LabJack U12数据采集器系统的组成和使用数字驱动模块应用
数据采集器型号:lf18-labjack u12
usb 数据采集控制器简介
labjack u12 是一个多功能 usb 数据采集控制器，它在同类产品中高。 具有 8 个模拟输入通道，2 个模拟输出通道和 20 个可编程数字输入输出通道。 它已被广泛地应用于实验/试验设备、自动测试设备、及其它 pc-based 系统中。 是一个理想的 oem 部件。
它还越来越多地应用于工业过程控制中。由它组成的 pc-based 系统有所有 pc-based 系统所固有的优点，如系统开发周期短，系统变更容易，用户界面漂 亮、易操作，可以进行过程监视、报警、记录、打印，可以利用计算机的计算能 力实现各种 plc 无法实现的控制算法来进行复杂的过程控制，以及其他等等优 点。结合本公司为其配置了其它各种外围设备和组态软件，系统开发更为简单、 快速，其应用场合更加广泛。
本文将介绍以 labjack u12 组成的控制系统以及所需要注意的方面，在其基础上 介绍如何扩展系统的规模和需要的模块，然后着重介绍如何使用冗余技术来提高 系统的运行可靠性。
系统的组成
2.1 单个 labjack u12 系统
一些简单的控制系统只需要一个 labjack u12。其系统组成如图 1 所示。其中 u12
由计算机通过 usb 供电，所有的输入输出口都可以在 u12 本身和 cb25 板上接入和接出。这样的系统十分简单，被大多数 oem 设备所采用。
usb数据采集卡,labjack u12 在工业控制中的用
图 1：单个 labjack u12 系统
2.2 系统扩展
对于大多数工控系统来说，单个 labjack u12 的输入输出口是不够的，因此系统 需要进行扩展。使用 usb 集线器可以十分方便地把整个系统扩展到一个很庞大 的系统。一台计算机可以连接多达 80 台 labjack u12，usb 的集线器可以一层 层地级联。系统的扩展拓扑图如图 2 所示。如果所使用的 usb 集线器是 1 出 4 的，扩展后的系统就可以连接 16 个 labjack u12。如果是 1 出 8 的集线器，那么 扩展后的系统会有 64 个 labjack u12。
usb数据采集卡,labjack u12 在工业控制中的用
图 2：系统扩展拓扑图
2.3 数字口的驱动模块
在工控系统中，数字输出常常用来控制继电器或中间继电器，而中间继电器再控 制接触器以控制电气设备。labjack u12 的数字口输出驱动能力有限，只能驱动 ttl 门电路或 led，无法直接驱动继电器线圈；而且其输出的电平是 5v 和工控 上常用的 24v 不兼容。因此数字输出需要接到一个驱动模块 od25。
od25 和 labjack u12 的连接主要是通过一根 db25 线。它为 labjack u12 所有 的数字口提供了驱动，驱动电压可达 50v，驱动电流可达 500 毫安，可同时直接驱动多个继电器（如果有必要的话）。因此 od25 在工控系统中一般是* 的。
od25 还提供了其它模块和 labjack u12 的连接。一般来说它的另一个 db25 插 座连接到 cb25 或 oi25，作为数字输入的接线板。当数字输入为高时，od25 上 的相应数字位的 led 会点亮，该 led 显示在系统调试和程序调试中十分有用。 使用 od25 的系统如图 3 所示。
usb数据采集卡,labjack u12 在工业控制中的用
图 3：使用数字驱动模块的系统简图
2.4 cb25 和 oi25 模块
cb25 只是一个接线板，提供了 d0-d15 的数字口的接线柱，数字口的输入输出 方向是由软件决定的，因此如果数字输入口不需要隔离的话，用 cb25 即可。
oi25 是数字输入口光电隔离模块。光电隔离的应用情况比较复杂，采用怎样的 隔离*取决于信号的来源（如是否有被雷击的危险，是否来自不同的电系统）、 信号的性质（交流或直流），以及系统在这方面的要求。而且必须指出的是如果 采用隔离，必须对整个系统进行考虑，而不该仅仅考虑数字口的隔离，如 485 通讯口是否有隔离，模拟信号是否有隔离等等。在这方面常常存在一些误区，但 在这里我们就不做详细说明了。下面我们仅介绍不需要隔离的系统应用，但这并 不说明 labjack 组成的系统在隔离方面有任何问题或不方便之处。其实和其他任 何系统都一样，需要隔离的系统要增加隔离模块，系统的成本会随之大幅增加。
