DeviceNet技術(shù)在水處理行業(yè)中的應(yīng)用

1前言

水資源是人類賴以生存的基本條件，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈?，F(xiàn)實(shí)情況表明，由于全球性水資源短缺加上日趨嚴(yán)重的水資源污染，已對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。我國是一個(gè)貧水國家，人均淡水資源每年為0.24萬m3,相當(dāng)于世界人均淡水資源的1/4，美國的1/5。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化的加快，人口的高度集中，城市用水量和污水的排放量不斷增加，加劇了用水緊張和水質(zhì)污染。因此，世界各國都非常重視水處理，我國更是如此。在水處理中大多數(shù)已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

由于水處理系統(tǒng)設(shè)備點(diǎn)分散，使用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)時(shí)需要敷設(shè)大量電纜，給設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和維護(hù)帶來很大麻煩，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在我國水處理行業(yè)開始采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。本項(xiàng)目嘗試使用。我所已根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)（IEC620263）開發(fā)了Devicenet總線的產(chǎn)品。

2工程簡(jiǎn)介

污水泵站設(shè)備由高低壓進(jìn)線柜、水泵、格柵除污機(jī)、壓榨機(jī)、閘門、液位計(jì)等組成。這些設(shè)備根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)格柵后液位達(dá)到一定高度時(shí)，水泵自動(dòng)開啟，當(dāng)液位下降到一定高度時(shí)，水泵自動(dòng)停止運(yùn)行。而且水泵開啟的臺(tái)數(shù)也由液位決定。當(dāng)格柵前后液位差達(dá)到一定值時(shí)，格柵除污機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。平時(shí)所有閘門應(yīng)處于開足狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)過壓、欠壓或三相電流不平衡時(shí)，水泵停止運(yùn)行。

PLC的開關(guān)量輸入信號(hào)（無源信號(hào)）
（1）高低壓進(jìn)線柜：合閘、故障、工作位置、試驗(yàn)位置等
（2）閘門：遠(yuǎn)控、開足、關(guān)足、開運(yùn)行、關(guān)運(yùn)行、故障等
（3）格柵除污機(jī)：遠(yuǎn)控、運(yùn)行、故障等
（4）壓榨機(jī)：遠(yuǎn)控、運(yùn)行、故障等
（5）水泵：遠(yuǎn)控、合閘、運(yùn)行、過載、過熱、泄漏、軟起動(dòng)器故障等

PLC的開關(guān)量輸出信號(hào)（24DC繼電器輸出）
（1）閘門：開/關(guān)/?？刂?BR>（2）格柵除污機(jī)：開/?？刂?BR>（3）壓榨機(jī)：開/?？刂?BR>（4）水泵：開/停控制

PLC的模擬量輸入信號(hào)（4～20mA）
（1）閘門：開度（0%～100%）
（2）液位計(jì)：格柵前、后液位（0～10m）
（3）變壓器：溫度（-50～100℃）
（4）水泵：三相電流（0～300A）、溫度（-50～100℃）

3Devicenet技術(shù)概要

從20世紀(jì)90年代起現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展，結(jié)合Internet和Intranet的迅猛發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)技術(shù)越來越顯示出其傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無可替代的優(yōu)越性。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)技術(shù)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品是否具有總線接口將成為其在市場(chǎng)能否生存的一個(gè)必要條件。

Devicenet是由美國Rockwell公司在CAN基礎(chǔ)上推出的一種低成本的通信鏈接，系一種低端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將基本工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動(dòng)器、物料流量計(jì)、電子秤、顯示器和操作員接口等）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而避免了昂貴和繁瑣的硬接線。DeviceNet是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時(shí)，減少了配線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。DeviceNet的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能。

在一個(gè)完整的現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)可以分為三個(gè)層次，即信息層網(wǎng)絡(luò)、控制層網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)。Devicenet是一種設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)。（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖1）

3.1技術(shù)特點(diǎn)

（1）每個(gè)Devicenet網(wǎng)絡(luò)最多可連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)；
（2）主干線-分支線結(jié)構(gòu)；
（3）可選的數(shù)據(jù)傳輸波特率為125K，250K及500K；
（4）使用便利的密封或開放形式的連接器；
（5）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，多主或主/從通信；
（6）可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置；
（7）采用CAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，使用CAN規(guī)約芯片，得到國際上主要芯片制造商的支持；
（8）支持選通、輪詢、循環(huán)、狀態(tài)變化和應(yīng)用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送；
（9）是一種低成本、高可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；
（10）既適用于連接低端工業(yè)設(shè)備，又能連接象變頻器、人機(jī)終端這樣的智能設(shè)備；
（11）采用無損位仲裁機(jī)制CSMA/NBA（CarrierSenseMultipleAccesswithNon-destructionbitwiseArbitration）實(shí)現(xiàn)按優(yōu)先級(jí)發(fā)送信息；
（12）具有通信錯(cuò)誤分級(jí)檢測(cè)機(jī)制、通信故障的自動(dòng)判別和恢復(fù)功能；
（13）電源結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性，以滿足各類應(yīng)用的需要以及大電流容量（每個(gè)電源最大容量可以達(dá)到16安培）；