在工业现场，传感器信号（如4-20mA电流、0-10V电压）需要传输到控制室或上位机。传统做法是直接拉信号线，但距离远了信号会衰减，布线成本也高。如果现场不方便走线，或者传感器分布在几百米甚至几公里范围内，无线方案就是更合理的选择。M31系列分布式IO模块支持模拟量采集，搭配E90-DTU-SL系列LoRa数传电台，可以将现场传感器的4-20mA信号通过无线方式传输到远程的上位机或PLC，实现远程数据采集。本文以M31-XAXA0404G（4AI+4AO）分布式远程IO模块和E90-DTU(400SL30)系列LoRa数传电台为例，演示完整的模拟量远程采集控制方案配置过程。
本方案适用于以下场景：
· 泵站远程监测：水泵的电流、压力、流量信号通过4-20mA传感器采集，通过无线传输到中控室；
· 罐区液位监控：分布在厂区各处的储罐液位信号，通过LoRa无线汇聚到控制中心；
· 环境监测站：分布在野外或厂区周边的温湿度、风速、气压等传感器数据无线回传；
· 生产线数据采集：产线上各工位的模拟量信号通过无线方式传输到数据采集系统。
设备 | 数量 | 作用 |
M31-XAXA0404G分布式IO主机 | 1台 | 采集4路4-20mA模拟量输入，支持4路模拟量输出 |
E90-DTU(400SL30) LoRa电台 | 2台 | 通过LoRa无线传输Modbus数据 |
4-20mA传感器 | 1个 | 模拟量信号源 |
12V直流电源 | 3个 | 分别为M31和两台电台供电 |
433MHz天线 | 2根 | LoRa通信天线 |
USB转485转换器 | 2个 | 连接电脑与电台进行配置 |
传感器→ M31分布式IO（采集4-20mA信号）→ 电台A（485连接M31）→ 无线LoRa → 电台B（485连接电脑）→ Modbus Poll上位机读取数据
M31-XAXA0404G是亿佰特M31系列分布式IO主机，具备4路模拟量输入（AI）和4路模拟量输出（AO），支持Modbus TCP和Modbus RTU协议。
参数 | 数值 |
模拟量输入 | 4路，0-20mA/4-20mA单端输入 |
模拟量输出 | 4路，0-20mA/4-20mA |
AI分辨率 | 16位（差分）/ 12位（单端） |
AI精度 | 1‰（差分）/ 3‰（单端） |
通讯接口 | RJ45以太网、RS485 |
通讯协议 | Modbus TCP、Modbus RTU |
工作电压 | DC 9～36V |
工作温度 | -40℃～+85℃ |
安装方式 | 导轨+定位孔 |
防护 | 三防漆（防霉菌/防潮湿/防盐雾） |
E90-DTU(400SL30)是亿佰特E90-SL系列LoRa数传电台，工作在410-493MHz频段，采用LoRa扩频技术，具有通信距离远、抗干扰能力强的特点。支持透传和定点传输模式，通过RS485接口与外部设备通信。
将两台E90-DTU(400SL30)分别通过USB转485转换器连接到电脑。485接线遵循A接A、B接B的规则。
电台侧面的M0和M1拨码开关用于切换工作模式：
· M0=OFF, M1=OFF：一般模式（传输模式）；
· M0=ON, M1=ON：配置模式。
配置时需将M0和M1都拨到ON位置。配置完成后，切回一般模式（M0=OFF, M1=OFF）。
M31-XAXA0404G接入12V电源。将其中一台E90电台上的USB转485取下，接入M31的RS485接口（A接A、B接B）。
传感器接入M31的AI1通道：传感器正极接AI1端子，负极接COM1端子。
电脑打开RF_Setting(E22-E9X(SL)) 配置软件，选择对应的串口，打开串口，点击"读取参数"，读取电台的当前配置。
两个电台需要配置为相同的参数才能正常通信。在透传模式下，以下参数必须一致：
· 模块地址；
· 频率信道；
· 网络ID；
· 密钥；
· 分包包长；
· 空速。
本次教程将两个电台的模块地址都设置为1，其余参数保持默认。
点击"写入参数"，确认写入成功。另一个电台重复同样的操作。
将两个电台的M0和M1拨码开关都拨到OFF位置（一般模式），电台配置完成。
