USB數據采集控制器在工業控制中的應用
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LabJack U12是一個多功能USB數據采集控制器，它在同類產品中性價比最高。具有8個模擬輸入通道，2個模擬輸出通道和20個可編程數字輸入輸出通道。它已被廣泛地應用于實驗/試驗設備、自動測試設備、及其它PC-Based系統中。是一個理想的OEM部件。
它還越來越多地應用于工業過程控制中。由它組成的PC-Based系統有所有PC-Based系統所固有的優點，如系統開發周期短，系統變更容易，用戶界面漂亮、易操作，可以進行過程監視、報警、記錄、打印，可以利用計算機的計算能力實現各種PLC無法實現的控制算法來進行復雜的過程控制，以及其他等等優點。結合本公司為其配置了其它各種外圍設備和組態軟件，系統開發更為簡單、快速，其應用場合更加廣泛。
本文將介紹以LabJack U12組成的控制系統以及所需要注意的方面，在其基礎上介紹如何擴展系統的規模和需要的模塊，然后著重介紹如何使用冗余技術來提高系統的運行可靠性。
2. 系統的組成
2.1 單個LabJack U12系統
一些簡單的控制系統只需要一個LabJack U12。其系統組成如圖1所示。其中U12由計算機通過USB供電，所有的輸入輸出口都可以在U12本身和CB25板上接入和接出。這樣的系統十分簡單，被大多數OEM設備所采用。
圖1 單個LabJack U12 系統
對于大多數工控系統來說，單個LabJack U12的輸入輸出口是不夠的，因此系統需要進行擴展。使用USB集線器可以十分方便地把整個系統擴展到一個很龐大的系統。一臺計算機可以連接多達80臺LabJack U12，USB的集線器可以一層層地級聯。系統的擴展拓撲圖如圖2所示。如果所使用的USB集線器是1出4的，擴展后的系統就可以連接16個LabJack U12。如果是1出8的集線器，那么擴展后的系統會有64個LabJack U12。
圖2 系統擴展拓撲圖
在工控系統中，數字輸出常常用來控制繼電器或中間繼電器，而中間繼電器再控制接觸器以控制電氣設備。LabJack U12 的數字口輸出驅動能力有限，只能驅動TTL門電路或LED，無法直接驅動繼電器線圈；而且其輸出的電平是5V 和工控上常用的24V 不兼容。因此數字輸出需要接到一個驅動模塊OD25。
OD25 和LabJack U12的連接主要是通過一根DB25線。它為LabJack U12 所有的數字口提供了驅動，驅動電壓可達50V，驅動電流可達500毫安，可同時直接驅動多個繼電器（如果有必要的話）。因此OD25 在工控系統中一般是必不可少的。
OD25 還提供了其它模塊和LabJack U12的連接。一般來說它的另一個DB25 插座連接到CB25或OI25，作為數字輸入的接線板。當數字輸入為高時，OD25上的相應數字位的LED 會點亮，該LED 顯示在系統調試和程序調試中十分有用。使用OD25的系統如圖3 所示。
圖3 使用數字驅動模塊的系統簡圖
CB25 只是一個接線板，提供了D0-D15的數字口的接線柱，數字口的輸入輸出方向是由軟件決定的，因此如果數字輸入口不需要隔離的話，用CB25 即可。
OI25 是數字輸入口光電隔離模塊。光電隔離的應用情況比較復雜，采用怎樣的隔離完全取決于信號的來源（如是否有被雷擊的危險，是否來自不同的電系統）、信號的性質（交流或直流），以及系統在這方面的要求。而且必須指出的是如果采用隔離，必須對整個系統進行考慮，而不該僅僅考慮數字口的隔離，如485 通訊口是否有隔離，模擬信號是否有隔離等等。在這方面常常存在一些誤區，但在這里我們就不做詳細說明了。下面我們僅介紹不需要隔離的系統應用，但這并不說明LabJack 組成的系統在隔離方面有任何問題或不方便之處。其實和其他任何系統都一樣，需要隔離的系統要增加隔離模塊，系統的成本會隨之大幅增加。
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