【成功案例】Weidmuller总线耦合器和输入输出模块成功应用于物流运输远程IO系统

时间： 2018-05-23 来源：世强

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一、应用背景说明

在笔者负责的EMS输送系统研发项目时，电气系统主要分为地面主控制柜和车载操作柜，主控制柜以PLC为核心控制器，选择的是笔者较为熟悉的S公司的1200PLC，该型PLC具有内置 PROFINET协议的网口。车载操作柜内包括变频器、伺服驱动器及开关电源以及一些低压电器件等，变频器及伺服驱动器控制小车的行走、升降及抓取物料三个电机，还有一个物料保护电机，采用接触器直接控制器启停，操作柜外部有一些传感器。变频器采用总线控制，其他器件采用IO控制。地面控制柜与车载控制柜采用波导无线通讯方式。变频器/伺服驱动器的一些输入输出信号、传感器信号、保护电机的启停信号等均受地面的PLC控制，而现在的问题是这些信号均无法与PLC直接相联接，有效的解决方案就是需要加装远程IO系统。之前的远程IO产品选用的是与变频器同厂家的，但是在调试过程较为复杂，并且辅助器件较多而成本高，故在项目电气优化时，笔者决定改用其他常用的远程IO产品，其应具有调试方便快捷的特点。由于车载操作柜需要随着小车运动，有必要控制操作柜的尺寸，因此对操作柜内的某些器件的尺寸要求较为严格，为了使得安装板布局进一步紧凑，省去了用于转接输入输出信号的接线端子。鉴于上述因素，对远程IO系统中总线耦合器必须具有PROFINET协议的网口，经统计小车上的传感器信号有4个，由于传感器数量较少且离操作柜较近，传感器线缆可直接进柜，按钮开关信号有1个，伺服驱动器的输入信号有6个，指示灯信号4个，伺服驱动器的输出信号有5个，接触器线圈控制信号为1个，所以本项目中输入输出模块均需要一个16通道或2个8通道的模块。

二、产品选型及实际应用

常用的品牌主要有P公司、W公司，Weidmuller公司，三家均有PROFINET协议总线耦合器，由于本项目为了节约空间，省去了IO信号的转接端子，故在操作柜外的传感器选型时，选择的是B公司的2线制的接近传感器，而柜内变频器/驱动器的输入输出信号、接触器线圈控制信号以及按钮指示灯均采用为2线制接法，即公共端和输入输出信号端，因此选择适用于2线制、24VDC高电平有效的输入输出模块。首先对总线耦合器进行选型，选择带有PROFINET协议网口。AXL F BK PN是P公司PROFINET协议的总线耦合器，宽高深尺寸为45/125.9/74 mm, AXL F DI16/4 2F为16点高电平触发，适用于2线制的输入模块，宽高深尺均为53.6/129.9/54mm；AXL DO8/2-2A为8点高电平输出，适用2线制的输出模块模块，其宽高深尺均为35/126.1/54mm，针对本项目，输入模块用1个，输出模块用2个。750-377是W公司PROFINET协议的总线耦合器，但是通过查询选型手册，输入模块没有同时满足2线制连接方式且高电平触发的型号。UR20-FBC-PN-IRT是Weidmuller公司PROFINET协议的总线耦合器，宽高深尺寸52/128/76mm，由于输入输出模块没有16通道且2线制连接方式的型号，故选择8通道的相关型号。UR20-8DI-P-2W是8通道、高电平触发的的输入模块，UR20-8DO-P是8通道、高电平输出输出模块，两种型号的宽高深尺寸均为11.5/128/76mm，针对本项目，输入/输出模块各需要两个。

所以，只需要在P公司、Weidmuller公司中选择综合指标最优的产品即可。首先比较总线耦合器的各项指标，从外形尺寸上看，Weidmuller比P公司的宽度大7mm，可忽略；从供给IO模块电流来看，Weidmuller总线耦合器的最大馈电输入和输出电流高达10A，绝大多数情况下，无需额外购买馈电模块，可有效节约机柜空间和成本。其次比较IO模块，从IO模块的整体尺寸上看，高深两个参数相差无几，P公司的比Weidmuller的整体宽度大了70多毫米，差距相当明显；从接线方便程度上来比较， P公司与Weidmuller的IO产品均采用的是无需工具、接线操作直插式接线技术；从外形结构上看，P公司IO模块的连接器呈4排和8排的分布结构，而Weidmuller均采用结构清晰的单排分布，接线还是查线十分方便，不容易出错。最后，从整套产品的价格比较，P公司的产品要高于Weidmuller的，此外Weidmuller的远程IO产品大多数货期很好。综合以上的几个关键因素比较，可以清楚的看出，Weidmuller的远程IO产品存在较大优势，所以本项目选择了Weidmuller的远程IO产品。