将M31-XAXA0404G的RS485接口通过USB转485转换器连接到电脑（注意A接A、B接B）。
打开亿佰特分布式IO配置上位机软件。
① 点击左上角选择接口为"串口"（M31支持以太网和RS485双接口配置）；
② 配置串口号和波特率等参数；
③ 点击"搜索"，搜索到设备。
搜索出设备后，可以查看M31的Modbus地址。默认Modbus地址为1，这个地址在后续Modbus Poll配置时需要用到。
点击"配置"可以设置分布式IO的参数，本次教程使用默认参数即可。
将M31分布式IO的RS485接口与E90电台的RS485接口连接（A接A、B接B）。传感器接入M31的AI1通道。
Modbus Poll是常用的Modbus调试工具，可以读取从站设备的寄存器数据。
① 打开Modbus Poll软件；
② 点击Connection → Serial Port；
③ 选择连接电脑的E90电台对应的串口号；
④ 串口参数：波特率9600、数据位8、停止位1、校验位无；
⑤ 点击OK。
① 点击Setup → Read/Write Definition；
② Slave ID：填写 1（与M31的Modbus地址一致）；
③ 功能码：选择04（读取输入寄存器，对应PLC的3区地址）；
④ 寄存器地址：填写0（AI1的起始地址）；
⑤ 读取数量：填写1（只读取AI1通道）；
⑥ 点击OK。
如果想同时读取AI1和AI2两个通道，寄存器地址填0，读取数量填2即可。
配置成功后，Modbus Poll的显示区会实时显示读取到的AI1数据。数值为16位整型，对应4-20mA电流信号的采样值。
改变传感器的测量值（如改变传感器检测的物理量），观察Modbus Poll的读数是否随之变化。
M31系列分布式IO模块的AI输入为4-20mA单端输入，16位分辨率。上位机读取到的原始数值需要根据量程换算为实际物理量。具体换算公式参考M31的用户手册。
将电台A和电台B之间的距离拉远，确认数据仍然可以正常读取。如果出现通信中断或数据异常，检查LoRa参数是否一致、天线是否安装、信号强度是否足够。
泵站的水泵电流信号通过电流变送器转换为4-20mA，接入M31的AI通道。M31通过LoRa电台将数据发送到几公里外的中心控制室，控制室的上位机实时监测每台水泵的运行电流，发现异常及时告警。
分布在厂区各处的储罐安装液位变送器，信号接入就近的M31模块。多个M31模块通过各自的LoRa电台将液位数据发送到中控室。相比拉信号线的方式，无线方案节省了大量的电缆和施工费用。
在野外或厂区周边部署温湿度、风速、气压等传感器，通过M31采集模拟量信号，经LoRa电台传输到数据采集中心。LoRa的远距离通信能力使得监测点可以分布在数公里范围内，无需布设通信线缆。
检查电台的M0/M1拨码是否在一般模式（M0=OFF, M1=OFF）。检查电台的模块地址、频率信道、网络ID等参数是否一致。检查M31的Modbus地址是否与Slave ID一致。检查485接线A/A、B/B是否正确。
检查传感器接线是否正确，AI+接传感器正极，COM接传感器负极。检查传感器的供电是否正常。在M31的AI输入端用万用表测量电流值，确认传感器信号正常。
检查天线是否安装并旋紧，天线应保持垂直向上。天线周围尽量避免金属遮挡。降低LoRa的空速可以增加接收灵敏度，从而延长通信距离。增加天线高度，每提升1米高度可以显著增加通信距离。
确认M31已正确上电。检查USB转485转换器的驱动是否安装。确认串口号和波特率设置正确（默认9600bps）。检查485接线A/A、B/B是否对应。
M31系列分布式IO模块搭配E90-DTU-SL系列LoRa数传电台，为模拟量信号的远程采集提供了一套完整的无线解决方案。M31负责采集4-20mA传感器信号，LoRa电台负责将Modbus数据无线传输到远程上位机。整个方案免去了拉信号线的麻烦，通信距离可达数公里，适用于泵站监控、罐区液位监测、环境数据采集等工业场景。
对于已经部署了M31系列分布式IO模块的项目，如果现场不方便布线，加一对E90 SL系列电台即可实现无线化改造，改造成本低、实施周期短。
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