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DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

电子设计 2020-03-26 08:09 次阅读

1、 引言

2、 总体控制系统构成

在黄金尾矿过滤系统项目中,采用台达PLC和触摸屏HMI来对本系统中的主要设备立式压滤机进行完全自动控制。立式压滤机电控共有主控柜和远程I/O控制箱组成;外围设备入料泵和挤压泵分别采用台达VFD-F变频器控制,距离主机设备较远。为此在本Fig.1 The block diagram of tailings filtration system系统中将PLC、远程控制RTUDENT、变频器组成台达DeviceNet网络,来实现主机设备与外围设备之间的通讯和数据交换以达到完全无缝控制。主控箱内的PLC控制器通过DeviceNet现场总线与现场控制器通讯,进行数据交换,触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与PLC通讯,设备的运行参数、水泵和入料泵频率等由触摸屏来设定,通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。系统组成如图1所示。

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

3 、DeviceNet现场总线设计软硬件要求

3.1 软件要求

在本系统中我们主要用到以下软件来进行网络的构建、程序编程和画面组态的设计。

WPLSoft 2.10---PLC编程软件

DeviceNetBuilder 1.01---网络组态软件

Screen Editor 1.05.79---人机界面编辑软件

3.2 硬件要求

根据项目中各设备的自动控制要求,主要由以下硬件来组成整个系统网络。

DOP-AE10THTD—人机界面

DVP28SV—台达PLC主机

DVPDNET-SL—主站通讯扫描模块

DNA02-MODBUS/DeviceNet转换模块

RTU-DENT—远程I/O通讯模块

VFD-F—变频器带DeviceNet通讯接口

3.3 DeviceNet电缆和其他

本系统中采用DeviceNet粗电缆外径为12.2mm;终端电阻大小为121Ω,功率不小于1/4W电阻,必须连接在DeviceNet电缆的蓝色电缆与白色电缆之间且连在主干线的两个终端。

4 、台达DeviceNet网络配置设计

4.1 网络设备节点设置

从本系统网络结构框图中可看到在现场总线上挂有远程I/O设备和变频器,因此应首先按照表1对这些DeviceNet模块的地址进行设置,将模块上的拨码开关和地址号相应起来。

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

4.2 使用DeviceNet网络配置工具配置网络

如何将上述这么多的设备组态起来,从而实现彼此的通讯是我们关注的主要问题,我们利用台达网络组态软件DeviceNetBuilder_V1.01,详细说明一下本项目的网络组态步骤和细节。

4.3 DeviceNet从站的配置

我们选择『网络(N)』菜单,对DeviceNet网络进行在线扫描,网络中被扫描到的所有节点的图标和设备名称都会显示在软件界面上,如图3所示。

运行DeviceNetBuilder软件,在软件界面中选择『设置(S)』菜单,点击『通讯设置』,选择『系统通道』指令对计算机与SV主机的通讯参数进行设置,如”通讯端口”、”通讯地址”、”通讯速率”、”通讯格式”,如图2正确设置后确定。

在网络节点界面上分别双击VFD-F节点和RTU-DNET节点,对变频器和远程I/O模块的参数以及IO信息进行确认即可,在这里不再贴图叙述(相应产品说明书上都有详细的说明)。

4.4 DVPDNET扫描模块(主站)的配置

在网络节点界面上首先双击DNETScanner(节点1)的图标,弹出“扫描模块配置”对话框,可以看到左边的列表里有当前可用节点VFD-FDrives380V15.0HP,RTU-DNET,VFD-FDrives380V15.0HP,右边有一个空的”扫描列表”。接着选中DeviceNet从站节点,然后点击向右箭头,将左边列表中的DeviceNet从站设备移入扫描模块的扫描列表中,如图4所示。图4中标明的输出列表指的是,DeviceNet主站向从站发送的数据的地址,也就是主站数据寄存器占用的地址;而输入列表指的是,DeviceNet从站向主站发送的数据的地址,也就是主站接受到从站的数据后在主站中存放这些数据占用的地址区间。

