方式，通过电话拨号 拨通线路后进入通话方式，最后通过modem的“握手”过程进入联机方式。正常使用时，由

44、使用者通过电话机或modem前面板的按键、内部开关实现三种方式间的转换。调制解调器与计算机连接是数据电路通信设备dce(datacircutterminatingeuipment)与数据终端设备dte(dataterminalequipment)之间的接口问题。dce与dte之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括dce与dte，因此确定一个统一的标准接口，特别是对公用数据网有重要的意义。数据终端设备dte是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿，或者是两者的结合，像计算机终端、打印机、传真机等就是dte。将数据终端设备dte与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通

45、信设备dce，像modem就是dce。dte与dce之间的连接标准有cittv.10/x.26，与eiars-423-a兼容，是一种半平衡电气特性接口。普通的modem通常都是通过rs-232c串行口信号线与计算机连接。rs-232是一种历史悠久的计算机接口标准。（rs本是recommendstandard的缩写），它于1969年被国际组织认可。rs-232的定义包括电气特性（如电压值）、机械特性（如接头形状）及功能特性（如脚位信号）等。它允许一个发送设备连接到一个接收设备以传送资料；其原始规范的最大传输速度为20kbps，但事实上，现在的应用早已远超过这个速度范围。rs-232可说是相当简单

46、的一种通信标准，若不使用硬件流控，则最少只需利用三根信号线，便可做到全双工的传输作业。rs-232的电气特性是属于非平衡传输方式，抗干扰能力较弱，故传输距离较短，约为15米左右而已。rs-232c串行口信号分为三类：传送信号、联络信号和地线（1）传送信号：指txd（发送数据信号线）和rxd（接收数据信号线）。经由txd接收的信息格式为：一个传送单位（字节）由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。（2）联络信号：指rts、cts、dtr、dsr、dcd和ri六个信号，各自功能为：rts（请求传送），是pc向modem发出的联络信号。高电平表示pc机请求向modem传送数据；cts（清除发送），

47、是modem向pc机发出的联络信号。高电平表示modem响应pc发出的rts信号，且准备向远程modem发送数据。dtr（数据终端就绪），是pc向modem发出的联络信号。高电平表示pc机处于就绪状态，本地modem和远程modem之间可以建立通信信道。若为低电平，则强迫modem终止通信。dsr（数据装置就绪），是modem向pc机发出的联络信号。它指出本地modem的工作状态，高电平表示modem没有处于测试通话状态，可用和远程modem建立通道。dcd（传送检测），是modem向pc发出的状态信号。高电平表示本地dce截收到远程modem发来的载波信号。ri（振铃指示），是modem向p

48、c发出的状态信号。高电平表示本地modem收到远程modem发来的振铃信号。（3）地线信号（gnd），为相连的pc向modem提供同一电势参考点。56k高速modem是1997年才开始上市的拨号高速调制解调器，它的传输速率之所以能有高于传统电话线路上33.6kbps的极限速率，是因为它采用了完全不同于33.6k的调制解调技术，其工作原理和使用要求与33.6k高速modem相比也有一定的区别。56k高速modem在通信系统中应用时，用户端的模拟调制解调器与isp局端数字式调制解调器（局端modem）不是对等设备。其中用户端56k高速modem的工作原理和接入方法与33.6k高速modem没有什么

49、不同，仍然与电话线模拟连接，拨号上网，也仍然是用来完成数/模转换工作，所以用户在安装和使用56k高速modem时，没有任何新的要求而言。而isp局端的数字modem与普通模拟modem就完全不同了，isp局端modem 是一种纯数字式调制解调器。该数字式调制解调器将isp局端数字设备直接与公用市话网 (pstn)进行数字连接，也就是说isp局端数字信号进入交换系统时将绕过pcm的模/数转换过程，将数字网上的数字信号经过特殊数字编码后取代调制过程，并采用与pstn数字网中现行的256离散信号直接进入数字交换。这样在整个网络系统中，除下载数据端的pcm中有数/模转换和用户端56k高速modem中有

50、数/模转换外，其他各处都是纯数字传输。可见，在服务端的纯数字modem与pstn之间就不会产生任何模/数转换噪声了。这样，若从isp端下载信息，则仅在用户端的56k高速modem上经过一次模/数转换，所以下载速率极高。56k高速modem工作的基本条件是：客户端的56k高速模拟调制解调器和主机端的远程接入服务器（纯数字调制解调器）必须支持相同的标准（x2或k56flex），最好是v.90标准主机端必须是数字线路连接，即干线端通道应该是t1、或isdn、或pri/bri线路在整个传输网中只能存在一次模/数转换，即客户端的56k高速模拟调制解调器的模/数转换。下面的内容摘自v.90技术白皮书：v.

51、90是itu（国际电信联盟）制定的一个56kbps数据传输标准。v.90使得调制解调器能够在标准公用电话网（pstn）上以高达56kbps 的速率接收数据。借助于开发多数internet和联机服务提供商业已使用的到pstn 的数字连接能力，v.90克服了在传统模拟调解调器上的理论速度极限。通过使用如v.42bis这样的压缩方案，v.90还能进一步提高数据吞吐能力。一般来讲，电话网络中唯一的模拟部分时电话公司的电话总局连接到每家用户的那部分电话线，在过去的20年中，电话公司已经使用数字线路连接替换了原有的大部分模拟网络。但更换最慢的那部分网络一直是每家用户与电话总局之间的连接。在今后相当长的时间

52、内，这部分连接仍可能是模拟线路。 1.服务器端仍可能是通过数字链路连接到电话公司的骨干线路上。 2.服务器端的信令在编码过程中只使用电话网数字部分中所使用的256个pcm码。换句话说，就是在这个转换过程中不存在模拟信号转换成离散数值pcm码所造成的量化噪声。3.这些pcm码被转换成响应的离散模拟电压，并通过模拟线路传送到客户端调制解调器。在这个过程中没有任何的信息丢失。4.客户端调制解调器把接收到的模拟信号重新转换成离散的网络pcm码，并解码出发送端所发送的信息。上行通道和下行通道：不对称操作 v.90编码详解 如上所述，v.90数字（即服务器端）modem发送的数据是一二进制数字的形式在ps

53、tn上传输。但是为了满足上述列出的要点2这一条件，v.90数字modem必须以电话网的速度（8000hz）向客户端的adc发送数据（每次8位）。这意味着modem的采样速率必须与电话网的采样速率相同。v.90modem连接 在握手序列中，v。90modem对线路进行检测以确定下行通道中是否存在模-数转换。它就以v.34方式进行连接。当远端modem不支持v.90协议时，v.90模拟modem也尝试建立一个v.34连接。v.90modem的任务就是鉴别256个可能的电压值，并将其还原为8000pcm码/秒。如果它真的能够做到这一点，则下载速度将接近64kbps（8，000*8bit/code）。但事实证明仍存有几个问题使传输速度稍微降低。 modem的工作模式和工作状态 modem的工作模式分为指令模式和在线模式两种。在指令模式下，modem把送给它的数据作为指令解释。处于在线模式下，modem对计算机发给它的数据不进行任何解释，直接传送到线路上。在通常的情况下，modem建立连接后直接进入在线模式，若载波信号丢失，则自动进入指令模式。 在连接状态下，为了使modem从在线模式回到指令模式，需要等待一个保护时间（缺省为1秒钟）后发出escape指令（缺省是+）,并等待一秒钟之后再发出其他指令。modem的工作状