【正文】 出 出 出 750 912 配 模 模 模 模 模 模 模 模 模 模 600 器 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 塊 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 842 461 466 400 400 400 554 554 513 513 513 IW0 IW2 IX40 IX42 IX44 QW0 QW2 QX40 QX42 QX44 IW1 IW3 IX41 IX43 IX45 QW1 QW3 QX41 QX43 QX45 11 基于組態(tài)王的液位測量系統(tǒng)的設(shè)計 第二章 基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線技術(shù)概述 21 什么是以太網(wǎng) 以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng) LAN 中采用的電纜類型和信號處理方法以太網(wǎng)在互聯(lián)設(shè)備之間以10100Mbps 的速 率傳送信息包雙絞線電纜 10 Base T 以太網(wǎng)由于其低成本高可靠性以及 10Mbps 的 速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù)直擴的無線以太網(wǎng)可達 11Mbps 許多制造供應(yīng) 商提供的產(chǎn)品都能采用通用的軟件協(xié)議進行通信開放性最好 22 什么是現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域 網(wǎng)它的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域有一個新時代的開始并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn) 生重要影響現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表使他們各自都具 有了數(shù)字計算和通信能力采用進行簡單連接的雙絞線等作為總線把多個測量控制儀 表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并按公開規(guī)范的通信協(xié)議在位于現(xiàn)場的多個微機化測量控制 設(shè) 備之間以及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換形成各種適 應(yīng)實際需要的自動控制系統(tǒng)簡而言之它把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 以現(xiàn)場總線為紐帶把它們連接成可以相互溝通信息共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與 控制系統(tǒng)它給自動化領(lǐng)域帶來的變化正如眾多分散的計算機被網(wǎng)絡(luò)連接在一起使 計算機的功能作用發(fā)生的變化現(xiàn)場總線則使自控系統(tǒng)與設(shè)備具有了通信能力把它 們連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加入到信息網(wǎng)絡(luò)的行列 23 基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線技術(shù) 從兩年前開始現(xiàn)場總線開始轉(zhuǎn)向在 IT 領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用的開 20 多年來發(fā)展最為成 功的 Ether 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把以太網(wǎng)技術(shù)融入到現(xiàn)場總線中形成了現(xiàn)代控制領(lǐng)域發(fā)展 的一個熱點和流行趨勢目前 profibusDeviceNetControlNet 和 LonWorks 等都已 經(jīng)使用 Ether 技術(shù)這些公司都在研究通過一種稱作管道 Tunnel 的簡單傳遞機構(gòu) 使用 Ether 網(wǎng)絡(luò)傳送它們的報文這種方法簡單可行現(xiàn)場裝置保持不變僅需要一 個專用的 Ether 網(wǎng)絡(luò)接口取代原來的線驅(qū)動器就可完成與以太網(wǎng)的連接與此同時 美國電氣工程師協(xié)會 IEEE 正著手制定現(xiàn)場裝置與 Ether 通信的新標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)能夠 12 基于組態(tài)王的液位測量系統(tǒng)的設(shè)計 使網(wǎng)絡(luò)直接 看到 對象 Object 這些工作為 Ether 進入工業(yè)自動化的現(xiàn)場級打下 了基礎(chǔ) 1995 年 WAGO 公司率先研制了現(xiàn)場分布式輸入輸出自動化控制系統(tǒng) WAGOIOSYSTEM750 并在其廣 泛的應(yīng)用中被世人所承認近年來 WAGO 公司推出的現(xiàn)場 總線輸入輸出系統(tǒng)不僅支持 PROFIBUSDPFMS CANopen INTERBUS DeviceNET MODBUS LonWorks Ether TCPIP LIGHTBUS CAL 等多種開放式標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線 還支持使用 RS232CRS485 TTY20mA 接口的通訊而且網(wǎng)絡(luò)功能強大可與具有開放式 標(biāo)準(zhǔn)的任何控制產(chǎn)品兼容所以可用于各種工業(yè)現(xiàn)場如汽車制造 