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

5、 用户画面组态和编程设计

5.1 工艺画面组态设计

台达DOP-A系列触摸屏拥有人性化的使用界面,也有高速的硬件构架,支持多种品牌PLC。其具有强大通讯功能,灵活系统构成,生动逼真且丰富图库,简单易用。利用宏功能可以有效的帮助PLC处理艰难的运算功能及分担PLC控制器的工作量,可配合通讯宏指令自行撰写通信协议,并透过串行口与特定系统或控制器连接,利用USBVer1.1上/下载人机画面程序,将大大缩短传输资料的时间。我们根据本系统工艺要求组态编辑了工艺主画面、故障报警、运行报告、程序设置等多个画面,将许多可设参数做在画面上,使之可操作性强、修改简单,举例主画面如图5。

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

5.2 简要举例PLC通过程序实现DeviceNet网络的控制

根据DVPDNET-SL扫描模块和从站设备的IO数据映射关系表,就可以对各个从站进行编程了。图6是一个简单的主机通过DeviceNet控制入料泵变频器的程序。程序中当M0=ON时,执行[MOVH2D6287],启动变频器。当M1=ON时,执行[MOVH1D6287],停止变频器。实时读取VFD-F变频器的错误代码、状态字、设置频率以及输出频率,分别存放至PLC主机的D0~D3,用户可以通过监控D0~D3的内容获知变频器的错误代码、状态字、设置。

DeviceNet现场总线的构建、对软硬件的要求及应用分析

6 、结束语

通过采用DeviceNet现场总线控制技术,极大地方便了尾矿过滤处理项目的安装和调试,并提高了控制系统的可靠性和实时性。DeviceNet现场总线组态简单、编程容易,已被越来越多的现场设备控制层广泛应用。

责任编辑:gt


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AD7156 超低功耗、1.8 V、3 mm × 3 mm、双通道电容式转换器

和特点 超低功耗电源电压: 1.8 V 至 3.6 V工作电流: 70 μA (典型值)关断电流:2 μA(典型值) 快速响应时间转换时间:每通道10 ms从串行接口唤醒时间:300 μs 自适应式环境补偿技术 2 个电容输入通道传感器电容(CSENS): 0 pF至13 pF灵敏度可达3 fF 2 种工作模式固定设置的独立模式用户自定义设置的微控制器接口模式 2 个检测输出标志双线式串行接口(I2C兼容)工作温度范围:−40°C至+85°C 10引脚LFCSP封装(3 mm × 3 mm × 0.8 mm) 产品详情 AD7156采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7156采用ADI公司的电容数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集与实际传感器接口过程中起着重要作用的多种特色功能于一身,如高输入灵敏度、较高的输入寄生接地电容和漏电流容限。集成自适应式阙值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7156采用固定上电设置以独立模式运行,并以两路数字输出显示检测结果。另外,AD7156也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,而数据和状态信息则可从...
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AD7156 超低功耗、1.8 V、3 mm × 3 mm、双通道电容式转换器

AD7147A CapTouch®单电极电容式传感器专用可编程控制器

和特点 可编程电容数字转换器(CDC) - 欲了解更多信息,请参考数据手册。 片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器映射与AD714x兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)接口(AD7147A) I2C兼容型串行接口(AD7147A-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 25引脚、2.3 mm × 2.1 mm WLCSP封装 从触摸到响应的延迟时间极短产品详情 AD7147A CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147A是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行较少的软件,可能需要两层PCB。AD7147A设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源屏蔽输入,以尽可能降低传感器中的噪声影响。AD7147A配有片内校准逻辑,用以补偿周围环境发生的变化。只要传感...
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AD7147A CapTouch®单电极电容式传感器专用可编程控制器

AD7151 用于近程传感的超低功耗单通道电容式转换器

和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:70 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 1个电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 近程检测输出标志 双线串行接口(I2C兼容) 工作温度:-40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7151采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7150是AD7151的双通道形式。AD7151采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的众多特性于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7151采用固定加电设置以独立模式运行,并以一路数字输出显示检测结果。另外,AD7151也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,而数据和状态信息则可从该器件中读取。AD7151工作电源电压为2.7...
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AD7151 用于近程传感的超低功耗单通道电容式转换器

