DeviceNet技术在水处理行业中的应用

1前言

水资源是人类赖以生存的基本条件，是经济发展的命脉。现实情况表明，由于全球性水资源短缺加上日趋严重的水资源污染，已对世界经济和环境的协调产生严重的威胁。我国是一个贫水国家，人均淡水资源每年为0.24万m3,相当于世界人均淡水资源的1/4，美国的1/5。随着经济的发展，工业现代化的加快，人口的高度集中，城市用水量和污水的排放量不断增加，加剧了用水紧张和水质污染。因此，世界各国都非常重视水处理，我国更是如此。在水处理中大多数已实现自动控制。

由于水处理系统设备点分散，使用传统的控制系统时需要敷设大量电缆，给设计、施工、调试和维护带来很大麻烦，随着网络技术的发展，在我国水处理行业开始采用现场总线技术。本项目尝试使用。我所已根据IEC标准（IEC620263）开发了Devicenet总线的产品。

2工程简介

污水泵站设备由高低压进线柜、水泵、格栅除污机、压榨机、闸门、液位计等组成。这些设备根据需要实现自动控制。当格栅后液位达到一定高度时，水泵自动开启，当液位下降到一定高度时，水泵自动停止运行。而且水泵开启的台数也由液位决定。当格栅前后液位差达到一定值时，格栅除污机自动启动。平时所有闸门应处于开足状态。当出现过压、欠压或三相电流不平衡时，水泵停止运行。

PLC的开关量输入信号（无源信号）
（1）高低压进线柜：合闸、故障、工作位置、试验位置等
（2）闸门：远控、开足、关足、开运行、关运行、故障等
（3）格栅除污机：远控、运行、故障等
（4）压榨机：远控、运行、故障等
（5）水泵：远控、合闸、运行、过载、过热、泄漏、软起动器故障等

PLC的开关量输出信号（24DC继电器输出）
（1）闸门：开/关/停控制
（2）格栅除污机：开/停控制
（3）压榨机：开/停控制
（4）水泵：开/停控制

PLC的模拟量输入信号（4～20mA）
（1）闸门：开度（0%～100%）
（2）液位计：格栅前、后液位（0～10m）
（3）变压器：温度（-50～100℃）
（4）水泵：三相电流（0～300A）、温度（-50～100℃）

3Devicenet技术概要

从20世纪90年代起现场总线控制系统技术快速发展，结合Internet和Intranet的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。传统机电产品是否具有总线接口将成为其在市场能否生存的一个必要条件。

Devicenet是由美国Rockwell公司在CAN基础上推出的一种低成本的通信链接，系一种低端网络系统。它将基本工业设备（如：限位开关、光电传感器、阀组、电动机启动器、过程传感器、条形码读取器、变频驱动器、物料流量计、电子秤、显示器和操作员接口等）连接到网络，从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。DeviceNet是一种简单的网络解决方案，在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet的直接互连性不仅改善了设备间的通信，而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。

在一个完整的现代控制系统中，网络可以分为三个层次，即信息层网络、控制层网络和设备层网络。Devicenet是一种设备层网络。（系统网络图见图1）

3.1技术特点

（1）每个Devicenet网络最多可连接64个节点；
（2）主干线-分支线结构；
（3）可选的数据传输波特率为125K，250K及500K；
（4）使用便利的密封或开放形式的连接器；
（5）点对点，多主或主/从通信；
（6）可带电更换网络节点，在线修改网络配置；
（7）采用CAN物理层和数据链路层规约，使用CAN规约芯片，得到国际上主要芯片制造商的支持；
（8）支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送；
（9）是一种低成本、高可靠性的数据网络；
（10）既适用于连接低端工业设备，又能连接象变频器、人机终端这样的智能设备；
（11）采用无损位仲裁机制CSMA/NBA（CarrierSenseMultipleAccesswithNon-destructionbitwiseArbitration）实现按优先级发送信息；
（12）具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能；
（13）电源结构的可调整性，以满足各类应用的需要以及大电流容量（每个电源最大容量可以达到16安培）；
（14）总线供电；主干线中包括电源线及信号线；
（15）得到众多制造商的支持，如：Rockwell、OMRON、Hitachi、Cutter-Hammer、Turck等。Devicenet制造商协会拥有的三百多个全球会员遍布世界各地。（见表1）

3.2通信方式

Devicenet是在CAN总线基础上的开放式数据总线，它使用CAN的物理层和数据链路层，11位标识符，加上DeviceNet的应用层，形成可靠灵活的通信规约。DeviceNet总