【应用笔记】【AN004】VB环境下基于RS-485的4-20mA电流采集
版本：第一版作者：周新稳 杨帅 日期：20160226
===========================
本资料高清PDF 下载：
http://pan.baidu.com/s/1c1uuhLQ
源代码包下载：
===========================
简介
本应用笔记主要说明如何在VB开发环境下基于RS485实现4-20mA电流采集。
系统组成及工作原理
系统组成如图1所示，主要包括 PT100铂电阻温度传感器、SBWZ温度变送器、4-20mA电流采集模块（GM1008）、USB转RS485模块（EVC8001）以及上位机VB 。
|
|
图1 系统组成框图
PT100铂电阻温度传感器：利用铂金属阻值随温度变化而变化的特性制成的一种温度传感器，主要用来测量温度的变化量。
SBWZ温度变送器：一种现场安装式温度变送单元，主要将铂电阻的信号变换成线性4-20mA的输出信号。
4-20mA电流采集模块（GM1008）：RS485接口的GM1008电流采集模块，主要实现数据的采集与传输，并通过RS485接口与上位机进行通讯。
USB转RS485模块（EVC8001）：实现GM1008的RS485接口与上位机的USB接口成功连接。
上位机VB：制作上位机界面，实现被测数据的采集、分析和显示。
系统工作过程中，当温度发生变化时，
PT100铂电阻温度传感器的电阻值发生变化，其阻值经过SBWZ温度变送器转换为电流信号，并通过4-20mA电流采集模块（GM1008）及USB转RS485模块（EVC8001）与上位机通讯，从而实现DI电流的采集、分析及显示。
电流采集模块
系统采用RS485接口的8通道4-20mA电流采集模块（GM1008），不仅能更加快速、精确的把测量数据传送给上位机，保证系统的效率，而且可以使系统的信息传输更加稳定。
GM1008简介
GM1008 8通道4-20mA电流采集模块（以下简称模块）采用全电器隔离方案，配合高性能微处理器及8通道12位ADC在较小的体积下完成了电流测量功能。
模块内置高性能电源变换电路，供电电压范围宽至7.5V-36V，且效率高达90%以上。此特性为长时间使用的电源稳定性提供保障。模块内置1500V双隔离电源模块，使得供电输入、模拟测量电路及通信接口三者之间相互隔离，此特性为测量精度、模块稳定性及通用性提供保证。
模块内置基于磁耦合隔离技术的高品质RS485电路，长期使用稳定可靠，抗干扰强、不掉线。
模块内置32位的高性能ARM微处理器，它不但完成8通道、12位电流采集，而且支持固件升级功能，为后期功能升级和Bug修复提供技术保证。
VB上位机程序设计
VB开发环境介绍
VB全称为Visual Basic，是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的时间驱动编程语言，拥有图形用户界面和快速应用程序开发系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或轻松的创建Active控件。鉴于VB的这些性能满足本系统的应用需求，故在此选择VB作为本实验的上位机开发环境。
软件使用方法
软件界面如图2所示。
图2 软件界面
软件的具体操作方法如下：
1. 在Port里设置端口（端口号由查询设备管理器获得）；
2. 在Baudrate里面设置波特率，一般固定为9600；
3. 在Parity里面设置奇偶校验，一般固定为None（无校验）；
4. 在Stop Bits里面设置停止位，一般固定为One（一个停止位）；
5. 在Address里面设置从机地址，固定为1；
6. 点击Open按键，自动连接RS485，此按键变为Close；
7. 点击Start按键，开始采集电流；
8. 点击Stop按键，停止采集；
9. 点击Close按键，则断开RS485，清除数据。
软件核心代码
核心代码主要有两部分：CRC校验代码（见附录1）和数据处理代码（见附录2）。
1. CRC校验代码：CRC校验是为了保证数据的准确传输，其中CRC校验的方法有多种，本程序采取的是查表法，大大提高了校验速度。
2. 数据处理代码：其中modbus_fun3表示选择modbus的功能代码为3，是读取保持寄存器功能。此部分代码从214行到221行为modbus通信格式的寄存器设置部分，接下来是数据的发送命令和接收命令，以及后面对接收到的数据进行处理以方便以物理量的形式显示。
