【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

时间： 2018-10-16 来源：世强

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在笔者之前负责的新一代的消防水带晾晒装置项目中，系统包括PLC电气控制柜、机械部分（包括固定架以及移动单元），所有的传感器（机械限位开关、光电传感器、磁性接近传感器）都安装在移动单元上。移动单元共有3个运动轴，水平X轴和水平Y轴均由一个变频器和两个接触器进行切换控制，竖直Z轴由链式电葫芦控制。其中最重要的是水平X轴的运动，关乎到其他两个轴是否可以进行安全操作。在此之前的实施项目中，固定架每个操作工位均安装金属立柱，共有6个金属立柱，移动单元上装有接近传感器，水平X轴在运动时，接近传感器必须检测到金属立柱时，其他两个轴才能进行动作，实际操作工位位置是水平X轴正反向运动时，PLC记忆接近传感器信号上升沿加减次数来确定，此种状态容易使PLC记忆的工位位置错乱，并且操作人员无法知晓水平X轴的实时位置，导致可操作性较差。此外，整体机械部分需要放置在离地面十几米的空中，电控柜放在地面供人操作。经统计，移动单元上共有14个传感器输入以及4个输出点（控制电葫芦），若直接采用一对一信号线连接将会费时费力，并且后期调试拆装、维护性都比较麻烦。

针对之前项目实施中存在弊端，在此项目电气设计中必须提出有效的解决方案。针对布线麻烦的问题，采用远程从站的方式，PLC与其进行网络通讯，这样可减少现场布线的工作量和错误率，并且可有效提高后期调试的方便程度和可维护性。针对无法获知水平X轴的实施位置的问题，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。由于选用的PLC为西门子的S7 1200系列，具有Profinet总线接口，因此，选用的远程通讯耦合器也需要具备Profinet总线接口。整体方案如下图。

图1 整体控制方案

凭借着超薄设计以及两路2*10A馈电回路等优势，图1中的远程IO系统选用的魏德米勒的u-remote IP20远程IO系统，总线模块为UR20-FBC-PN-IRT，高速计数模块为UR20-1CNT-100-1DO，输入模块 UR20-16DI-P，输出模块为UR20-4DO-P。

UR20-FBC-PN-IRT总线模块具有两个Profinet网络接口，可实现拓扑网络结构，2*10A独立的馈电回路可用于输入和输出，一般无需馈电模块，有助于减小安装空间。而本项目中的1200系列PLC需要使用博途软件进行编程调试，硬件组态时，在魏德米勒官网里将总线模块的GSD文件下载并在博途软件中安装，设置好IP地址，下载即可，当网络指示灯常亮即代表通讯成功，非常方便。

图2 UR20-FBC-PN-IRT外观图

UR20-1CNT-100-1DO高速计数模块为单通道输入，计数范围32位，最大输入频率100 kHz，几乎适用于绝大多数的增量型编码器，并有Latch, Gate, Reset输入用于外部计数控制。另外一个数字量输出信号用于直接触发事件。由于本项目中的要求反馈位置精度要求并不高，选用的是普通国产拉绳编码器，能够轻松满足项目需求，本方案中用了该模块的reset功能用于设置计数原点，其他功能本方案暂不使用。

图3 UR20-1CNT-100-1DO外观图

图4 UR20-1CNT-100-1DO接线图

UR20-16DI-P输入模块和UR20-4DO-P输出模块控制电压典型值均为24VDC，以超薄的设计和直插式接线为最大特点，包括计数模块在内，每个模块的宽度仅为11.5mm，最大限度的节约空间。同时，接线方式采用“PUSH IN”直插式接线技术。能够实现快速联接，节约时间，并能确保接线的安全性和可靠性。本项目中，移动单元上的所有传感器接入到输入模块，由于电葫芦自带控制电源48V，因此电葫芦自带控制线需要通过中间继电器转接后再接到输出模块，分别控制其急停、上升、下降和高低速。

图5 输入输出模块外观示意图

本方案中，需在移动单元的合适位置上安装有从站箱用于放置魏德米勒的远程IO系统，这样能够做到布线美观整齐，调试拆装都比较方便，同时，减小了后期的维护难度。在PLC软件中硬件组态完毕后，魏德米勒的各个模块均具有独立地址，计数模块通过接收到的脉冲数以及拉绳编码器的分辨率即可计算出水平X轴的实时位置。

