4-20mA转RS-485AD模块/采集器
产品特点:
● 可靠性高,编程方便,易于应用
● 标准DIN35导轨安装,方便集中布线
● 低成本、小体积模块化设计
● 模拟信号采集,隔离转换 RS-485/232输出
● 支持Modbus RTU 通讯协议
● 采用12位AD转换器,测量精度优于0.1%
● 用户可编程设置模块地址、波特率等
● 信号输入 / 输出之间隔离耐压3000VDC
● 宽电源供电范围:8 ~ 32VDC
● 通过RS-485/232接口可以程控校准模块精度
典型应用:
● 信号测量、监测和控制
● RS-232/485总线工业自动化控制系统
● 传感器信号的测量
● 工业现场数据的获取与记录
● 智能楼宇控制、安防工程等应用系统
● 工业现场信号隔离及长线传输
● RS-485远程I/O,数据采集
● 设备运行监测
● 医疗、工控产品开发
● 4-20mA或0-5V信号采集
产品概述:
产品实现传感器和主机之间的信号采集,用来检测模拟信号。IRT系列产品可应用在 RS-232/485总线工业自动化控制系统,4-20mA / 0-5V信号测量、监测和控制,0-75mV,0-100mV等小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。
IRT系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统,所有的用户设定的校准值,地址,波特率,数据格式,校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。
产品包括电源隔离,信号隔离、线性化,A/D转换和RS-485串行通信。每个串口最多可接255只模块,通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议,其指令集兼容于ADAM模块,波特率可由代码设置,能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上,便于计算机编程。
产品按工业标准设计、制造,信号输入 / 输出之间隔离,可承受3000VDC隔离电压,抗干扰能力强,可靠性高。工作温度范围- 45℃~+85℃。
功能简介:
信号隔离采集模块,可以用来测量一路电压或电流信号,
1、 模拟信号输入
12位采集精度,产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时,用户也可以很方便的自行编程校准。
具体电流或电压输入量程请看产品选型。
2、 通讯协议
通讯接口: 1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口,订货选型时注明。
通讯协议:支持两种协议,命令集定义的字符协议和MODBUS RTU通讯协议。可通过编程设定使用那种通讯协议,能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。
数据格式:10位。1位起始位,8位数据位,1位停止位。
通讯地址(0~255)和波特率(2400、4800、9600、19200、38400bps)均可设定;通讯网络最长距离可达1200米,通过双绞屏蔽电缆连接。
通讯接口高抗干扰设计,±15KV ESD保护,通信响应时间小于100mS。
3、 抗干扰
可根据需要设置校验和。模块内部有瞬态抑制二极管,可以有效抑制各种浪涌脉冲,保护模块,内部的数字滤波,也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。
产品选型:
IRT - U(A)□ – □
输入电压或电流信号值 通讯接口
U1:0-5V A1:0-1mA 485: 输出为RS-485接口
U2:0-10V A2:0-10mA 232: 输出为RS-232接口
U3:0-75mV A3:0-20mA
U4:0-2.5V A4:4-20mA
U5:0-±5V A5:0-±1mA
U6:0-±10V A6:0-±10mA
U7:0-±100mV A7:0-±20mA
U8:用户自定义 A8:用户自定义
选型举例1: 型号:IRT A4-485 表示4-20mA信号输入,输出为RS-485接口
选型举例2: 型号:IRT U1-232 表示0-5V信号输入,输出为RS-232接口
通用参数:
(typical @ +25℃,Vs为24VDC)
输入类型: 电流输入 / 电压输入
耐冲击电压: 3KVAC, 1.2/50us(峰值)
精 度: 0.1%
温度漂移: ±30 ppm/℃ (±50 ppm/℃, 最大)
共模抑制(CMR): 120 dB(1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz)
常模抑制(NMR): 60 dB (1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz)
输入端保护: 过压保护,过流保护
输入电阻: 50Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输入)
100Ω (0-10mA/0-±10mA电流输入)
1KΩ (0-1mA/0-±1mA电流输入)
大于1MΩ(电压输入)
带 宽: -3 dB 10 Hz
转换速率: 10 Sps
通 讯: 协议 RS-485 或 RS-232 标准字符协议 和 MODBUS RTU通讯协议
波特率(2400、4800、9600、19200、38400bps)可软件选择
地址(0~255)可软件选择
通讯响应时间:100 ms 最大