测量采集演示及说明
配备工具或软件
1. 12V电源
2. PT100铂电阻温度传感器
3. SBWZ系列温度变送器
4. RS485接口8通道4-20mA电流采集模块（GM1008）
5. USB转RS485模块（EVC8001）
6. Aligent 34401A台式六位半数字万用表
7. 应用平台：Visual Studio 2015社区版（自行下载）
8. 电脑操作系统：Windows 8.1 x32
系统连接方式
本次实验主要采集两个通道的电流数据，为了保持图片连线清楚整洁，只接入1个SBWZ，另一个连接方式相同。系统主要硬件连接如图3所示。
图3 系统主要硬件连接图
(1) 电源（12V）导线1：正极连接温度变送器正接线柱，负极连接GM1008的接地端口（GND）；
(2) 导线2：连接GM1008的接地端口与GM1008的供电处（POWER）的一个端口；
(3) 导线3：连接温度变送器与GM1008供电处（POWER）的另一个端口；
(4) 导线4：连接通道与温度变送器负接线柱；
(5) 导线5：连接EVC8001与GM1008的RS485模块的B-端口；
(6) 导线6：连接EVC8001与GM1008的RS485模块的A+端口；
(7) 方口USB线：连接EVC8001与电脑。
测试步骤
1. 根据系统主要硬件连接图（图3）连接各组件；
2. 接入两个温度变送器，GM1008配置两个通道，将CH0设定为开水数据采集通道，CH1设定为打火机火焰数据采集通道；
3. 然后在程序界面设置好端口以及相关参数（从机地址Address一般固定为1）；
4. 将两个PT100铂电阻分别放入开水与打火机火焰中（具体操作为点击界面的Open按钮，连接以后点Start按钮，系统会自动采集数据，操作简单方便）。
测试结果
实验采集数据界面如图4所示，为了验证测试结果的准确性以及得到准确的温度，对其进行了实验测试。
图4 实验采集数据图
（1）精度验证
为了验证所测电流值的准确性，把Aligent 34401A 台式六位半数字万用表串联到SBWZ温度变送器后端的电路中，将万用表的电流读数与上位机显示的电流值进行对比。实验结果如表1所示，经过多次实验，两组数据结果基本相同。
表1 实验各项数据表
| 被测对象 | GM1008测量值 | 万用表 测量值 | SBWZ 对应温度 |
| 水（CH0） | 7.68mA | 7.64mA | 92℃ |
| 打火机（CH1） | 19.67mA | 19.65mA | 393℃ |
（2）实验验证
由SBWZ温度变送器以及PT100铂电阻的量程之间的关系，得出实际测得电流与温度之间符合关系式：
y=25*x-100
测得的电流值对照计算知所测水温约为92℃，火焰约为393℃（由于火焰温度高于PT100的最大测量值，所以到19mA以后停止实验，以免损坏设备），测试结果与实际相符。
故由测试可知：本系统在VB开发环境基于RS485测得的数据是真实可靠的，可应用于实际中。
总结
本应用系统的测试成功，充分证明了在VB开发环境下基于RS485的4-20mA电流采集是可行的，上位机软件制作的界面使测量的操作简单，数据清晰，便于用户对工业自动化系统的数据进行实时的监控，满足行业对数据的需求。
参考资料
1. 《VB语言程序设计》
2. 《C程序设计语言》
相关资源下载
1、Visual Studio 2015下载地址：
https://www.visualstudio.com/downloads/download-visual-studio-vs
2、GM1008 简易手册：
https://files.cnblogs.com/files/xiaomagee/GM1008%E7%AE%80%E6%98%93%E6%89%8B%E5%86%8CV1.0.pdf
3、GM1008 用户手册：
https://files.cnblogs.com/files/xiaomagee/GM1008%E7%94%A8%E6%88%B7%E6%89%8B%E5%86%8CV1.0.pdf
4、GM1008 购买地址：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3c.w4002251610686.9.zoJaPi&id=522203245449
附录1：CRC校验代码
|
|
|