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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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UR20-1CNT-500,UR20-2FCNT-100,UR67-MP-HP-8DIDO-12-60M,UR67-MP-HP-16DI-12-60M,UR20-4DO-P-SP,UR20-PK-1315680000-SP,1347150000,UR20-PK-1315620000-SP,1550070000,1483960000,UR20-EM-1394420000-SP,1334900000,1346500000,UR20-ES,UR67-PN-HP-8IOL-12-30M,2426290000,1315390000,1346930000,THM UR20 WS,UR20-ES-SP,UR20-8DI-N-3W,UR20-16AUX-GND-I-SP,UR20-4AI-RTD-DIAG-SP,UR20-4DO-P-2A,UR20-EM-1506920000-SP,UR20-EM-1315420000-SP,UR20-PF-O-2DI-SIL-SP,UR20-PK-1334910000-SP,1315190000,1347350000,1315670000,UR20-PK-1529800000-SP,1315240000,UR67-MP-HP-16DO-12-60M,UR20-PK-1334930000-SP,UR20-PK-1315730000-SP,UR20-4AO-UI-16-DIAG-HD,UR20-EM-1315370000-SP,1346650000,UR20-PK-1315550000-SP,UR20-PK-1335070000-SP,UR20-EM-1335050000-SP,UR20-PK-1315180000-SP,UR20-PK-1315770000-SP,1346570000,THM UR20 GE 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F20 LP2N 5/20,UR20-1CNT-500,UR20-EM-1315650000-S,1315650000,UR20-EM-1315430000-SP,UR20-EM-1506930000-SP,1334800000,UR67-MP-HP-16DO-12-M60,UR20-PF-O-2DI-SIL,1346670000,1335060000,1347480000,UR20-PK-PF-O-SP,UR20-EM-1334810000-SP,UR20-16AUX-GND-FE-SP,1484080000,1435740000,UR20-EM-1334740000-SP,UR20-PK-1315220000-SP,UR20-16DI-P-PLC-INT,1346990000,UR20-1CNT-

WEIDMUELLER - 选型指南代理服务技术支持采购服务

【产品】支持PROFINET V2.3总线通讯协议的远程IO模块，IO连接均为8 x M12孔式5-针连接器（A编码）

魏德米勒作为出色的电子产品供应商，其推出了多种远程IO产品用于现场信号采集和控制。其中UR67-PN-V14-CU-16DI-12和UR67-PN-V14-CU-8DIDO-12两款产品是其推出支持PROFINET V2.3总线通讯协议的远程IO模块，可与具有相同总线通讯协议的控制器通讯，降低布线工作量。两款产品防护等级可达IP67，特别适用于极端恶劣的环境。

2019-06-21 - 新产品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

【选型】魏德米勒BASIC IO模块助力智能已有物流仓储控制系统，结构紧凑，节省安装空间

某客户做智能医院物流仓储控制系统，需要远程IO模块，客户要求远程IO模块通过PROFINET协议传输信号，还需要16点数字量输入模块和16点数字量输出模块，均为高电平信号；根据客户需求本文给客户推荐魏德米勒（Weidmueller）BASIC IO模块。

2022-09-01 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【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

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。

2018-05-23 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【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。

2019-03-09 - 新产品代理服务技术支持采购服务

远程输入/输出系统U-远程IP20模块功能安全手册

描述- 本资料为Weidmüller公司u-remote IP20模块功能安全手册，主要内容包括安全I/O模块和功能安全电源模块的系统描述、详细技术数据、安装和更换指南、LED显示屏和故障排除、配件和更换部件等。手册详细介绍了安全模块的安装、配置、操作和维护，适用于工业自动化领域。