AD7746 24位、双通道电容数字转换器

和特点 下载示例代码采用单芯片解决方案的新标准可与单一或差分浮动式传感器接口分辨率:最低4 aF(即最高21 ENOB)精度:4 fF线性度:0.01%共模(不可变)电容最大可达17 pF满量程(可变)电容范围:±4 pF耐受对地寄生电容:最大60 pF更新速率:10 Hz~90 Hz16 Hz时,50 Hz、60 Hz同时抑制片内温度传感器分辨率:0.1°C,精度:±2°C电压输入通道内部时钟振荡器双线式串行接口(I2C®兼容)电源:2.7 V至5.25 V单电源工作功耗:0.7 mA工作温度范围:–40°C~+125°C16引脚TSSOP封装 产品详情 AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ电容数字转换器(CDC),可直接与电容传感器的电容连接进行测量。该芯片还具有高分辨率(24位无失码、最高21位有效分辨率)、高线性度(±0.01%)和高精度(±4 fF工厂校准)等固有特性。AD7745/AD7746的电容输入范围是±4 pF(可变),同时可接受最大17 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7745拥有一个电容输入通道,AD7746则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。AD7745/AD7746针对浮动式电容传感器而设计...
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AD7746 24位、双通道电容数字转换器

AD7745 24位、单通道电容数字转换器

和特点 采用单芯片解决方案的新标准可与单一或差分浮动式传感器接口分辨率:最低4 aF(即最高21 ENOB)精度:4 fF线性度:0.01%共模(不可变)电容最大可达17 pF满量程(可变)电容范围:±4 pF耐受对地寄生电容:最大60 pF更新速率:10 Hz~90 Hz16 Hz时,50 Hz、60 Hz同时抑制片内温度传感器▪ 分辨率:0.1°C,精度:±2°C电压输入通道内部时钟振荡器双线式串行接口(I2C®兼容)电源:▪ 2.7 V至5.25 V单电源工作▪ 功耗:0.7 mA工作温度范围:–40°C~+125°C16引脚TSSOP封装 产品详情 AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ电容数字转换器(CDC),可直接与电容传感器的电容连接进行测量。该芯片还具有高分辨率(24位无失码、最高21位有效分辨率)、高线性度(±0.01%)和高精度(±4 fF工厂校准)等固有特性。AD7745/AD7746的电容输入范围是±4 pF(可变),同时可接受最大17 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7745拥有一个电容输入通道,AD7746则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。AD7745/AD7746针对浮动式电容传感器而设计。若...
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AD7745 24位、单通道电容数字转换器

AD7143 电容式触摸传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容-数字转换器25 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF8个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件 自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应式阈值和灵敏度水平 用片内RAM存储校准数据 I2C® 兼容型串行接口 串行接口专用独立VDRIVE电平 主机控制器中断输出 16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP-VQ封装 2.6 V至3.6 V的工作电压 低工作电流全功耗模式:不足1 mA低功耗模式:50 µA产品详情 AD7143是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7143可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条和滚轮等功能。 CDC有8个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ)电容-数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行软件。AD7143配有片内校准逻辑,用以处理周围环境发生的变化。传...
发表于 02-22 12:39 24次 阅读
AD7143 电容式触摸传感器专用可编程控制器

AD7152 12位电容数字转换器(2个电容输入通道)

和特点 电容数字转换器 与浮动式传感器接口 分辨率:最低0.25 fF(即最高12 ENOB) 线性度:0.05% 共模(不可变)电容最大可达5 pF 内部时钟振荡器 双线式串行接口(I2C兼容) 单电源供电:2.7 V至3.6 V,功耗:100 μA 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情 AD7152/AD7153均为12位Σ-Δ型电容数字转换器(CDC),要测量的电容可直接连接到器件输入端。该器件结构具有高分辨率(12位无失码、最高12位有效分辨率)和高线性度(±0.05%)等固有特性。两款器件在每种工作模式下均有四种电容输入范围:在差分模式下为±0.25 pF至±2 pF,在单端模式下为0.5 pF至4 pF。AD7152/AD7153可接受最大5 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7153拥有一个电容输入通道,AD7152则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。两款器件均针对浮动式电容传感器而设计。AD7152/AD7153均有一个双线式I2C®兼容串行接口。二者均可采用2.7 V至3.6 V单电源供电,额定温度范围为−40°C至+85°C,采用10引脚MSOP封装。应用 汽车电子、工业和医疗系统,用于:压力测量位置检测液...
发表于 02-22 12:39 92次 阅读
AD7152 12位电容数字转换器(2个电容输入通道)

