开关量采集模块（DI）
- ✓ 搞懂开关量（数字量）是什么，和模拟量的区别
- ✓ 理解干接点 vs 湿接点输入的区别，知道展厅里哪种更常见
- ✓ 学会开关量采集模块的接线方法（传感器→模块→网络/485）
- ✓ 会用 Modbus 功能码 01 读 DI 线圈状态，拿到展厅场景联动所需的触发信号
- ✓ 拿到选型对比表和故障排查表
展厅联动逻辑的起点，90% 都是一个开关量：参观者按了按钮、走进了感应区、推开了展柜门……这些"发生了没有"的状态，对中控来说就是一个 0 或 1 的数字量（开关量）。
问题是，这些信号怎么进入中控？按钮的触点是物理触点，传感器输出的是干接点信号，中控软件走网络 Modbus TCP，两者中间那一环就是开关量采集模块（DI 模块）。它把物理世界的"开/关"信号收进来，转成 Modbus 可读的线圈状态，中控软件按地址读就能拿到。
这一篇把这一环讲透：原理、接线、Modbus 读法、展厅用法、选型和故障排查。
R2 内容，涉及工业模块接线和 Modbus 配置。电气参数（供电、隔离电压、防抖时间、寄存器地址）以你手上型号的官方说明书为准（文末来源）；文中参数为说明性举例，以手册为准。
开关量是什么：展厅里无处不在的 0/1 信号
"开关量"就是只有两种状态的量——闭合/断开、高电平/低电平——在数字逻辑里就是 1 和 0。它和模拟量的区别一句话：模拟量是连续变化的（4-20mA 温度值），开关量只有两个值（按钮按/没按）。
展厅里的开关量输入来源：
- 按钮、触摸按键：参观者触发互动
- PIR 红外传感器（干接点输出型）：人进入感应区
- 门磁：展柜门开/关状态
- 限位开关：机械展项的行程位置
- 光电传感器（NPN/PNP 开关量输出）：物品检测
- 压力传感器（开关量型）：踩踏/重量触发
- 各类传感器的报警触点输出
这些信号有的是"干接点"，有的是"湿接点"，接法不同——先搞清楚这个区别。
干接点 vs 湿接点：搞清楚这个接线才不乱
干接点（Dry Contact）
干接点就是一对触点，本身不提供电源。触点闭合 = 通路，断开 = 断路。它只告诉你"接通了没有"，没有电压极性，没有高低电平之分。
典型的干接点输出设备：
- 门磁（磁吸闭合断开）
- 按钮开关（常开/常闭）
- 继电器输出触点
- 大多数 PIR 传感器的报警输出
DI 模块接干接点时，模块内部会提供一个检测电压（通常 5V 或 12V，以手册为准），触点闭合时电流流过，模块读到"ON"；触点断开，模块读到"OFF"。
湿接点（Wet Contact）
湿接点是指信号端已经带有电压——外部设备把触点接通的同时，线上已经有源端电压（如 12V、24V DC）。DI 模块的湿接点输入是直接接受这个有源电压信号的。
湿接点要注意：
- 确认外部信号电压和 DI 模块的湿接点输入范围匹配（以手册为准，常见 5V～30V DC）
- 注意极性（正负端别接反）
- 不同通道的公共端（COM）是否独立，有些模块各通道公共地，有些隔离
展厅里干接点更常见，也更安全——接触点只是通断，没有电压风险，接反了也不会损坏设备。湿接点适用于那种传感器本身就输出有源信号（如带电源的 NPN 传感器拉低信号，或控制面板输出 24V 状态信号）的场合。不确定就用干接点接法，先让模块提供检测电压。
隔离：为什么 DI 模块需要隔离
展厅里不同展项的传感器，可能接在不同的电源（展柜有自己的 12V、控制柜有 24V），各自有各自的地（GND）。如果多个通道共享同一个 GND，不同设备之间的地位差会引起地环路电流，让 DI 读数出现误触发或通道相互干扰。
通道间隔离的 DI 模块：每个通道有独立的光耦隔离（或磁耦），通道之间电气完全隔开，不共 GND。这样哪怕各通道信号源的地电位差了几伏，也不会互相影响。
| 维度 | 通道共 GND（非隔离） | 通道间光耦隔离 |
|---|---|---|
| 抗地环路干扰 | 差 | 好 |
| 连接来自不同电源的传感器 | 可能有干扰/误触发 | 安全 |
| 长距离传感器接线 | 风险高 | 推荐 |