图1 UR20-FBC-PN-IRT总线耦合器外观图

UR20-FBC-PN-IRT总线耦合器带有两个以太网口，可实现线性网络拓扑，支持PROFINET IRT/RT，具有2*10A独立的馈电回路分别用于输入和输出，减少了馈电模块的使用，大大地节省更多的安装空间，使得安装板布局更加简化紧凑，大多数情况下，无需就馈电模块可以实现64个I/O模块的扩展。而UR20-8DI-P-2W/UR20-8DO-P输入输出模块的综合性能更为突出，2线制的接线方式可直接联接接近传感器或者开关等信号的输入，无需使用转接端子，有助于减小接线操作时间，还可以省去使用转接端子的成本，此外UR20-8DI-P-2W/UR20-8DO-P输入输出模块也适用于1线制的接线方式。直插式接线技术使得联接非常可靠，现场配线方便快捷，节约时间；接点单排布局实现了模块超薄设计，有利于节省空间、降低成本、减少接线和查线的出错几率。

正是因为UR20-FBC-PN-IRT及输入输出模块的突出性能表现，使得笔者在项目前期的方案设计、安装布局、后期现场配线以及调试均得到极大的便利，所有信号均采用2线制接法直接联接到UR20-8DI-P-2W/UR20-8DO-P输入输出模块上，非常的方便。与1200PLC实现成功通讯的关键点主要有三点：第一保证接线正确，如图2所示，总线耦合器的输入/输出回路的24VDC与GND都需要至少接一根线，输入输出模块的接线示意图如图3所示，2线制传感器的电缆直接接到相应的触点上；第二利用配置线缆设置总线耦合器的的IP地址，保证与PLC的IP地址在同一网段；第三在PLC的编程配置软件Portal进行通讯配置，先在Portal软件内完成总线耦合器的EDS文件安装，再根据实际硬件，在Portal软件从硬件目录内拖拽所用的输入输出模块的型号，完成后进行下载，当两个器件上的通讯指示灯亮时，表示通讯建立完成。如若未成功建立通讯，需要检查IP地址或者配置字节是否与实际硬件匹配。

图2 UR20-FBC-PN-IRT接线示意图

图3 UR20-8DI-P-2W接线示意图

图4 配置环境

此外，Weidmuller还提供了一些附件供选择，比如编码销、标记号、标签等。Weidmuller还提供了申请样品服务，方便客户在设计前期进行测试。

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型号- UR20-EM-1315450000-SP,UR20-16DO-P-PLC-INT-SP,UR20-PK-1315650000-SP,1346950000,1531810000,UR20-2CNT-100,1346870000,9445700000,UR20-PK-1315690000-SP,UR20-PK-1315610000-SP,UR20-4DO-PN-2A,UR20-PK-ES-SP,1315220000,UR20-EM-1506910000-SP,UR20-BM-PF-O-SP,UR20-4RO-SSR-255-SP,UR20-EM-1315410000-SP,UR20-PK-1460140000-SP,UR67-PB-12-8DIO-8-30K,1515480000,UR20-PK-1315200000-SP,UR20-4DO-P,MULTI-STRIPAX 6-16,4830500000,UR20-8DO-P-3W-HD,1334920000,1460140000,UR20-PK-1315240000-SP,UR20-4RO-CO-255,1315370000,1361520000,UR20-4DI-2W-230V-AC,UR67-MP-HP-16DI-12-M60,1350930000,UR20-4DO-N,1483940000,1484440000,1992950000,1347530000,1346560000,UR20-PK-1315350000-SP,1484130000,UR20-PK-PLC-SP,UR20-EM-1508080000-SP,UR20-PK-1315390000-SP,1484050000,ESO UR20 DIN A4 WS *,UR20-8AI--I-16-HD,1559820000,UR20-PK-1315540000-SP,UR20-PK-1315580000-SP,1315770000,1339920000,PM 2.7/2.6 MC NE 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CR 系列远程 I/O 使用手册

