【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
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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目录- Power Supplies Overview Switched-Mode Power Supply Electronic Load Monitoring Uninterruptible Power Supplies DC/DC Converters Redundancy Modules/Diode Modules/Capacity Modules Communication Modules Service and Support Glossary/Technical appendix Index
型号- ZQV 4N/50 RD,2467080000,2467160000,AMG ELM-6D CO,2081650000,PRO INSTA 96W 48V 2A,2082540000,2466980000,2082310000,2467010000,2624990000,1406930000,PRO INSTA 60W 12V 5A,2660200295,2660200294,2660200293,2660200292,2660200291,PRO TOPDC 24V/24V 20A,2660200290,2569000000,2467320000,2460780000,CP E SNT 50W 5V 10A,AMG ELM-Q2222,2001810000,1469470000,2660200289,2466910000,2660200288,2660200287,2660200286,2660200285,PRO PM 75W 24V 3.2A,AMG ELM-1F EX,2660200284,2660200283,1202630000,2660200282,2580240000,2660200281,2660200280,PRO PM 100W 24V 4.5A,PRO MAX 480W 48V 10A,PRO TOP1 240W 24V 10A F,2081880000,1202550000,1165840000,2486070000,CP DC BUFFER 24V 20A,CP E SNT 75W 12V 6A,1478130000,CP E SNT 25W 24V 1.1A,1527980000,1528080000,1478220000,PRO PM 150W 12V 12.5A,PRO TOP1 240W 24V 10A,PRO MAX 180W 24V 7,5A,PRO INSTA 60W 24V 2.5A,AMG AM CO,1528170000,MTA 45 BK,2660200279,AMG DIS EX,AMG ELM-8F EX,2660200278,2660200277,2568970000,ZQV 4N/5 RD,2773230000,PRO TOP3 960 W 24 V 40 A,PRO TOPDC 24V/24V 10A,1469550000,PRO DCDC 480W 24V 20A,CP E SNT 150W 12V 12.5A,CP DC UPS TF25,CP E SNT 100W 12V 8.5A,CP E SNT 250W 48V 5.2A,2081900000,PRO TOP3 240 W 24 V 10 A,PRO MAX 480W 24V 20A,AMG ELM-Q2244,2123050000,AMG ELM-10D CO,2080920000,MTA 30 MF,KT 14,SDIS 1.0X5.5X125,PRO MAX 72W 12V 6A,2467170000,2080600000,PRO TOP3 480W 24V 20A CO,AMG PD EX,PRO TOP1 72W 24V 3A,PRO MAX 120W 12V 10A,2466890000,CP E SNT 50W 24V 2.2A,2081820000,CP E SNT 350W 48V 7.3A,CP A WALLADAPTER 45 MM,1202480000,2460790000,2001820000,2467310000,AMG ELM-12 EX,AMG ELM-4F CL2,2467020000,1962250000,PRO ECO 960W 24V 40A,AMG ELM-Q2266,1469480000,CP E SNT 50W 48V 1.1A,CP DC UPS TF05,CP E SNT 50W 12V 4.2A,AMG ELM-Q4444,PRO TOP1 960W 48V 20A,ZQV 4N/7 RD,1528090000,1478120000,1202540000,ZQV 4N/6 RD,2082770000,1527970000,PRO TOPDC 24V/48V 10A,PRO DM 10,1202470000,2466900000,1202640000,1061210000,PRO TOPDC 24V/24V 5A,1469540000,2580230000,2081870000,PRO ECO 72W 12V 6A,2082060000,PRO TOP3 480 W 24 V 20 A,1168970000,2627660000,1248580000,2568980000,CP E SNT 250W 24V 10.5A,PRO TOP3 960W 48V 20A CO,2466990000,PRO DM 20,1478230000,2467070000,1251310000,CP E SNT 100W 24V 4.5A,2491270000,1165850000,2467240000,PRO TOP1 120W 24V 5A F,CP E SNT 25W 12V 2.1A,AMG ELM-6F EX,CP E SNT 100W 5V 16A,CP E SNT 350W 24V 14.6A,MTA 45 MF,2122930000,CP A WALLADAPTER 30 MM,CP E SNT 150W 48V 3.3A,2467180000,1527930000,PRO TOP2 120W 24V 5A UW EX,CP E SNT 150W 24V 6.5A,1444540000,PRO PM 35W 5V 7A,PRO ECO 480W 48V 10A,1165820000,ZQV 4N/3 RD,CP M CAP,SDIK PH1,1478270000,PRO ECO3 240W 24V 10A,2123000000,PRO TOP3 960W 24V 40A CO,2580260000,1461870000,WEW 