【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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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

2021 - WEIDMUELLER - 选型指南 - Version 2021 代理服务技术支持现货查询批量订货

【成功案例】魏德米勒远程I/O系统应用在数据采集与控制中，直插式快速接线，配置简单

现阶段在工业控制领域，随着设备与系统的复杂性不断的提升，主要表现是现场的传感器与执行器数量很多且离主控制柜距离较远，此种问题将对电气系统的设计与现场布线造成极大的困难。远程IO系统则提供了节省成本、灵活的解决方案。本文主要介绍 Weidmuller的远程IO产品在工业的数据采集与控制中的选型与应用。

2018-05-12 - 器件选型代理服务技术支持现货查询批量订货

【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现货查询批量订货

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 代理服务技术支持现货查询批量订货

【选型】魏德米勒的UR20-4AI-UI-16可替代西门子6ES7 134-6GD01-0BA1模块，厚度11.5mm

魏德米勒的UR20-4AI-UI-16可以替代西门子6ES7 134-6GD01-0BA1模块，其支持电流、电压模拟信号输入，每个通道客户可以根据具体需求灵活配置输入信号的类型，其输入模块的超薄设计更有利于节省空间。

2020-10-06 - 器件选型代理服务技术支持现货查询批量订货

【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。