德国赫优讯netTAP网关 在美国优胜Vector型测漏仪中的应用--控制网



德国赫优讯netTAP网关
在美国优胜Vector型测漏仪中的应用
企业： 日期：2010-11-11
领域：运动控制 点击数：1385
                    

    作者简介

    袁海峰（1983-），男，工学硕士，现任德国赫优讯自动化系统有限公司技术支持，主要从事现场总线、实时以太网产品支持与技术研究。

    摘要：美国优胜公司的Vector型测漏仪具有测试精度高、可重复性好等优点，本文介绍了通过德国赫优讯netTAP系列网关为该测漏仪系统提供各种现场总线及实时以太网通讯接口，从而能够连入控制系统。Vector型测漏仪目前已在通用汽车发动机装配线气密性检测中得到了良好应用，并且通讯效果稳定。

    关键词：Vector型测漏仪；netTAP系列网关；现场总线通讯接口

    1 引言

    在过去40年来，美国优胜（USON）一直处于世界密封/泄漏检测和无损检测技术的前沿，是汽车、医疗用品、制药和通用工程行业中自动泄漏测试设备的领导者。作为市场上速度最快、功能最强大的检漏仪，优胜Vector 系列检漏仪能够进行各种泄露和流量检测，具有最高的精确度和可重复性，把产品效率和生产能力提高到新的高度。目前Uson公司推出的Vector已经在世界上几十个国家一百余个发动机以及零部件的密封检测生产线上得到很好应用。Vector与德国、法国、日本等国研制的同类测漏仪相比，独特的优点是可以实现多通道测试，可配置多达10个独立通道，每个通道可实现单独测试。这样可以节省密封测试工作站的设置，从而节省使用厂家的设备投资。

    在完成各种检测之后，需要把检测数据传送到主控PLC，而PLC也需要下发控制指令。因为目前在控制系统中存在许多不同的通讯协议，如不同的现场总线：PROFIBUS、CANopen、DeviceNet等；或不同的实时以太网协议，如：PROFINET、Ethernet/IP、Modbus/TCP等。各个厂家的PLC都支持某一种通讯协议，因此集成德国赫优讯netTAP系列网关，通过Modbus RTU串口协议与优胜测漏仪系统连接，能够为测漏仪系统增加各种总线通讯接口，连入不同的控制系统中。

    2 Vector 系列检漏仪介绍

                    

                     图1 美国优胜Vector测漏仪

    Vector测漏仪均有三部分组成：操作面板、电器和气动系统，如图1所示。

    （1）操作面板

    Vector测漏仪操作面板有三种安装形式：19" 框架式、NEMA标准机箱及桌面顶端式。 用户可以选择大型的12.1"彩色平板LCD以获得更大的可视角度，或紧凑型的5.5"彩色平板LCD。 所有的Vector操作员面板均有醒目合格和不合格指示灯、触摸响应数字键盘、可用软件定义的功能键、启动和停止按钮、IR端口、鼠标和锁匙，上海通用发动机项目选用12.1"彩色平板LCD。

    （2）电子系统

    Vector测漏仪的电子系统采用了插入式模块设计，模块可以插入电子cPCI底架。电子底架有两种型号。标准电子底架有7个模块插槽。扩展式电子底架有15个模块插槽。 这两种型号的电子底架可用于19" 框架式或NEMA标准机箱。

    （3）气动系统

    Vector测漏仪气动系统可方便安装在19" 框架式的架/托盘或NEMA机箱上。 Vector测漏仪使用标准的气动组件，方便安装和使用。 Vector测漏仪使用的标准气动阀通常由115 VAC 或 24 V DC电源供电。 除了多种不同的标准气动系统以外，也可根据用户要求特殊定制。

    测漏仪的相关参数如下：

    操作系统： WindowsTM XP
    测试压力范围：真空-5,000
    PSI分辨率：可达到0.000001 PSI
    流量范围： 0.01 cc/min - 1000 SLPM
    通道数量：可配置多达10个完全独立的通道
    程序数量：无限制 通讯协议（ Ethernet TCP/IP，Modbus，Interbus/S，RS-232串行接口）
    测试模式： 压力衰减法, 压差法, 压力增加法，质量流量法和真空法
    选项： 信号分析

    本例中使用赫优讯NT30-DPS网关，通过Modbus RTU协议与机箱上的串口相连，为整个测漏仪协同提供PROFIBUS从站通讯接口。

    3 德国赫优讯NT30-DPS网关使用

                      