工作电源: +8 ~ 32VDC宽供电范围,内部有防反接和过压保护电路
存储温度: - 45 ~ +80℃
存储湿度: 10 ~ 95% (无凝露)
功率消耗: 小于1W
工作温度: - 45 ~ +80℃
工作湿度: 10 ~ 90% (无凝露)
隔离耐压: 输入 / 输出 之间: 3KVDC,1分钟,漏电流 1mA
其中输出和电源共地。
外形尺寸: 106.7 mm x 79 mm x 25mm
引脚定义:
引脚
|
名 称
|
描 述
|
引脚
|
名 称
|
描 述
|
1
|
PW+
|
电源正端
|
7
|
IN+
|
模拟信号输入正端
|
2
|
GND
|
电源负端
|
8
|
IN-
|
模拟信号输入负端
|
3
|
INIT
|
初始状态设置
|
9
|
NC
|
空脚
|
4
|
D+
|
RS-485信号正端
|
10
|
NC
|
空脚
|
5
|
D-
|
RS-485信号负端
|
11
|
NC
|
空脚
|
6
|
GND
|
电源负端,数字信号输出地
|
12
|
NC
|
空脚
|
表1 引脚定义
图3 模块接线图
初始化模块:
所有的模块,如果使用 RS-485网络,必须分配一个独一无二的地址代码,地址代码取值为16进制数在00和FF之间。但是,所有全新的模块都使用一个工厂的初始设置,如下所示:
地址代码为01
波特率9600 bps
禁止校验和
由于新模块的地址代码都是一样的,他们的地址将会和其他模块矛盾,所以当你组建系统时,你必须重新配置每一个模块地址。可以在接好模块电源线和RS485通讯线后,通过配置命令来修改模块的地址。波特率,校验和状态,通讯协议也需要根据用户的要求而调整。而在修改波特率,校验和状态,通讯协议之前,必须让模块先进入缺省状态,否则无法修改。
让模块进入缺省状态的方法:
模块都有一个特殊的标为INIT的管脚。将INIT管脚短路接到地线(GND管脚)后,再接通电源,此时模块进入缺省状态。在这个状态时,模块的配置如下:
地址代码为00
波特率9600 bps
禁止校验和
这时,可以通过配置命令来修改模块的波特率,校验和状态等参数,通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。在不确定某个模块的具体配置时,也可以通过安装配置跳线,使模块进入缺省状态,再对模块进行重新配置。如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议,请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。
字符协议命令集:
命令由一系列字符组成,如首码、地址ID,变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。主机除了带通配符地址“**”的同步的命令之外,一次只指挥一个模块。
命令格式:(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)
(Leading code) 首码是命令中的第一个字母。所有命令都需要一个命令首码,如%,$,#,@,...等。 1- 字符
(Addr) 模块的地址代码, 如果下面没有指定,取值范围从 00~FF (十六进制)。 2- 字符
(Command) 显示的是命令代码或变量值。 变量长度
[data] 一些输出命令需要的数据。 变量长度
[checksum] 括号中的Checksum(校验和)显示的是可选参数,只有在启用校验和时,才需要此选项。 2- 字符
(cr) 识别用的一个控制代码符,(cr)作为回车结束符,它的值为00D。 1- 字符
当启用校验和(checksum)时,就需要[Checksum]。它占2-字符。命令和应答都必须附加校验和特性。校验和用来检查所有输入命令,来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。校验和字符放置在命令或响应字符之后,回车符之前。
计算方法:两个字符,十六进制数,为之前所发所有字符的ASCII码数值之和,然后与十六进制数0FF相与所得。
应用举例:禁止校验和(checksum)
用户命令 $002(cr)
模块应答 !00020600 (cr)
启用校验和(checksum)
用户命令 $002B6 (cr)
模块应答 !00020600 A9 (cr)
‘$’ = 024 ‘0’ = 030 ‘2’ = 032
B6=(024+030+030+032) AND 0FF
‘!’ = 021 ‘0’ = 030 ‘2’ = 032 ‘6’ = 036
A9=(021+030+030+030+032+030+036+030+030) AND 0FF
命令的应答 :
应答信息取决于各种各样的命令。应答也由几个字符组成,包括首代码,变量和结束标识符。应答信号的首代码有两种, ‘!’或 ‘>’表示有效的命令而‘?’ 则代表无效。通过检查应答信息,可以监测命令是否有效
注意:1、在一些情况下,许多命令用相同的命令格式。要确保你用的地址在一个命令中是正确的,假如你用错误的地址,而这个地址代表着另一个模块,那么命令会在另一个模块生效,因此产生错误。
2、必须用大写字母输入命令。
1、读测量数据命令
说 明:以当前配置的数据格式,从模块中读回模拟输入端的测量数据。
命令格式:#AA(cr)
参数说明:# 分界符。十六进制为23H
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。出厂地址为01,转换成十六进制为每个字符的ASCII码。如地址01换成十六进制为30H和31H。