型号- CR-3XX8,CR-226Z,CR-3524,CR-1108,CR-2318,CR-22H1,CR-3528,NI120,CR-110F,CJ1W-DRM21,IO903-BC,CR-4464,CR-2321,CR-3734C,CR-3XXX,CR-3734E,CR-3934,CR-2328,CR-10H1,CR-3734J,CR 系列,CR-3734N,CR-3734R,CR-3734S,CR-3734T,CR-4428C,CR-3734V,IO906-BC,CR-3464C,CR-00H1,CR-3424C,CR-4114,CR-2XXX,CR-225F,IO905-BC,PT1000,CR-4564,CR-3118C,CR-3114,CR-3734B,CR-5414,CR-4154C,CR-3118,CR-225Z,CR-11H1,CR-3934N,CJ1W-DR2M,CR-120Z,CR-3934R,CR-226F,CR-4114C,CR-3XX4,CR-4852,CR-4851,CR-3428C,CR-4XXX,CR-20H1,CR-4464C,CR-4424C,CR-3934B,CR-3934D,CR-3934C,PT200,CR-4424,CR-1038,CR-3734,CR-4428,CR-2XX8,CR-39H1,CR-2XXF,IO902-BC,CR-4154,CR-3464,CR-3424,CR-4118,CR-1XX8,CR-3428,CR-1008,IO903M-BC,CR-1XXF,CR-100F,CR300H,CR-3154C,CR-3114C,IO901-BC,CR-3154,CR-4XX4,CR-4524,CR-4XX8,CR-1138,PT100,CR-4528,CR-1XXX,CR-2108,CR-4118C,CR-09H1,IO904-BC,CR-7241,CR-01H1,CR-7008,PT500,CR-3564

2022/12/7 - NIDEC - 用户指南 - V1.3 代理服务技术支持采购服务

Weidmueller（魏德米勒）自动化产品和软件工具选型指南

目录- Automation and Software Tools Control (PLC)-U-Ccontrol Engineering software I/O System IP20-U-Remote I/O System IP67-U-Remote Web Panels-U-View Industrial PCs, Panel PCs and Monitors Visualisation software Continue Softwaretools Service and Support Automation and Software Tools Index

型号- UR20-EM-1315450000-SP,1531810000,UR20--EM-1335030000-SP,2010000000,2420000000,UR20--4AI-UI-16,UR20-PK-1315690000-SP,UR20-PK-1315610000-SP,UR20--EM-1315180000-SP,2476450000,UR20-4DO-PN-2A,UR20-PK-2680260000-SP,UR20--4AI-UI-12,1938640000,2512830000,1315220000,2545790000,UR20--PK-2659680000-SP,SAIL-URPM8W-2L-1.5V,1990070000,SAIL-URPM8W-2L-1.5U,2830000000,1938720000,UV66-ADV-10-CAP-W,UR20--PK-2566960000-SP,UR20--PK-2614380000-SP,2857520000,UR20-PK-1315200000-SP,1515480000,UR20--PK-2453870000-SP,UR20-4DO-P,1093210150,UR20--PK-1315750000-SP,UR20-EM-2464580000-SP,9457820150,1718431044,UR20-4DO-N,1483940000,2857360000,SAI-AU M12 SB 2COUNTER,2566090000,UR20-EM-2566960000-SP,1347530000,1475470150,2623640000,2508770000,1346560000,1950000000,UR20--2PWM-PN-2A,2862230000,133992000,UR20-EM-1508080000-SP,UR20-PK-1315390000-SP,1484050000,BATTERY-CR1220-3V,UR20--EM-1315210000-SP,UR20-PK-1315580000-SP,2566960000,1315770000,UR20-PK-1315170000-SP,2812760000,2857280000,UR20-PK-1315720000-SP,1346480000,UR20-EM-1990070000-SP,UR20--PK-2625010000-SP,UV66-ADV-15-CAP-W,UR20--FBC-PN-IRT-V2,UR20--8DI-N-3W,1092940150,1347290000,1315690000,9002650000,1346710000,1430000000,UR20-16DO-N-PLC-INT,9457730150,2857430000,UR20--EM-2009360000-SP,UV20-B-IPC-2001.02,2857600000,UV20-B-IPC-2001.01,1540000000,UR20--EM-1315590000-SP,UR67-MP-78-8DIDO-12-60M,UV20-B-IPC-2001.03,2684410000,2676400000,PWEB-SCADA-RT-30000/5,1020000000,UR20--EM-1315620000-SP,2426270000,UR20--EM-1315370000-SP,2665810000,PWEB-SCADA-RT-30000/2,1394400000,2555810000,UR20--EM-1315400000-SP,1938710000,2665800000,UR20--PK-2007430000-SP,1562270000,UR20--PK-1990070000-SP,UR20--4AI-RTD-HP-DIAG,9030060000,PWEB-SCADA-RT-1000/10,UR20--PK-1334800000-SP,2466030000,1320000000,UR20--4RO-CO-255,UR20-EM-2453870000-SP,UR20--2AO-UI-16,SAIL-M12BW-3L1.5UGE,SAIL-M12BW-4-1.5UGE,UR20-PK-1334800000-SP,2826800000,2857350000,2508760000,UR20-16AUX-GND-O,PWEB-ES-RT-50/2,UR20-PK-1334770000-SP,1315230000,PWEB-ES-RT-50/5,1347520000,UR20-16AUX-GND-I,UC20-SL2000-OLAC-EC-CAN,UR20--4AO-UI-16-DIAG-HD,PWEB-SCADA-RT-1000/20,PWEB-ES-RT-2000/2,1346550000,PWEB-ES-RT-5000/10,132710000,UR20-PK-2826800000-SP,PWEB-ES-RT-2000/5,2857530000,1346730000,1515490000,2465940000,1347450000,UR20--PF-O-2DI-SIL,1347280000,ESG 8/13.5/43.3 SAI AU,1346720000,UR20-EBK-ACC,UR20--PK-1334770000-SP,2777420000,2566970000,UR20--4DI-N,1346490000,UR20--PK-1334910000-SP,2857290000,UR67-PN-V14-POF-16DI-12,2426260000,UR20-PK-1334740000-SP,UR20--4DI-P,UR20-PK-2457250000-SP,PWEB-DESIGNER-PRO,UR20-EM-2456540000-SP,1920000000,2875400000,1315590000,UR20--EM-2566090000-SP,SAI-AU M8 SB 8DI,SAIL-M8BW-3L1.5UGE,SAIL-M8BW-4-1.5UGE,2684400000,BLZ DN 5.08/05/180F AU GY BX PRT,UR20-2FCNT-100,UR20--EM-1506930000-SP,UR67-MP-HP-8DIDO-12-60M,2060000000,SD-CARD-8GB,2545770000,UR20--PK-2457250000-SP,PWEB-ES-RT-1000/10,UR20--PK-1315720000-SP,UR20--EM-1990070000-SP,1550070000,UR20-EM-2826800000-SP,UR20--PK-1315390000-SP,1483960000,1004330150,UR20--8DI-P-3W,2857340000,2426290000,THM UR20 WS,UR20-FBC-PN-ECO,2676500000,WCU 860S - 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05/2022 - WEIDMUELLER - 选型指南 - Version 2022 代理服务技术支持采购服务

