USB数据采集控制器在工业控制中的应用
LabJack U12是一个多功能USB数据采集控制器，它在同类产品中性价比最高。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。
2. 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。
图1 单个LabJack U12 系统
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。
图2 系统扩展拓扑图
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必不可少的。
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。
图3 使用数字驱动模块的系统简图
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，采用怎样的隔离完全取决于信号的来源（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。
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