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:>(data)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明:> 分界符。十六进制为3EH
(data) 代表读回的数据。数据格式可以是工程单位,FSR的百分比,16进制补码。详细说明见命令集第2条。十六进制为每个字符的ASCII码。
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。如果你使用的串口通讯软件输入不了回车键字符,请切换到十六进制格式进行通讯。
应用举例: 用户命令(字符格式) #01(cr)
(十六进制格式) 2330310D
模块应答(字符格式) >+16.000 (cr)
(十六进制格式) 3E2B31362E3030300D
说 明:在地址01H模块上输入是(数据格式是工程单位):+16.000mA
2、配置模块命令
说 明:对一个模块设置地址,输入范围,波特率,数据格式,校验和状态。配置信息储存在非易失性存储器EEPROM里。
命令格式:%AANNTTCCFF(cr)
参数说明:% 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
NN 代表新的模块16进制地址,数值NN的范围从00到FF。
TT 用16进制代表类型编码。 产品必须设置为00。
CC 用16进制代表波特率编码。
波特率代码
|
波特率
|
04
|
2400 baud
|
05
|
4800 baud
|
06
|
9600 baud
|
07
|
19200 baud
|
08
|
38400 baud
|
表2 波特率代码
FF 用16进制的8位代表数据格式,校验和。注意从bits2 到bits5不用必须设置为零。
Bit7
|
Bit 6
|
Bit 5
|
Bit 4
|
Bit 3
|
Bit2
|
Bit 1
|
Bit 0
|
表3 数据格式,校验和代码
Bit7:保留位,必须设置为零
Bit6:校验和状态,为0:禁止; 为1:允许
Bit5-bit2:不用,必须设置为零。
Bit1-bit0:数据格式位。 00:工程单位(Engineering Units)
01:满刻度的百分比(% of FSR)
10:16进制的补码(Twos complement)
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:!AA(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作,或在改变波特率或校验和前,没有安装配置跳线。
参数说明:! 分界符,表示命令有效。
? 分界符,表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:假如你第一次配置模块,AA=00、 NN等于新的地址。假如重新配置模块改变地址、输入范围、数据格式,AA等于当前已配置的地址,NN等于当前的或新的地址。假如要重新配置模块改变波特率或校验和状态,则必须安装配置跳线,使模块进入缺省状态,此时模块地址为00H,即 AA=00H,NN等于当前的或新的地址。
假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
应用举例: 用户命令 %0011000600(cr)
模块应答 !11(cr)
说 明:% 分界符。
00 表示你想配置的模块原始地址为00H。
11 表示新的模块16进制地址为11H。
00 类型代码,产品必须设置为00。
06 表示波特率9600 baud。
00 表示数据格式为工程单位,禁止校验和。
3、读配置状态命令
说 明: 对指定一个模块读配置。
命令格式:$AA2(cr)
参数说明:$ 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
2 表示读配置状态命令
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:!AATTCCFF(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明:! 分界符。
AA 代表输入模块地址。
TT 代表类型编码。
CC 代表波特率编码。见表2
FF 见表3
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
应用举例: 用户命令 $302(cr)
模块应答 !300F0600(cr)
说 明:! 分界符。
30 表示模块地址为30H 。
00 表示输入类型代码。
06 表示波特率9600 baud。
00 表示数据格式为工程单位,禁止校验和。
4、偏移校准命令
说 明:校准一个输入模块的偏移。
命令格式:$AA1(cr)
参数说明:$ 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
1 表示偏移校准命令。
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:! AA (cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明:! 分界符,表示命令有效。
? 分界符,表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:产品出厂时已经校准,用户无需校准即可直接使用。
当对一个模块校准时,先校准偏移命令后,再校准增益。
在校准时,模块需在要输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