| 成本 | 低 | 略高 |
| 展厅建议 | 同一电源同一接地的短距离传感器 | 多区域、多电源的展厅优先选 |
防抖：为什么按钮会抖动、怎么消除
机械按钮触点闭合时，不是瞬间稳定到位的，而是会在几毫秒内来回弹跳几次（bounce）。没有防抖处理的 DI 模块，一次按钮按下可能被读到 3～5 次触发。在展厅联动里，这会造成一次按钮动作触发多次场景——明明按了一次，投影场景切了两遍。
DI 模块的防抖分两种：
- 硬件防抖：RC 电路平滑触点抖动，不需要软件处理
- 软件防抖（模块内置）：模块固件在内部设定采样延时（如 10ms、20ms），超过延时仍稳定才确认状态变化
如何查和设置：参考你手上型号的说明书，部分科星 IO 模块支持通过 Modbus 写配置寄存器来设置防抖时间（以手册寄存器说明为准）。
接线方法
干接点接法（最常见）
传感器/按钮（干接点，两端无极性）
├── 一端 ──→ DI 模块的 DI+ 输入端（或 DI 端，以模块标注为准）
└── 另一端 ─→ DI 模块的 COM 端（公共端/检测地）
模块内部从 COM 端输出检测电压，经过触点回到 DI+ 端，触点闭合时回路形成，模块读 ON。
按钮的常开（NO）和常闭（NC）触点要选对：大多数展厅触发用常开（NO），平时断开、按下闭合；门磁报警类场合有时用常闭（NC），门打开时触点断开触发报警。接线前先用万用表量一下，确认是哪对触点。
湿接点（有源信号）接法
外部有源信号（如传感器输出端，带 12V/24V DC）
├── 信号正端 ─→ DI 模块的 DI+ 端
└── 信号负端/GND ──→ DI 模块的 GND 或 DI- 端（以模块手册为准）
注意：确认外部信号电压在模块的湿接点输入范围内（以手册为准），防止过压损坏模块。
RS485 总线挂多台模块
科星 DI 模块（RS485 型）可以多台挂在同一条 RS485 总线上：
工控机/串口服务器（RS485 口）
│ 485 总线（两芯，A 和 B，加公共地）
├──→ DI 模块 1（地址 1）──→ 传感器组 1
├──→ DI 模块 2（地址 2）──→ 传感器组 2
└──→ DI 模块 3（地址 3）──→ 传感器组 3
│
终端电阻（总线末端 120Ω，以手册建议为准）
每台模块配置唯一从机地址，中控轮询时按地址区分。总线末端两端接 120Ω 终端电阻（以手册建议的匹配方式为准，某些短距离场合可省，以实测为准）。
Modbus 读 DI 状态：功能码 01（读线圈）
开关量输入在 Modbus 里叫"线圈"（Coils），用功能码 01 读。
读线圈请求帧格式（Modbus RTU，以 Modbus 规范为准）：
[从机地址 1B][功能码 01][起始线圈地址 2B][线圈数量 2B][CRC 2B]
举例：读地址为 1 的 DI 模块，从线圈地址 0x0000 开始读 8 路 DI，请求帧：
01 01 00 00 00 08 3D CC
└─┘ └─┘ └──┬──┘ └──┬──┘ └──┬──┘
地址 功能 起始 数量 CRC16
1 01 0000 8 （按规范计算）
模块应答（8 个线圈状态压缩进 1 字节，每位对应 1 路 DI，LSB 对应第 1 路）：
01 01 01 [状态字节] [CRC]
状态字节示例：0x03 = 0000 0011 = 第 1、2 路 DI 为 ON
Python + pymodbus 读 DI 示例（Modbus TCP 版）：
from pymodbus.client import ModbusTcpClient
# 替换为你的 DI 模块 IP（走网口型）或串口服务器 IP
client = ModbusTcpClient('192.168.1.60', port=502)
client.connect()
# 功能码 01 读线圈：从地址 0 开始读 8 路 DI（地址以手册为准）
result = client.read_coils(address=0, count=8, slave=1)
if not result.isError():