型号- UR20-2AO-UI-ISO-16-DIAG,1335030000,UR20-4DI-4DO-PN-FSPS,1334910000,2464590000,UR20-8DI-PN-FSOE,UR20-PF-O-2DI-DELAY-SIL,UR20-2PWM-PN-0.5A,UR20-4DO-PN-2A,UR20-PF-O-XDI-SIL,UR20-2AO-UI-16-DIAG,1334900000,UR20-16DO-N,UR20-PF-O-2DI-SIL-DLY,1335040000,UR20-4DO-P-2A,UR20-16DO-P,UR20-4AO-UI-16-DIAG,UR20-FBC-PB-DP,UR20-PF-O-2DI-SIL,UR20-8DI-PN-FSPS,1335060000,1335050000,UR20-16DO-P-PLC-INT,UR20-4DO-P,UR20-FBC-EC,2464570000,UR20-4DI-4DO-PN-FSPS-V2,UR20-4DO-N,UR20-8DI-PN-FSPS-V2,1335070000,UR20-FBC-DN,2464580000,1334870000,UR20-4AO-UI-16-DIAG-HD,UR20-2PWM-PN-2A,1334880000,UR20-PF-O-1DI-SIL,UR20-4DI-4DO-PN-FSOE,UR20-2AO-UI-16,2464600000,UR20-4AO-UI-16-HD,1334890000,UR20-8DO-P-2W-HD,UR20-4DO-N-2A,UR20-FBC-CAN,UR20-16DO-N-PLC-INT,UR20-8DO-N,UR20-4DO-ISO-4A,1529800000,UR20-8DO-P,UR20-4AO-UI-16,1529780000,UR20-FBC-PN-IRT,UR20-8DI-PN-FSOE-V2,UR20-4DI-4DO-PN-FSOE-V2

08/11.2021 - WEIDMUELLER - 用户指南 - Revision: 08/November 2021 代理服务技术支持采购服务

【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。

2019-02-09 - 新产品代理服务技术支持采购服务

远程输入/输出系统型式认证证书（HMB39428-AC001）

型号- UR20-2AI-SG-24-CIAG,UR20-4AI-UI-16-DIAG,UR20-3EM-230V-AC,UR20-2CNT-100,UR20-4RO-SSR-255,UR20-4AO-UI-16-M-DIAG,UR20-4DO-PN-2A,UR20-16AUX-FE,UR20-4AO-UI-16-M,UR20-ES,UR20-1CNT-500,UR20-4DO-P-2A,UR20-16DO-P,UR20-FBC-PB-DP,UR20-16DI-P,UR20-16DI-N,UR20-16AUX-GND-O,UR20-16DO-P-PLC-INT,UR20-4DO-P,UR20-1CNT-100-1DO,UR20-FBC-EC,UR20-16AUX-GND-I,UR20-4DI-P,UP20-8DI-N-3W,UR20-4DI-N,UR20-4RO-CO-255,UR20-4DI-2W-230V-AC,UR20-4DO-N,UR20-16DI-P-PLC-INT,UR20-16DI-N-PLC-INT,UR20,UR20-1SSI,UP20-16DO-N,UR20-FBC-MOD-TCP-V2,UR20-FBC-PL,UR20-8DI-P-3W-HD,UR20-4DI-P-3W,UR20-2DI-P-TS,UR20-4DI-P-TS,UR20-16AUX-I,UR20-8DI-P-3W,UR20-8DO-P-2W-HD,UR20-4AI-RTD-DIAG,UR20-4DO-N-2A,UR20-FBC-CAN,UR20-16DO-N-PLC-INT,UR20-8DO-N,UR20-1COM-232-422-485,UR20-4AI-TC-DIAG,UR20-8DO-P,UR20-FBC-EIP,UR20-PF-O,UR20--6AUX-O,UR20-FBC-PN-IRT,UR20-4AI-UI-16,UR20-4AI-UI-12,UR20-4AI-U1-DIF-16-DIAG,UR20-PF-I,UR20-8DI-P-2W,UR20-2FCNT-100

19th August, 2019 - WEIDMUELLER - 测试报告代理服务技术支持采购服务

【产品】魏德米勒4通道温度测量模拟输入模块，系统总线最大传输速率为48Mbit

魏德米勒公司设计生产的温度测量模拟输入模块具有4通道。该模拟输入模块具有u-远程I/O系统，支持很多的现场总线协议，功耗低，较宽的工作温度范围，具有反向电压保护，单独信道诊断和模块诊断。现场总线协议包括CANopen, DeviceNet, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP, PROFINET IRT, PROFIBUS DP-V1, POWERLINK。

2018-12-15 - 新产品代理服务技术支持采购服务