应用举例: 用户命令 $231(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明:对地址23H模块进行偏移校准。
5、增益校准命令
说明:校准一个输入模块的增益。
命令格式:$AA0(cr)
参数说明:$ 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
0 表示增益校准命令。
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:!AA(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明:! 分界符,表示命令有效。
? 分界符,表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:产品出厂时已经校准,用户无需校准即可直接使用。
当对一个模块校准时,先校准偏移后,再校准增益。
在校准时,模块需在输入端连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
应用举例: 用户命令 $230(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明:对地址23H模块进行增益校准。
6、读模块名称命令
说明:对指定一个模块读模块名称。
命令格式:$AAM(cr)
参数说明:$ 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
M 表示读模块名称命令
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:!AA(ModuleName)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作
参数说明:! 分界符,表示命令有效。
? 分界符,表示命令无效。
AA 代表输入模块地址。
(ModuleName) 模块名称WJ21
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
应用举例: 用户命令 $08M(cr)
模块应答 !08WJ21 (cr)
说 明:在地址08H模块为WJ21。
7、设置通讯协议命令
说明:设置模块的通讯协议为命令集定义的字符协议或者Modbus RTU协议。
命令格式:$AAPV(cr)
参数说明:$ 分界符。
AA 模块地址,取值范围 00~FF(十六进制)。
P 表示设置通讯协议命令
V 协议代号,可为0或1
0:命令集定义的字符协议
1:Modbus RTU协议
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
应答格式:!AA(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作
参数说明:! 分界符,表示命令有效。
? 分界符,表示命令无效。
AA 代表输入模块地址。
(cr) 结束符,上位机回车键,十六进制为0DH。
其他说明:假如格式错误或通讯错误或地址不存在,模块不响应。
设置通讯协议命令必须在缺省状态下才会有效。
应用举例1: 用户命令 $00P1(cr)
模块应答 !00 (cr)
说 明: 设置通讯协议为Modbus RTU协议。
应用举例2: 用户命令 $00P0(cr)
模块应答 !00 (cr)
说 明: 设置通讯协议为命令集定义的字符协议。
输入范围和数据格式:
模块使用了3种数据格式: 00:工程单位(Engineering Units)
01:满刻度的百分比(% of FSR)
10:16进制的补码(Twos complement)
输入范围
|
数据格式
|
正满量程
|
零
|
负满量程
|
显示的分辨率
|
A1:0-1mA
A5:0-±1mA
|
工程单位
|
+1.0000
|
±0.0000
|
-1.0000
|
0.1uA
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
A2:0-10mA
A6:0-±10mA
|
工程单位
|
+10.000
|
±00.000
|
-10.000
|
1uA
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
A3:0-20mA
A4:4-20mA
A7:0-±20mA
|
工程单位
|
+20.000
|
±00.000
|
-20.000
|
1uA
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
U1:0-5V
U5:0-±5V
|
工程单位
|
+5.0000
|
±0.0000
|
-5.0000
|
100uV
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
U2:0-10V
U6:0-±10V
|
工程单位
|
+10.000
|
±00.000
|
-10.000
|
1mV
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
U3:0-75mV
|
工程单位
|
+75.000
|
±00.000
|
-75.000
|
1uV
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
U4:0-2.5V
|
工程单位
|
+2.5000
|
±0.0000
|
-2.5000
|
100uV
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