【成功案例】位置反馈系统减少布线方案：魏德米勒PROFINET总线模块以及计数模块

笔者负责的消防水带晾晒装置项目中，面临布线麻烦以及无法反馈水平X轴实时位置的问题，提出了使用远程从站的方式，减少布线工作量，并且使用采用拉绳编码器+高速计数器的方案，通过高速计数器来反馈水平X轴的实时位置。本文主要介绍了魏德米勒的Profinet总线模块、计数模块以及输入输出模块在该项目中的应用情况。

2018-10-16 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

UR20-FBC-PN-IRT-V2 远程 I/O 现场总线耦合器

描述- 魏德米勒推出的u-remote IP20 UR20-FBC-PN-IRT-V2是一款高性能的远程I/O现场总线耦合器，适用于工业自动化领域。该产品具备紧凑的设计、快速安装和简便维护的特点，支持PROFINET IRT协议，并具有多种技术数据和认证。

型号- UR20-FBC-PN-IRT-V2,2566380000

10.07.2020 - WEIDMUELLER - 数据手册代理服务技术支持采购服务

RCLKITZ 24VDC 2CO LED 继电器模块

描述- 该资料介绍了Weidmüller公司的RIDERSERIES RCL系列24VDC 2CO LED继电器模块的技术规格和应用信息。内容包括产品型号、尺寸、重量、工作温度范围、输入输出参数、触点数据、安全认证等。

型号- 8798630000,RCLKITZ 24VDC 2CO LED,4058570000,8783930000

10.07.2020 - WEIDMUELLER - 数据手册代理服务技术支持采购服务

CR系列远程IO模组

型号- CR-3424,CR-4118,CR系列,CR-3428,CR-20H1,CR-22H1,IO903M-BC,M753,C400,C300,CR-225F,CR-100F,CR-110F,IO905-BC,IO903-BC,IO901-BC,CR-3154,CR-4464,CR-2321,CR-3114,CR-4424,CR-1038,CR-3734,CR-1138,CR-3118,CR-3934,CR-2108,CR-4428,CR-10H1,CR-11H1,M700,CR-39H1,CR-226F,IO904-BC,CR-7241,IO906-BC,IO902-BC,CR-4154,CR-3464,CR-7008,CR-4852,CR-4114,CR-4851

2022/12/16 - NIDEC - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务