di_states = result.bits[:8]
for i, state in enumerate(di_states):
print(f"DI {i+1}: {'ON (闭合)' if state else 'OFF (断开)'}")
else:
print("读取失败:", result)
client.close()
你应该看到什么
- 未触发时：所有通道输出
OFF (断开) - 短接某路 DI 端子（模拟按钮按下）后再读：对应通道变
ON (闭合) - 如果按了以后读数不变：先查接线（端子是否紧固），再查 slave ID 和线圈地址是否对应这台模块的这个通道
- 同一总线多台模块时，每台 slave ID 必须唯一，否则会应答冲突
DI 模块和网络继电器 IO 的关系
DI 模块（只采集输入）和科星网络继电器/IO 控制器（同时有 DI 输入 + DO 输出 + 继电器）常被混淆。
| 维度 | DI 模块（纯输入） | 网络继电器/IO 控制器（含 DI+DO） |
|---|---|---|
| 功能 | 只读开关量输入 | 既读 DI、又控 DO（继电器通断） |
| 适用场景 | 集中采集大量传感器/按钮状态 | 既要采集输入、又要控制设备的综合 IO 点 |
| 通道配置 | 全部 DI | 混合 DI + DO，比例因型号而异 |
| 推荐用法 | 大量纯触发型传感器集中接入 | 展项既要感应输入又要控制灯光/电机的位置 |
展厅里两者常配合：纯 DI 模块负责把各展区的触发传感器全部采集进来，网络继电器 IO 负责执行联动动作（开继电器、控电源）。中控软件同时 Modbus 读 DI 模块和读写 IO 控制器。
展厅典型应用
互动展项触发采集
展厅互动区有 12 块展板，每块各有一个按钮（干接点）触发展项视频。用一台 16 路 DI 模块集中接入（留 4 路备用），Modbus TCP 上报中控，中控读到哪路 DI 闭合，就触发对应展板的播控指令。
大型展馆分布式采集
展馆面积大，传感器分布在 5 个展区，走一根 RS485 总线，每区挂一台 8 路 DI 模块，5 台共 40 路 DI 信号全部汇到 RS485 主线，串口服务器接局域网，中控软件轮询 5 个从机地址。
沙盘机械展项限位检测
沙盘上的机械运动展项，每个运动轴的两端各有一个限位开关（常闭，撞到限位触点断开）。DI 模块采集限位状态，中控读到限位触发立刻停止驱动信号，防止机械过行程。
选型对比表
| 维度 | 选项 | 怎么选 |
|---|---|---|
| 通道数 | 4/8/16/32 路 | 按展厅传感器总量选，留 10%～20% 余量；分布式可多台 |
| 输入类型 | 干接点 / 湿接点 / 两者 | 优先选两者兼容型，灵活应对不同传感器 |
| 隔离 | 通道间光耦隔离 / 公共 GND | 多区域、多电源场合选光耦隔离，减少干扰 |
| 防抖 | 硬件防抖 / 软件防抖（可配置） | 有按钮输入的场合要确认有防抖，无防抖会多触发 |
| 通信接口 | RS485 Modbus RTU / 网口 Modbus TCP | 网口更简单（直接进交换机）；多模块挂总线选 RS485 |
| 供电 | 12V DC / 24V DC 宽压 | 和机柜统一供电规格（展厅常见 24V DC） |
| 安装方式 | 导轨安装 / 板卡 | 机柜内优先导轨型，整洁且易拆换 |
| 检测电压（干接点） | 5V / 12V | 以模块手册为准；12V 检测在干扰大的环境更可靠 |
故障排查表
| 现象 | 最可能的原因 | 怎么查 |
|---|---|---|
| 某路 DI 一直显示 ON（始终闭合） | 接线短路 / 按钮卡住 / 传感器输出异常 | 断开传感器端接线，看 DI 是否恢复 OFF；检查传感器本身 |
| 某路 DI 一直 OFF（按了也不动） | 端子接触不良 / 公共端 COM 没接 / 地址/通道对应错 | 用万用表测 DI 端子间阻值，闭合时应近 0Ω；检查 COM 端接线 |