造紙 紡織 石油化工 煙廠 冶金工業(yè) 電力 鐵路交通與樓宇 自動化等本次畢業(yè)設(shè)計就采 用的是 WAGO 公司的現(xiàn)場總線輸入輸出系統(tǒng)WAGO750842WAGO750842TCPIP 現(xiàn) 場總線控制器系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)接口實現(xiàn)現(xiàn)場總線與 INTERNET 的連接 13 基于組態(tài)王的液位測量系統(tǒng)的設(shè)計 第三章 系統(tǒng)硬件配置及介紹 31 模塊的選取 由前面介紹的 液位測量系統(tǒng)的工藝及控制要求可知此系統(tǒng)共有 5 個數(shù)字輸入點 DI 6 個數(shù)字輸出點 DO 其中 4 個 AC63V 負載 1 個 AC220V 負載一個電磁閥負載 2個 模擬輸入點 AI2 個模擬輸出點 AO 所以選擇以下類型的模塊 1 現(xiàn)場總線適配器型號 750842 用于 Ether TCPIP 的可編程現(xiàn)場總線控制 器集線器到 750842 之間最大傳輸距離 100m 波特率 10Mbitss 節(jié)點中允許有數(shù)字量 信號和模擬量信號每個節(jié)點中最多 64 個輸入輸出模塊輸入輸出過程映象為 512 字 節(jié)輸入輸出 變量為 512 字節(jié)程序內(nèi)存為 128K 字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)存為 64K 字節(jié)固態(tài)內(nèi)存為 8K 字節(jié) 數(shù)量 1 塊 2 數(shù)字量輸入模塊型號 750－ 4002 通道數(shù)字量輸入模塊輸入信號電流 5mA24VDC 輸入濾波 30ms 正 邏輯 數(shù)量 3 塊 3 數(shù)字量輸出模塊型號 7505132 通道繼電器輸出模塊節(jié)點輸出電流 2A ACDC230VAC30VDC2 常開點 且相互隔離無公共端 數(shù)量 3 塊 4 模擬量輸入模塊 型號 750466 2 通道模擬量輸入模塊 420mA 單端輸入 數(shù)量 1 塊 750461 2 通 道 模 擬 量 輸 入 模 塊 RTD 用 于 熱 敏 電 阻 適 用 類 型 為 PT100PT200PT500PT1000Ni100Ni120Ni1000 5 模擬量輸出模塊型號 7505542 通道模擬量輸出模塊 420mA 數(shù)量 2 塊 6 電源模塊 787912 1 塊 7 終端 750600 1 塊 14 基于組態(tài)王的液位測量系統(tǒng)的設(shè)計 32 模塊選取說明 數(shù)字量輸入模塊的選取要根據(jù)以下幾點來選取 a 根據(jù)輸入信號是有源觸點還是無源觸點 1有源觸點也稱電開關(guān)分為直流 DC型一般為晶體管型電路結(jié)構(gòu)例如接 近開關(guān)激光傳感器開關(guān)等和交流 AC 型 2 無源觸點即機械觸點例如按鈕開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)機械式的限位開關(guān)等 若輸入信號為無源觸點則可選擇直流型一般為 DC24V 數(shù)字輸入模塊也可選 擇交流型一般為 220V 數(shù)字輸入模塊 3若輸入信號為有源觸點直流型則必須選擇直流型一般為 DC24V數(shù)字輸 入模塊 4 若輸入信號為有源觸點交流型則必須選擇交流型數(shù)字輸入模塊注意有 源觸點工作電壓值 b 根據(jù)輸入信 號的工作頻率 1 若此信號的工作頻率不高沒有特殊要求則可以選用一般型例如選用WAGO 公司數(shù)字輸入模塊中輸入濾波時間為最大 3ms 就可以了 2 若此信號的工作頻率較高則要注意輸入模塊的濾波時間這個參數(shù) 這里介紹的液位測量系統(tǒng)中共有 5 個數(shù)字輸入點這 5 個數(shù)字輸入點都為無 源觸點并且對其工作頻率也無特殊要求選取 3 個 750－ 400 模塊 數(shù)字量輸出模塊的選取 數(shù)字量輸出模塊的選取要根據(jù)輸出信號的類型信號電流 05A20A 節(jié)點的輸 出電流 2AACDC 觸點電壓是否帶短路保護裝置有無公共點來選取在液位測量 系統(tǒng)中共有 6 個數(shù)字輸出點所以采用 3 個模塊 750－ 513 模擬量輸入模塊的選取 模擬量輸入模塊的選取要根據(jù)輸入信號的類型電壓型 05V010V10V10V 等電流型 020 mA420 mA 等精度要求 8 位 AD10 位 AD12 位 AD16 位 AD 等抗干擾要求單端輸入差分輸入來選取但需注意對溫度信號一般廠家都 有專用模塊它分熱電阻和熱電偶型這里介紹的液位測量系統(tǒng)中液 位值采用2020B 型 靜壓式液位變送器 420mA 二線制來檢測所以采用 1 個模塊 750－ 466 溫度值由 WZP 型鉑電阻溫度變送器 Pt100 來檢測因此采用 1 個專用模塊 750461 15 基于組態(tài)王的液位測量系統(tǒng)的設(shè)計 模擬量輸出模塊的選取 模擬量輸出模塊的選取要根據(jù)模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號 0－ 20mA4－ 20mA0－ 10V 10VDC 來選取 在此液位測量系統(tǒng)中送給液位顯示和溫度顯示的信號是 4－20mA 的電流信號所以選 2 個模塊 750－ 554 33 系統(tǒng)輸入輸出元器件的定義列表 輸 入 輸 出 點 IO 絕對地址 泵啟動按鈕 SB1 IX41 泵停止按鈕 SB2 IX42 本地遠程轉(zhuǎn)換開關(guān) SA1 IX40 緊急停按鈕 SB3 IX43 熱繼電器 FR1 輔助觸點 IX44 本地控制指示燈 HL1 QX40 遠程控制指示燈 HL2 QX41 泵啟指示燈 HL3 QX42 泵停指示燈 HL4 QX43 出水電磁閥 M1