35/2 SW,AMG OD,1528030000,ZQV 4N/8 BL,PRO TOPDC 24V/24V 10A EX,PRO ECO 72W 24V 3A,AMG ELM-Q6666,PRO PM 150W 48V 3.3A,1202460000,1370040010,ZQV 4N/2 RD,2460800000,CP A BATTERY 24V DC17AH,PRO INSTA 96W 24V 4A,1469530000,2491280000,ZQV 4N/7 BL,AMG XMD EX,9008410000,2580180000,PRO MAX3 240W 24V 10A,2580270000,2080750000,1528230000,PRO MAX 120W 24V 5A,2467060000,PRO PM 150W 24V 6.5A,2082050000,PRO PM 35W 48V 0.75A,2467100000,AMG MD,PRO ECO3 120W 24V 5A,2486090000,1528190000,1478110000,2495380000,AMG ELM-6 EX,1478240000,2122940000,ZQV 4N/4 RD,CP E SNT 75W 5V 12A,2082470000,PRO DCDC 240W 24V 10A,WEW 35/1 SW,1478180000,2466970000,CP E SNT 75W 24V 3.2A,ZQV 4N/9 BL,PRO TOP3 480W 48V 10A,PRO MAX3 480W 24V 20A,TGD ELM-6,PRO PM 250W 24V 10.5A,1157820000,2580190000,1527940000,PRO PM 350W 48V 7.3A,2081890000,PRO TOP3 480 W 48 V 10 A,1469510000,CP A BATTERY 24V DC7.2AH,1251220000,AMG DIS,2580250000,1528020000,PRO PM 35W 12V 3A,PRO TOP1 120W 12V 10A F,2495090000,AMG ELM-2F CL2,1528180000,AMG PD,2082320000,2467050000,PRO MAX 960W 48V 20A,SDIS 0.5X3.0X100,2460450000,PRO ECO 120W 12V 10A,1165830000,ZQV 4N/10 BL,2491290000,PRO MAX 240W 24V 10A,AMG ELM-10F,PRO TOP1 240W 24V 10A EX,1478190000,1478100000,1162600000,1202510000,2082530000,2486080000,AMG PP,PRO TOP3 120W 24V 5A,2460730000,2467110000,1528240000,1202450000,2082040000,PRO TOP3 960W 24V 40A,PRO INSTA 90W 24V 3.8A,1202590000,AMG FIM-O EX,1478250000,1478170000,1222240000,PRO TOP3 120 W 24 V 5 A,CP A BATTERY 24V DC12AH,1461850000,AMG ELM-4F EX,SM 18/9.5 K MC NE WS,PRO MAX 72W 24V 3A,PRO PM 75W 12V 6A,AMG EP,1528130000,AMG EP 2010,ZQV 4N/50 BL,ZQV 4N/5 BL,AMG ELM-6F,1202520000,1469590000,TGD ELM-12,2080410000,PRO ECO3 960W 24V 40A,WEW 35/2 V0 GF SW,PRO MAX3 120W 24V 5A,AMG XMD,2080480000,1469520000,PRO MAX 240W 48V 5A,2627630000,2495080000,AMG CM,PRO ECO 240W 24V 10A,2467120000,AMG EP KIT,PRO PM 100W 48V 2.3A,2467040000,PRO ECO3 480W 24V 20A,PRO INSTA 30W 5V 6A,AMG ELM-8F,SDIK PH 1 X 80,2749890000,2080880000,PRO TOP1 480W 24V 20A EX,PRO TOP1 72W 24V 3A CO,1222240010,2122920000,2460740000,PRO TOP1 120W 12V 10A,CP E SNT 25W 5V 5A,2500760000,1251090000,1444480000,2466870000,PRO PM 250W 12V 21A,1528040000,AMG ELM-1F,PRO MAX 70W 5V 14A,PRO INSTA 16W 24V 0.7A,1528120000,1528220000,9008570000,2080500000,2486110000,1469580000,PRO TOP1 960W 24V 40A,PRO TOP1 960W 24V 40A EX,2460750000,PRO INSTA 30W 12V 2.6A,PRO PM 75W 5V 14A,AMG ELM-2F,PRO
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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
【产品】双RJ45接口,100 Mbit/s PROFINET现场总线接口模块
Weidmuller(魏德米勒)公司推出的R20-FBC-PNIRT现场总线接口模块由PROFIBUS用户组织认证,符合PROFINET-IRT,连接多达64个u-remote模块,带两个以太网接口,集成数据交换功能可实现线性网络拓扑。
【成功案例】魏德米勒的Ethercat总线耦合模块以及温度模块在晶圆多分区加热中的应用
在晶圆加热工艺中,为了保证整个区域温度均一性,需要对各个分区进行PID控制。此时需采集每个分区的温度反馈,并且控制加热电阻丝功率输出。为了增加响应速度,选用了魏德米勒带有Ethercat总线接口模块—UR20-FBC-EC,温度采集模块—UR20-4AI-RTD-DIAG,数字输出控制模块。三种模块组成的远程IO系统可快速进行温度采集反馈与指令输出,采集模块和输出模块采用超薄设计,节约了安装空间。
【产品】支持多种工业以太网协议的16路数字量输入远程IO模块UR67-MP-78-16DI-12-60M
