NDAM分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)在遠(yuǎn)程計(jì)量中的應(yīng)用

摘 要：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合促進(jìn)了局域網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，以太網(wǎng)連接技術(shù)正逐漸成為工業(yè)控制應(yīng)用的一種趨勢(shì)，本文介紹了利用以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了一種以太網(wǎng)通訊及控制的技術(shù)，不僅在技術(shù)上打破了傳統(tǒng)的通訊及控制方式，而且在經(jīng)濟(jì)上節(jié)約了客觀的成本，同時(shí)也為今后的維護(hù)保養(yǎng)提供了便利。

關(guān)鍵詞：NDAM9000；NDAM4055；網(wǎng)絡(luò)

前言

以太網(wǎng)技術(shù)至今已有30年的歷史，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用也已超過(guò)了15年，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最古老的局域網(wǎng)技術(shù)之一。在今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合促進(jìn)了局域網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，以太網(wǎng)連接技術(shù)正逐漸成為工業(yè)控制應(yīng)用的一種趨勢(shì)；NDAM是全新一代基于網(wǎng)絡(luò)通訊的刀片式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。采用積木化結(jié)構(gòu)， 簡(jiǎn)單、靈活，通訊模塊和各種數(shù)據(jù)采集控制模塊自由組合，應(yīng)對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。可以通過(guò)以太網(wǎng)、RS-485/RS-422/RS-232 或CAN-bus 等通訊方式組建網(wǎng)絡(luò)。

1 NDAM分布式開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)

1.1 功能簡(jiǎn)介

NDAM是全新一代基于網(wǎng)絡(luò)通訊的刀片式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。采用積木化結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、靈活，通訊模塊和各種數(shù)據(jù)采集控制模塊自由組合，應(yīng)對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。NDAM的模塊分為通訊模塊和采集模塊兩大類。在衡器計(jì)量中我們選用NDAM9000通訊模塊和NDAM4055數(shù)字量輸入輸出模塊。

NDAM-9000以太網(wǎng)通訊模塊采用以太網(wǎng)（TCP/IP）通訊接口，符合MODBUS/TCP協(xié)議規(guī)范，主要用于分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，作為通訊模塊和其它數(shù)據(jù)采集模塊共同組成一個(gè)基于工業(yè)以太網(wǎng)的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端。

NDAM-4055數(shù)據(jù)采集模塊主要是針對(duì)數(shù)字量輸入輸出，它可以同時(shí)采集8路數(shù)字量輸入，支持開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)信號(hào)和電平信號(hào)，同時(shí)有8路數(shù)字量開(kāi)漏輸出。所有的數(shù)字量輸入輸出均采用3000V光電隔離，主要用于分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中，作為遠(yuǎn)端I/O 模塊，主要是采集工業(yè)中數(shù)字量數(shù)據(jù)，控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的繼電器等開(kāi)關(guān)設(shè)備，應(yīng)用于遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能與集中控制。

1.2 原理框圖

NDAM-9000以太網(wǎng)通訊模塊采用32位ARM處理器，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件控制，具有非常快速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)的響應(yīng)外部控制命令；硬件電路包含以太網(wǎng)電路、電源、CPU最小系統(tǒng)、通信電路、繼電器報(bào)警電路等幾部分。

8通道數(shù)字量輸入輸出模塊NDAM-4055采用32位ARM處理器，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件控制，具有非常快速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)的響應(yīng)外部數(shù)字量輸入，與通訊模塊進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)通訊，采集輸入數(shù)字量，準(zhǔn)確的按照設(shè)定輸出數(shù)字量，包含8路數(shù)字量隔離輸入、8路數(shù)字量隔離輸出、電源、CPU最小系統(tǒng)、通信電路等幾部分，可以采集電壓類型的數(shù)字量輸入信號(hào)或者觸點(diǎn)型輸入信號(hào)。

