DeviceNet技術在水處理行業(yè)中的應用

1前言

水資源是人類賴以生存的基本條件，是經濟發(fā)展的命脈?，F(xiàn)實情況表明，由于全球性水資源短缺加上日趨嚴重的水資源污染，已對世界經濟和環(huán)境的協(xié)調產生嚴重的威脅。我國是一個貧水國家，人均淡水資源每年為0.24萬m3,相當于世界人均淡水資源的1/4，美國的1/5。隨著經濟的發(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)已實現(xiàn)自動控制。

由于水處理系統(tǒng)設備點分散，使用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)時需要敷設大量電纜，給設計、施工、調試和維護帶來很大麻煩，隨著網絡技術的發(fā)展，在我國水處理行業(yè)開始采用現(xiàn)場總線技術。本項目嘗試使用。我所已根據(jù)IEC標準（IEC620263）開發(fā)了Devicenet總線的產品。

2工程簡介

污水泵站設備由高低壓進線柜、水泵、格柵除污機、壓榨機、閘門、液位計等組成。這些設備根據(jù)需要實現(xiàn)自動控制。當格柵后液位達到一定高度時，水泵自動開啟，當液位下降到一定高度時，水泵自動停止運行。而且水泵開啟的臺數(shù)也由液位決定。當格柵前后液位差達到一定值時，格柵除污機自動啟動。平時所有閘門應處于開足狀態(tài)。當出現(xiàn)過壓、欠壓或三相電流不平衡時，水泵停止運行。

PLC的開關量輸入信號（無源信號）
（1）高低壓進線柜：合閘、故障、工作位置、試驗位置等
（2）閘門：遠控、開足、關足、開運行、關運行、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、過載、過熱、泄漏、軟起動器故障等

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

PLC的模擬量輸入信號（4～20mA）
（1）閘門：開度（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技術概要

從20世紀90年代起現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術快速發(fā)展，結合Internet和Intranet的迅猛發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術越來越顯示出其傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無可替代的優(yōu)越性?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術已成為工業(yè)控制領域中的一個熱點。傳統(tǒng)機電產品是否具有總線接口將成為其在市場能否生存的一個必要條件。

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，系一種低端網絡系統(tǒng)。它將基本工業(yè)設備（如：限位開關、光電傳感器、閥組、電動機啟動器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅動器、物料流量計、電子秤、顯示器和操作員接口等）連接到網絡，從而避免了昂貴和繁瑣的硬接線。DeviceNet是一種簡單的網絡解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業(yè)自動化設備的成本和時間。DeviceNet的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的設備級診斷功能。

在一個完整的現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，網絡可以分為三個層次，即信息層網絡、控制層網絡和設備層網絡。Devicenet是一種設備層網絡。（系統(tǒng)網絡圖見圖1）

3.1技術特點

（1）每個Devicenet網絡最多可連接64個節(jié)點；
（2）主干線-分支線結構；
（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）點對點，多主或主/從通信；
（6）可帶電更換網絡節(jié)點，在線修改網絡配置；
（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)網絡；
（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）采用無損位仲裁機制CSMA/NBA（CarrierSenseMultipleAccesswithNon-destructionbitwiseArbitration）實現(xiàn)按優(yōu)先級發(fā)送信息；
（12）具有通信錯誤分級檢測機制、通信故障的自動判別和恢復功能；
（13）電源結構的可調整性，以滿足各類應用的需要以及大電流容量（每個電源最大容量可以達到16安培）；