U7:0-100mV
|
工程单位
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
10uV
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
|
A8:用户自定义
U8:用户自定义
|
工程单位
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
满刻度的百分比
|
+100.00
|
±000.00
|
-100.00
|
0.01%
|
|
16进制的补码
|
7FFFFF
|
000000
|
800000
|
1LSB
|
表4 输入范围和数据格式
应用举例:
1、输入范围为A4: 4~20mA,输入为4 mA时:
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 >+04.000(cr)
满刻度的百分比 模块应答 >+020.00(cr)
16进制的补码 模块应答 >199999(cr)
2、输入范围为U1: 0~5V,输入为3V时:
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 >+3.0000(cr)
满刻度的百分比 模块应答 >+060.00(cr)
16进制的补码 模块应答 >4CCCCC(cr)
校准模块:
产品出厂时已经校准,用户无需校准即可直接使用。
使用过程中,你也可以运用产品的校准功能来重新校准模块。在校准时,模块需要输入合适的信号,不同的输入范围需要不同的输入信号。
为了提高校准精度,建议使用以下设备来校准:
1、一个输出稳定,噪声很低的直流电压/电流信号源
2、一个5位半或更高精度的电压/电流测量仪表监测输入信号的准确性
校准过程
1. 按照模块的输入范围接上对应的输入信号。
其中模块零点在输入0时校准,满度在输入满度的120%时校准。例如4-20mA输入时,校准零点时 输入0mA,校准满度时输入24mA.。0-5V输入时,校准零点时输入0V,校准满度时输入6V。
2. 给模块输入零点信号,通常为0mA或0V。
3. 待信号稳定后,向模块发送 偏移校准 $AA1命令。
4. 给模块输入满度的120%的电流或电压信号。
5. 待信号稳定后,向模块发送增益校准 $AA0命令。
6. 校准完成
Modbus RTU 通讯协议:
模块出厂默认协议为字符通讯协议,如果需要将模块设置为Modbus RTU通讯协议,请按以下步骤设置:
1、 将INIT引脚(第8脚)和GND引脚(第7脚)短接。
2、 正确连接电源线和通讯接口线。
3、 接通电源,模块自动进入缺省状态,通讯地址为00,波特率为9600。
4、 等待1分钟,模块初始化。
5、 发送命令$00P1(cr),检查应答,如果为!00 (cr)则设置成功。
6、 关闭电源,断开INIT引脚和GND引脚之间的连接。
7、 模块已经成功设置为Modbus RTU通讯协议方式。
寄存器说明:
地址4X(PLC)
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地址(PC,DCS)
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数据内容
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属性
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数据说明
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40001
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0001
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输入的模拟量
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只读
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测量到的数据
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40211
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0211
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模块名称
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只读
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高位:000 低位:021
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表5 Modbus Rtu寄存器说明
外形尺寸:(单位:mm)
可以安装在标准DIN35导轨上
保修:
本产品自售出之日起两年内,凡用户遵守贮存、运输及使用要求,而产品质量低于技术指标的,可以返厂免费维修。因违反操作规定和要求而造成损坏的,需交纳器件费用和维修费。
版权:
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商标:
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版本号:V1.1
日期:2009年10月