NDAM-4055數(shù)字量輸入端口原理：當(dāng)外部輸入為電平信號(hào)時(shí)，上拉電阻跳線斷開(kāi)，電平信號(hào)連接在AC兩端；當(dāng)外部為開(kāi)關(guān)無(wú)源觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)，內(nèi)部上拉電阻短跳線接通，開(kāi)關(guān)兩端連接在CD兩端，信號(hào)在模塊的內(nèi)部經(jīng)過(guò)了光電隔離，反相。當(dāng)輸入為電平信號(hào)時(shí)，輸入的的電壓大于3.5V小于30V時(shí)，光耦導(dǎo)通，A點(diǎn)輸出低電平經(jīng)過(guò)反相為高電平，輸入到模塊內(nèi)核，模塊即認(rèn)為是輸入高電平（邏輯狀態(tài)為1），當(dāng)輸入的的電壓大于0V小于1V時(shí)，光耦截止，光耦4腳輸出高電平經(jīng)過(guò)反相為低電平，輸入到模塊內(nèi)核，模塊即認(rèn)為是輸入低電平（邏輯狀態(tài)為0）。 當(dāng)模塊接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，光耦輸入端，一端上拉到VCC，另外一端接地，光耦導(dǎo)通，光耦4腳輸出低電平經(jīng)過(guò)反相變成高電平輸入到模塊，模塊即認(rèn)為輸入信號(hào)為1；同理，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，模塊認(rèn)為輸入的信號(hào)為0。

2 在遠(yuǎn)程計(jì)量中的應(yīng)用

通過(guò)NDAM-9000和NDAM-4055模塊進(jìn)行連接，可以將開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號(hào)，達(dá)到以太網(wǎng)對(duì)開(kāi)關(guān)量控制器的各種控制，例如在輥道秤自動(dòng)稱重程序中檢測(cè)開(kāi)關(guān)量的通斷，數(shù)據(jù)采集完成后發(fā)送信號(hào)給PLC表示已經(jīng)稱完了可以開(kāi)走了，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)量信號(hào)以太網(wǎng)檢測(cè)和控制。

3 故障診斷與處理

3.1 NDAM-4055無(wú)法 與NDAM-9000模塊通訊上，可以觀察NDAM-4055上的指示燈閃爍情況來(lái)判斷其工作狀態(tài)，Power：紅色指示燈。此燈點(diǎn)亮表示NDAM-4055 供電正常；State：綠色指示燈。此燈緩慢閃爍表示NDAM-4055 工作正常，但是還未連接主站， 此燈快速閃爍表示NDAM-4055 已和主站建立通訊連接。Error：紅色指示燈。此燈常亮表示NDAM-4055 運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤，如果此燈閃爍表示模塊進(jìn)入升級(jí)模式。如果是Power指示燈不是顯示的紅色，說(shuō)明供電不正常，我們就要檢查導(dǎo)軌端子是否插緊，因?yàn)镹DAM-4055模塊是通過(guò)導(dǎo)軌端子由NDAM-9000來(lái)供電的，還有一種可能是NDAM-9000模塊工作不正常，也可以通過(guò)NDAM-9000上面的指示燈來(lái)判斷NDAM-9000模塊是否工作正常，Power：紅色指示燈。此燈點(diǎn)亮表示NDAM-9000供電正常。State：綠色指示燈。此燈閃爍表示NDAM-9000工作正常。Error：紅色指示燈。此燈點(diǎn)亮表示NDAM-9000運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤。Link：RJ45的綠色指示燈。此燈點(diǎn)亮表示NDAM-9000網(wǎng)絡(luò)連接正常。如果此燈閃爍，表示網(wǎng)線上有數(shù)據(jù)傳輸。Speed：RJ45的黃色指示燈。此燈點(diǎn)亮表示NDAM-9000連接的是100M網(wǎng)絡(luò)，否則表示連接的是10M網(wǎng)絡(luò)。

3.2 如果現(xiàn)場(chǎng)某個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)沒(méi)有送過(guò)來(lái)或是沒(méi)有發(fā)出去，可以通過(guò)NDAMUtility測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試，來(lái)判斷是否是數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)壞了，還是光檢信號(hào)沒(méi)有送過(guò)來(lái)，這樣就可以快速找到原因解決問(wèn)題，比原先開(kāi)關(guān)量板卡方便、快捷。

4 結(jié)束語(yǔ)

NDAM分布式開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的控制通訊，在以太網(wǎng)連接技術(shù)中有非常廣闊的前景，目前在軌道秤和輥道秤遠(yuǎn)程計(jì)量應(yīng)用中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]James F·Kurose，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]NDAM-4055技術(shù)手冊(cè)[Z].廣州致遠(yuǎn)電子有限公司，2009.

[3]NDAM-9000技術(shù)手冊(cè)[Z].廣州致遠(yuǎn)電子有限公司，2009.

作者簡(jiǎn)介：周濤（1986，6-），男，漢族，現(xiàn)為助理工程師，主要從事計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)及硬件維護(hù)工作。