| 按一次触发多次（抖动） | 模块无防抖或防抖时间太短 | 查模块防抖配置；中控软件侧加防抖逻辑（读到 ON 后 50ms 内不重复触发） |
| Modbus 读返回错误 | slave ID 错 / 功能码/地址超出范围 | 用 Modbus Poll 手动读确认从机地址和线圈地址 |
| RS485 总线上部分模块无响应 | 地址冲突 / 终端电阻缺失 / 某台模块 A-B 接反 | 逐一断开其他模块，单台测通；检查 A/B 极性一致；查终端电阻 |
| 两路 DI 相互干扰（一路动另一路跳） | 公共地（非隔离）地环路 | 换通道间隔离型模块；或把信号源共地 |
| 多台模块轮询时某台偶尔漏读 | RS485 总线通信质量差 / 中控轮询间隔太短 | 检查接线质量；延长轮询间隔（如从 50ms 改 100ms） |
| 模块上电后 DI 状态不稳（随机跳） | 信号线受干扰 / 信号线和强电线共管 | 换屏蔽线；信号线远离强电；确认检测电压在模块范围内 |
动手挑战
- 取一台 DI 模块（或网络 IO 控制器），用短跳线短接一路 DI 端子，用 Modbus Poll 或 Python 读线圈状态，确认读到 ON——这是最简接线测试。
- 接一个真实按钮（常开干接点），按下再读，确认触发正常且无抖动（连读 5 次，每次按下后应该稳定显示 1 次 ON，而不是连续多次 ON）。
- 如果你有 2 台以上模块，配不同从机地址挂上 RS485 总线，确认分别能读到各自通道——这是分布式部署的验证。
本节学到的知识
- 开关量 = 只有 0/1 两个状态的信号（闭合/断开），和模拟量（4-20mA 连续值）本质不同；展厅里按钮、门磁、PIR、限位、光电、压力开关全是这类触点信号。
- 干接点 = 触点本身不带电、无极性，模块内部提供检测电压（常见 5V 或 12V，以手册为准）；湿接点 = 信号端已带源电压（常见 5V～30V DC），接线要认极性、别接反。
- 展厅里干接点更常见也更安全（只是通断、接反不烧设备）；拿不准就用干接点接法让模块自己供检测电压。
- 多区域、多电源的展厅优先选通道间光耦隔离型——各通道不共 GND，避免地环路电流造成误触发和通道串扰。
- 机械按钮闭合会弹跳几毫秒（bounce），无防抖时一次按下可能被读成 3～5 次触发；靠硬件 RC 防抖或**模块内置软件防抖（如 10ms/20ms 采样延时）**消除。
- 接线口诀：干接点两端一端进 DI+、一端进 COM；按钮触点分常开 NO / 常闭 NC，展厅触发多用 NO，门磁报警有时用 NC，接前先用万用表量清楚哪对触点。
- RS485 型模块可多台挂同一条总线（A/B 两芯加公共地），每台配唯一从机地址，总线末端接 120Ω 终端电阻（以手册建议为准，短距离有时可省）。
- Modbus 读 DI 用功能码 01（读线圈 Coils）；应答把 8 路状态压进 1 字节、每位 1 路、LSB 对应第 1 路（如
0x03= 第 1、2 路 ON）；线圈起始地址以手册为准。 - DI 模块只采集输入，网络继电器/IO 控制器同时有 DI 输入 + DO 输出；展厅里常搭配：DI 模块集中收触发，IO 控制器执行联动（开继电器、控电源）。
- 选型看这几项：通道数留 10%～20% 余量、输入类型优先干湿兼容、隔离方式、有按钮就确认带防抖、接口 RS485(TCP走网口更简单)、供电对齐机柜（展厅常见 24V DC）。
小结 · 你掌握了什么
- 你搞清楚了开关量（数字量）是展厅里所有"有/没有"触发状态的底层信号，干接点 vs 湿接点的区别和展厅哪种更常用。
- 你理解了隔离（光耦隔离）和防抖的意义，知道多区域多电源展厅为什么要选隔离型模块。
- 你学会了干接点接线方法，会用 Modbus 功能码 01 读线圈状态，能写代码验证链路。
- 你拿到了选型对比表和故障排查表，也理解了 DI 模块和网络继电器 IO 控制器的分工。
采集到触发信号后，中控需要控制执行端（继电器开灯、电源通断），参考 网络继电器/IO 控制器图鉴；展厅中控整体架构参考 中控主机图鉴。