DeviceNet技術(shù)在水處理行業(yè)中的應用

1前言

水資源是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本條件，是經(jīng)濟發(fā)展的命脈?，F實(shí)情況表明，由于全球性水資源短缺加上日趨嚴重的水資源污染，已對世界經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調產(chǎn)生嚴重的威脅。我國是一個(gè)貧水國家，人均淡水資源每年為0.24萬(wàn)m3,相當于世界人均淡水資源的1/4，美國的1/5。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)現代化的加快，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。在水處理中大多數已實(shí)現自動(dòng)控制。

由于水處理系統設備點(diǎn)分散，使用傳統的控制系統時(shí)需要敷設大量電纜，給設計、施工、調試和維護帶來(lái)很大麻煩，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，在我國水處理行業(yè)開(kāi)始采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。本項目嘗試使用。我所已根據IEC標準（IEC620263）開(kāi)發(fā)了Devicenet總線(xiàn)的產(chǎn)品。

2工程簡(jiǎn)介

污水泵站設備由高低壓進(jìn)線(xiàn)柜、水泵、格柵除污機、壓榨機、閘門(mén)、液位計等組成。這些設備根據需要實(shí)現自動(dòng)控制。當格柵后液位達到一定高度時(shí)，水泵自動(dòng)開(kāi)啟，當液位下降到一定高度時(shí)，水泵自動(dòng)停止運行。而且水泵開(kāi)啟的臺數也由液位決定。當格柵前后液位差達到一定值時(shí)，格柵除污機自動(dòng)啟動(dòng)。平時(shí)所有閘門(mén)應處于開(kāi)足狀態(tài)。當出現過(guò)壓、欠壓或三相電流不平衡時(shí)，水泵停止運行。

PLC的開(kāi)關(guān)量輸入信號（無(wú)源信號）
（1）高低壓進(jìn)線(xiàn)柜：合閘、故障、工作位置、試驗位置等
（2）閘門(mén)：遠控、開(kāi)足、關(guān)足、開(kāi)運行、關(guān)運行、故障等
（3）格柵除污機：遠控、運行、故障等
（4）壓榨機：遠控、運行、故障等
（5）水泵：遠控、合閘、運行、過(guò)載、過(guò)熱、泄漏、軟起動(dòng)器故障等

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

PLC的模擬量輸入信號（4～20mA）
（1）閘門(mén)：開(kāi)度（0%～100%）
（2）液位計：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90年代起現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統技術(shù)快速發(fā)展，結合Internet和Intranet的迅猛發(fā)展，現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統技術(shù)越來(lái)越顯示出其傳統控制系統無(wú)可替代的優(yōu)越性?，F場(chǎng)總線(xiàn)控制系統技術(shù)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。傳統機電產(chǎn)品是否具有總線(xiàn)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。它將基本工業(yè)設備（如：限位開(kāi)關(guān)、光電傳感器、閥組、電動(dòng)機啟動(dòng)器、過(guò)程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅動(dòng)器、物料流量計、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(xiàn)。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(lèi)部件間的可互換性的同時(shí)，減少了配線(xiàn)和安裝工業(yè)自動(dòng)化設備的成本和時(shí)間。DeviceNet的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時(shí)提供了相當重要的設備級診斷功能。

在一個(gè)完整的現代控制系統中，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 )和設備層網(wǎng)絡(luò )。Devicenet是一種設備層網(wǎng)絡(luò )。（系統網(wǎng)絡(luò )圖見(jiàn)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)節點(diǎn)；
（2）主干線(xiàn)-分支線(xiàn)結構；
（3）可選的數據傳輸波特率為125K，250K及500K；
（4）使用便利的密封或開(kāi)放形式的連接器；
（5）點(diǎn)對點(diǎn)，多主或主/從通信；
（6）可帶電更換網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，在線(xiàn)修改網(wǎng)絡(luò )配置；
（7）采用CAN物理層和數據鏈路層規約，使用CAN規約芯片，得到國際上主要芯片制造商的支持；
（8）支持選通、輪詢(xún)、循環(huán)、狀態(tài)變化和應用觸發(fā)的數據傳送；
（9）是一種低成本、高可靠性的數據網(wǎng)絡(luò )；
（10）既適用于連接低端工業(yè)設備，又能連接象變頻器、人機終端這樣的智能設備；
（11）采用無(wú)損位仲裁機制CSMA/NBA（CarrierSenseMultipleAccesswithNon-destructionbitwiseArbitration）實(shí)現按優(yōu)先級發(fā)送信息；
（12）具有通信錯誤分級檢測機制、通信故障的自動(dòng)判別和恢復功能；
（13）電源結構的可調整性，以滿(mǎn)足各類(lèi)應用的需要以及大電流容量（每個(gè)電源最大容量可以達到16安培）；