魏德米勒推出的UR67-MP-78-16DI-12-60M 远程I/O模块,支持主流的工业以太网协议,包括 PROFINET V2.3, EtherNet/IP, EtherCAT等,支持16路数字量输入。应用于 数控机床、机器人、伺服系统、重型机械和电力系统等。
傲拓科技(ATEKON)中大型NA系列PLC选型指南
型号- PIM401-0801,PIM401-0802,CMM401-0113,AIM301-0806D,AIM301-1602,PWW301-0401,AIM401-1602,AIM401-1603,AIM401-1601,DP401-0103,PWW301-0403,PWW401-0801,PWW301-0404,PWW401-0802,AOM301-0401,CMM401-0108,CMM301-0109,AOM401-0402,AOM401-0401,CMM301-0103,CNL301-1202,DP401-0102,CMM401-0104,CNL401-0113,IIM401-1612,CMM401-0106,CPU401-0431,AIM301-0806,PWWM301-0403,PWWM301-0404,BUS401-0101,AIM301-0805,CNL401-DI3201-XX,PWWM301-0401,AIT401-1601,AIM301-0801,AIT3011602,CNL401-DO1601-XX,CNL401-DO3201-XX,CNL401-0101,CPU401-0601,CNL401-0104,CMM401-0118,CNL401-0102,IIM301-1601,AIT301-0801,CMM401-0411,A1M301-0801D,PWW401-0502,PWW401-0501,DOM401-3201,DOM301-3201,IIM401-3212,DIT301-1601,PWW401-0504,PWW401-0503,CNE401-0101,NA300系列,BKM401-1S01,CNE401-0101V1.0,DOT401-1602,CPU401-0331,CMM301-0401,AIT301-0805,DOM301-3201D,AIT301-0806,CPU401-0211,AIT301-1602,AIM301-0805D,AIM401-0805,AIM401-0806,BKM401-0601,HCM401-0801,BUS301-0101,AIM401-0803,AIM401-0804,AIM401-0801,AIM401-0802,AIM401-0404,AIM401-1611,AOM301-0401D,DOM401-602,IIM301-3201,CNE301-3601,CNL301-1152,NUL301-0101,CMM301-0118,DOM401-1601CT,CNE301-3602,CPU401-0501,DIM301-1601,CPU401-0221,CNL301-0101,DIM401-3201CT,IIM401-1601,BKM40M201,NA300,NAPRO,CPU401-0511,CNL301-0152,PWM401-0502,PWM401-0501,PWM401-0504,PWM401-0503,BKM401-0901,BKM301-0801,BKM301-0401,AIM401-0821,IIM401-3201,DPPRG401-0101,DOM401-1602,DOM401-1601,DIM401-1603,CPU301-0102,BKM401-1201,CPU401-0401,CNE301-1801,DIM301-3201D,CNL301-1252,CPU401-0521,HCM401-0302,DIM401-1602,DIM401-1601,CNL301-0201,CNL401-0302,DIM301-3201,CNE301-1802,CPU301-0101,CNL301-0202,BKM401-1501,NUL401-0101,NA400,AOT301-0801,NA400系列,PWM301-0404,PWM301-0403,DIT401-1601,PWM401-0802,DOM401-3201CT,PWM301-0401,DOM301-1601-,CNL301-0252,CPU401-0411,DOT301-1602,CNE301-2601,CNL401-0214,AOM401-0421,CMM301-0204,CPU401-0531,PWM401-0801,CMM301-0118S,CMM401-0205,AIM301-0801D,AIM401-1601CT,DIM301-1601D,CMM401-0103,CMM401-0102,CNL401-AI1601-XX,AOM401-0802,CN401-DI3201-XX,AIM301-1602D,CPU401-0701,DOM301-1601,DOM301-1601D,CPU401-0301,BKM301-1201,CMM401-0215,CNL401-0203,DIM401-3202,CNL401-0204,DIM401-3201,CPU401-0421,CNL301-0301,CNL401-0202
【产品】开关电流1A的UTCR报警器,开关阈值可任意配置,支持多种类型的热电偶传感器输入
全球电气联接技术产品领域的领先制造商Weidmuller(魏德米勒)推出的UTCR报警器(订货号:7760000017),是一种限值监控模块(模拟信号隔离器的一种),在输出侧有两对继电器触点,用于警报功能。其支持温度或电压传感器输入,具有较强的应用灵活性,适用于工业监控及自动化等领域。
【产品】24VDC额定输入电压、98%工作效率的三款冗余模块,可用于冗余运行
全球电气联接技术产品领域的领先制造商Weidmuller(魏德米勒)推出的PRO RM 10(订货号:2486090000)、PRO RM 20(订货号:2486100000)、PRO RM 40(订货号:2486110000)冗余模块,均具有大于98%的工作效率,主要用于解耦开关电源模块输出。非常适用于各工业控制、自动化系统等应用领域。
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可定制ATP TE Cooler的冷却功率:40~200W;运行电压:12/24/48V(DC);控温精度:≤±0.1℃; 尺寸:冷面:20*20~500*300;热面:60*60~540*400 (长*宽;单位mm)。
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可定制ATL TE Cooler制冷量范围:50~1000W;工作电压:12/24VDC;控温精度≤±0.1℃;控温精度:≤±0.1℃;尺寸:冷面:20*20~500*300mm,热面:60*60~540*400mm。
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