                          图2 德国赫优讯NT30网关

    NT30系列网关（如图2所示）是德国赫优讯针对串口协议到现场总线协议推出的产品，其中NT30-DPS网关同一个硬件既能支持三种不同的协议转换：PROFIBUS-DP到Modbus RTU协议、PROFIBUS-DP到ASCII协议、PROFIBUS-DP到3964R协议。不同的协议转换通过下载不同的协议堆栈（Firmware）来实现，串口形式可根据用户需要，选择RS232、RS422或RS485，以及是公接头、母接头或多股线缆形式。NT30出厂时并没有加载Firmware，用户可根据需要加载所需的Firmware。并且，在加载完Firmware后，需要对网关进行配置，再将配置文件下载到网关中。

    对于NT30网关，实现的是数据透明传输，因此只需要配置串口协议和PROFIBUS协议的相关参数即可，网关作为PROFIBUS从站，在PROFIBUS网络中的站地址可以通过网关上的拨盘进行设置。

    3.1 通讯原理

    NT30-DPS网关的串口端既可作为Modbus RTU通讯的从站，也可作为主站。在本例中网关作为主站，通讯原理如图3所示。

                

                                        图3 网关通讯原理

    所有过程数据与PROFIBUS-DP状态信息都保存在网关的过程镜像存储区中，输入输出各256个寄存器，即各512 BYTE。对于PROFIBUS从站，实际最大支持输入输出各122 WORD，即各244 BYTE。网关与PROFIBUS-DP主站之间的通讯自动完成，与Modbus RTU从站之间的通讯通过Modbus功能码实现。此时需要在网关中设置Modbus命令，通过功能码4读取Modbus从站的数据，保存在过程镜像区后自动发送至PROFIBUS-DP主站；PROFIBUS-DP主站发送的数据自动保存在过程镜像区，再通过功能码16发送至Modbus从站；同时，也可以通过功能码16将PROFIBUS-DP通讯的状态信息发送至Modbus从站。

    3.2 网关配置

    （1）设置Modbus串口参数，包括串口接口形式、波特率、Modbus主站或从站、Modbus站地址，如图4所示。

                     

                     图4 Modbus串口参数配置对话框

    （2）设置PROFIBUS-DP输入输出字节数，如图5所示。

                   

                            图5 PROFIBUS参数配置对话框

    （3）配置Modbus命令，最多可配置300条命令，从而完成对优胜测漏仪的数据通讯，如图6所示。

               

                       图6 Modbus串口命令表配置对话框

    完成所有配置后，将配置文件下载到网关中，网关即可开始通讯。

    4 上海通用汽车动力总成生产线的应用

    发动机是汽车的“心脏”。发动机的气密性检测是发动机压缩系统工作性能好坏的综合指标。气密性越好，转速也就越高，扭矩也会越大。气密性差的发动机不仅功率小，而且还会因吸油性能差等原因造成工作不稳定，出现难以调整以及容易停车等现象。在工厂生产中，发动机因气密性差造成的报废率比较高，发动机气密性检测已成为自动生产线上一个不可缺少的重要环节。图7为Vector测漏仪在通用现场的应用。

                  

                    图7 Vector测漏仪在通用现场的应用

    控制系统中使用GE控制器，提供有PROFIBUS主站通讯接口，因此通过德国赫优讯NT30-DPS网关，能够将Vector测漏仪连入PROFIBUS控制网络中，如图8所示。

                    

                   图8 NT30-DPS网关应用于Vector测漏仪系统


    5 结论

    Uson推出的Vector测漏仪在上海通用L850发动机的缸盖生产线（测试进排气门密封）、短缸体生产线（测试油道密封）、长缸体的生产线（水道、油道密封）得到很好的应用。测试仪器应用中的重复性和稳定性达到了上海通用生产线的验收要求。Vector测漏仪与PLC的数据通讯通过德国赫优讯NT30-DPS网关的传输状态良好，传输稳定。目前Uson公司和国内外知名自动化设备企业如ABB、COMAU、大连智云、沈阳新松、上海新松、上海巨驰等合作，Vector将在通用五菱项目、通用烟台GF6等项目进一步得到应用，相信在国内会有更多的汽车发动机厂家选择应用。

    参考文献：

    [1] Vector Administration Manual March, 2005.
    [2] ComProDTM_en, Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH, 2007.
    [3] NtDpsMbr_en, Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH, 2004.
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