AD7843 触摸屏数字转换器

和特点 4线触摸屏接口 额定吞吐量:125 kSPS 低功耗:最大1.37 mW(125 kSPS,VCC = 3.6 V) 单电源(VCC):2.2 V至5.25 V 比率转换 高速串行接口 可编程8位或12位分辨率 2个辅助模拟输入 关断模式:最大1 µA 16引脚QSOP和TSSOP封装产品详情 AD7843是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.2 V至5.25V单电源供电,吞吐量大于125 kSPS。AD7843采用的外部基准电压,可在1 V至+VCC范围内变化,而模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。AD7843提供两种封装:16引脚、0.15英寸、四分之一大小集成封装(QSOP). 和16引脚超薄紧缩小型封装(TSSOP)。查看QSOP 封装尺寸。(格式:pdf,大小:19,569 字节)同时也可查看AD7843的同类器件AD7873。AD7873与AD7843相似,但拥有更多功能,例如:一个片内温度传感器(-40°C至+ 85°C),2.5 V片内基准电压源,以及电池和触摸压力测量。方框图...
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AD7843 触摸屏数字转换器

AD7142 电容式触摸传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容数字转换器36 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF14个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平用片内RAM存储校准数据SPI®兼容型串行接口(AD7142) I2C®兼容型串行接口(AD7142-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平中断输出和GPIO 32-引脚、5 mm x 5 mm LFCSP_VQ封装 电源电压:2.6 V至3.6 V低工作电流全功率模式:小于1 mA低功耗模式:50 µA 产品详情 AD7142和AD7142-1是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7142和AD7142-1可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条或滚轮等功能。该CDC有14个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型电容数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主处理器上运行较少的软件。 A...
发表于 02-22 12:39 184次 阅读
AD7142 电容式触摸传感器专用可编程控制器

AD7150 用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器

和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:100 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 2个独立的电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 两个近程检测输出标志 双线串行接口(I2C兼容) 工作温度:−40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7150采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7151是AD7150的更低功耗、单通道形式。AD7150采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的多种特色功能于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7150采用固定加电设置以独立模式运行,并以两路数字输出显示检测结果。另外,AD7150也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,数据和状态信息可从该器件中读取。 AD...
发表于 02-22 12:38 102次 阅读
AD7150 用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器

AD7147 CapTouch™单电极电容式传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容-数字转换器(CDC)fF分辨率 13路电容传感器输入 9ms的更新速率(所有13路传感器输入) 无需外部RC元件 自动转换定序器 /li> 片内自动校准逻辑 自动补偿环境变化 自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器图可与AD7142兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)串行接口(AD7147) I2C兼容型串行接口(AD7147-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 中断输出和通用输入/输出(GPIO) 24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7147 CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ) 转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器只要求在主机处理器上运行较少的软件。AD7147设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源...
发表于 02-22 12:36 149次 阅读
AD7147 CapTouch™单电极电容式传感器专用可编程控制器

AD7877 触摸屏控制器

和特点 4线触摸屏接口 LCD降噪特性(STOPACQ引脚) 自动转换序列器与定时器 用户可编程的转换参数 片内温度传感器:-40°C至+85°C 2.5 V片内基准电压源 片内8位DAC 3个辅助模拟输入 1个专用GPIO和3个可选GPIO 3个中断输出 2个电池测量通道(0.5 V至5 V) 通过汽车应用认证 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7877是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.7 V至5.25 V单电源供电(2.2 V也可正常运转),吞吐速率为125 kSPS。AD7877可用于两个输入上的电池测量、温度测量和触摸压力测量。AD7877还具有一个2.5 V片上基准电压源。不使用时,可关断基准电压源以降低功耗。也可以使用外部基准电压,并可在1 V至+VCC范围内变化,模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。片上ADC的相位采集通过STOPACQ引脚来控制,这样可以降低来自LCD的噪声影响。用户可编程转换控制包括可变采集时间及第一转换延迟。每次转换可利用多达16个均值。该器件还有一个片上DAC,用来控制LCD背光或对比度。AD7877采用转换序列器与定...
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AD7877 触摸屏控制器