2.5 其它设备的使用
在工控系统中常有其它设备，如变频器和其他仪表。它们和计算机的连接大多数 是通过 485 接口的，是独立于 labjack u12 之外的。pc-based 系统在结构上是单 个处理器的，即所有的数据处理和控制都依赖于 pc 上的处理器，因此在某些对 象的控制上需要引入 dcs 系统的概念，即局部控制采用单独的仪表。实时的控 制由仪表或控制器来完成，而 pc 只是在宏观上调整仪表的参数、控制目标值等。
labjack u12 上有计数器，可以用来检测频率信号。如果有许多频率信号，可以 采用频率-电压变换电路，输出到模拟输入口上。对于旋转编码器的信号，可以使用仪表，也可以采用本公司的 dss-fc2 模块。该模块利用声卡的处理器， 对 pc 的主 cpu 负担极小，因此效率较高。
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它还越来越多地应用于工业过程控制中。由它组成的 pc-based 系统有所有 pc-based 系统所固有的优点，如系统开发周期短，系统变更容易，用户界面漂 亮、易操作，可以进行过程监视、报警、记录、打印，可以利用计算机的计算能 力实现各种 plc 无法实现的控制算法来进行复杂的过程控制，以及其他等等优 点。结合本公司为其配置了其它各种外围设备和组态软件，系统开发更为简单、 快速，其应用场合更加广泛。
本文将介绍以 labjack u12 组成的控制系统以及所需要注意的方面，在其基础上 介绍如何扩展系统的规模和需要的模块，然后着重介绍如何使用冗余技术来提高 系统的运行可靠性。
系统的组成
2.1 单个 labjack u12 系统
一些简单的控制系统只需要一个 labjack u12。其系统组成如图 1 所示。其中 u12
由计算机通过 usb 供电，所有的输入输出口都可以在 u12 本身和 cb25 板上接入和接出。这样的系统十分简单，被大多数 oem 设备所采用。
usb数据采集卡,labjack u12 在工业控制中的用
图 1：单个 labjack u12 系统
2.2 系统扩展
对于大多数工控系统来说，单个 labjack u12 的输入输出口是不够的，因此系统 需要进行扩展。使用 usb 集线器可以十分方便地把整个系统扩展到一个很庞大 的系统。一台计算机可以连接多达 80 台 labjack u12，usb 的集线器可以一层 层地级联。系统的扩展拓扑图如图 2 所示。如果所使用的 usb 集线器是 1 出 4 的，扩展后的系统就可以连接 16 个 labjack u12。如果是 1 出 8 的集线器，那么 扩展后的系统会有 64 个 labjack u12。
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图 2：系统扩展拓扑图
2.3 数字口的驱动模块
在工控系统中，数字输出常常用来控制继电器或中间继电器，而中间继电器再控 制接触器以控制电气设备。labjack u12 的数字口输出驱动能力有限，只能驱动 ttl 门电路或 led，无法直接驱动继电器线圈；而且其输出的电平是 5v 和工控 上常用的 24v 不兼容。因此数字输出需要接到一个驱动模块 od25。
od25 和 labjack u12 的连接主要是通过一根 db25 线。它为 labjack u12 所有 的数字口提供了驱动，驱动电压可达 50v，驱动电流可达 500 毫安，可同时直接驱动多个继电器（如果有必要的话）。因此 od25 在工控系统中一般是* 的。
od25 还提供了其它模块和 labjack u12 的连接。一般来说它的另一个 db25 插 座连接到 cb25 或 oi25，作为数字输入的接线板。当数字输入为高时，od25 上 的相应数字位的 led 会点亮，该 led 显示在系统调试和程序调试中十分有用。 使用 od25 的系统如图 3 所示。
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图 3：使用数字驱动模块的系统简图
2.4 cb25 和 oi25 模块
cb25 只是一个接线板，提供了 d0-d15 的数字口的接线柱，数字口的输入输出 方向是由软件决定的，因此如果数字输入口不需要隔离的话，用 cb25 即可。
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