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遠程I/O系統

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遠程I/O系統

發布日期:2018-06-05 15:23 來源:http://www.gmcpoly.com 點擊:

一、應用背景說明


筆者負責的某廠的生產線項目,電氣系統以PLC為核心控制器,PLC型號為客戶指定,即OM公司的CJ2M系列,該型PLC具有內置EtherNET/IP協議的網口。系統中還包括變頻器、人機界面、傳感器與執行器件等,其中變頻器控制線體的啟停,現場分布了很多接近傳感器及氣缸(電磁閥),主要作用是采集物料的有無信息與控制物料的放行,經統計輸入輸出點各有25個左右。


由于現場空間受限,PLC控制柜體離線體較遠,加之傳感器與電磁閥數量較多,如果傳感器與電磁閥直接與控制柜相連,將會存在幾個不便之處。首先,費時費力,布線時需要將傳感器和電磁閥的出線端長距離的聯接到控制柜,增加布線時間及出錯幾率;再次,導致現場走線混亂,不利于布線美觀;zui后,缺乏靈活性,如若增加IO點或者移動位置,走線或者拆裝將更加麻煩。鑒于上述因素,遠程IO產品將是首要選擇的解決方案,靈活的設計與布線、高效性和簡便性等特點越來越受到廣大用戶的青睞,可有效而快速的實現信號和數據的傳輸。


針對本項目,需要在現場放置操作柜,用于安裝遠程IO產品,現場所有的傳感器和電磁閥線纜均進入操作柜,與遠程IO系統的輸入輸出模塊相連。遠程IO系統一般包括有總線接口模塊和IO模塊,針對本項目,總線接口模塊必須具有EtherNET/IP協議,才能完成PLC與接口模塊的硬件組態,為了使IO點有一點的余量,也為了緊湊一點,故各選擇16點的輸入輸出模塊各需要2個,此外還要求整套遠程IO系統價格便宜,IO模塊具有接線簡單快速的特點。由于遠程IO系統放置在操作柜,對其的IP等級或者外形尺寸不做嚴格要求。

 

二、產品選型及實際應用


遠程IO產品的市場份額基本上被國外品牌所占有,常見的品牌主要有P公司、W公司,Weidmuller公司,三家均有各種總線協議的遠程IO產品,本項中在操作柜內需要加裝傳感器與執行器接線端子,為現場傳感器與電磁閥提供供電和IO點轉接功能,本項目中使用的傳感器和電磁閥均為24VDC高電平有效。首先對總線模塊進行選型,其選型要點就是選擇帶有EtherNET/IP協議網口,并且可用于控制柜。


AXL F BK EIP是P公司EtherNET/IP協議的總線模塊,寬高深尺寸為45/125.9/74 mm, AXL F DI16/1 1H為16點高電平輸入有效輸入模塊,AXL F DO16/1 1H為16點高電平輸出模塊,兩種IO模塊寬高深尺均為35/126.1/54mm。


750-352是W公司EtherNET/IP協議的總線模塊,寬高深尺寸50/97/65mm,750-1405是16點的輸入模塊,750-1504是16點的輸出模塊,兩種IO模塊寬高深尺寸均為12/100/65mm,此外還需另選一個電源模塊,如較為經濟的供電模塊750-602,并且有時在通訊配置時為了能夠建立連接必須保證通訊字節為偶數,硬件選型時還需額外再選擇帶有一個字節的模塊。


UR20-FBC-EIP是Weidmuller公司EtherNET/IP協議的總線模塊,寬高深尺寸52/120/76mm,UR20-16DI-P是16點的輸入模塊,UR20-16DO-P是16點的輸出模塊,兩種IO模塊寬高深尺寸均為11.5/120/76mm。 

 

本項目中由于需要一個接口模塊、兩個輸出模塊、兩個輸入模塊,三家的產品總體寬高深尺寸相差很小,由于操作柜內空間相對充足,故外形尺寸不作為選型的關鍵因素;從外形結構上看,P公司和W公司IO模塊的連接器呈兩排以上的分布結構,Weidmuller采用的是單排分布結構,連接器的多排結構對現場接線以及以后的查線維護等均存在不方便,容易混亂,而結構清晰的單排連接器,清晰容易識別,有效防止誤接線,并能在維護時快速查找故障點;從接線方便程度上來比較,W公司接線需要一字螺絲刀進行接線,P公司與Weidmuller公司的產品采用的是直插式接線技術,無需工具,接線操作簡單且節約時間;從IO系統硬件配置方面考慮,在外接多個傳感器與執行器時,P公司和W公司均需要另選電源模塊,而Weidmuller總線模塊的zui大饋電輸入和輸出電流高達10A,除傳感器與執行器數量十分巨大的情況下,其他情況均能滿足實際需求,本項目無需另外選擇供電模塊,進而無需增加額外成本;通過與相應的代理商詢價可知,整套的IO系統的價格情況:由于P公司和W公司的IO系統由于另外選擇了一個供電模塊,W公司要求的附件較多,整體的價格略高于Weidmuller。綜合以上的幾個關鍵因素,本項目zui終選擇了Weidmuller的IP20遠程I/O產品。


                                           

                       圖1 接口模塊的外觀圖                                                     圖2 輸入輸出模塊外觀示意圖

 

總線接口模塊UR20-FBC-EIP輸入輸出供電及系統供電均為24VDC,采用EtherNet/IP現場總線協議,帶有兩個RJ45網口,可實現多個模塊的級聯,配置接口為Micro USB 2.0,zui多可帶64個IO模塊,具有2×10A的饋電電路,一般情況下無需額外增加供電模塊,這也是Weidmuller遠程IO產品的一大亮點。此外該模塊的具有web服務器,可通過USB服務端口登錄接口模塊,讀取模塊的所有信息。UR20-16DI-P與UR20-16DO-P分別是帶有16通道的數字量輸入模塊與輸出模塊,兩者有效信號均為24V高電平,均為1線制連接方式,UR20-16DI-P具有反極性保護功能,UR20-16DO-P具有短路保護功能。

 

本項目中,PLC控制柜到操作柜只需兩根線纜即可,一種是網線用于通訊,一根是24VDC供電線,走線非常的方便。由于模塊采用的是“PUSH IN”直插式接線技術,在項目現場接線操作時,配線人員根本不用工具即可完成配線工作,方便快捷,現場所有的傳感器與電磁閥線纜均聯接到操作柜內,為了實現與CJ2M型PLC的通訊,首先使用USB線纜將電腦連接,主要設置總線接口模塊的IP地址,接下來需要在OM公司的網絡配置軟件內進行通訊配置,主要步驟有:在配置軟件內安裝總線接口模塊的EDS文件,再將兩者的IP地址設為同一網段,zui后進行通訊的字節匹配,完成配置進行下載。當兩個器件上的通訊指示燈亮時,表示通訊建立完成。通訊配置過程非常簡單,當兩者成功建立連接后,PLC即可采集傳感器的信號狀態以及控制氣缸(電磁閥)動作。


  

圖3 通訊配置頁面

 

Weidmuller的遠程IO系統為提供了高效、可靠、簡便的解決方案,模塊化和超薄的設計不僅可縮小控制柜尺寸,更重要的是有助于設計人員直觀且靈活的設計。此外針對遠程IO系統,Weidmuller推出了申請樣品服務,方便進行測試。


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