質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller縮寫為MFC)用于對于氣體或者液體的質(zhì)量流量進(jìn)行精密測量和控制。它由一個(gè)入口，一個(gè)出口，一個(gè)質(zhì)量流量傳感器和一個(gè)比例控制閥組成，質(zhì)量流量傳感器采集的數(shù)據(jù)與控制器輸入信號進(jìn)行比較，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)比例閥以達(dá)到所需流量。
MFC常用于制藥、生物技術(shù)、石油、天然氣、化學(xué)和工業(yè)氣體行業(yè)以及食品和飲料等領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的質(zhì)量流量控制器常采用模擬量，數(shù)字量或RS485等作為其控制器的輸入信號的連接方式。而隨著工業(yè)4.0的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的MFC設(shè)備在現(xiàn)場應(yīng)用中遇到越來越多的阻礙，這對MFC制造商提出了許多挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)質(zhì)量流量控制器面臨的問題
1. 無法兼容現(xiàn)場PLC控制器
如今，在各行各業(yè)的現(xiàn)場應(yīng)用中也開始逐步引入了通訊速率更高、實(shí)時(shí)性更好的如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT等通訊方式的PLC控制器，而質(zhì)量流量控制器本身應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，需要現(xiàn)場控制器給其發(fā)送控制參數(shù)或者采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，因此傳統(tǒng)的質(zhì)量流量控制無法與現(xiàn)場PLC相兼容，
2. 集成各通訊協(xié)議難度大
PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT等通訊協(xié)議本身在開發(fā)難度上比較大，開發(fā)周期也很長，MFC制造商需要對相應(yīng)的通訊協(xié)議研究比較深入才能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的協(xié)議代碼，顯然，這并不是一種很好的解決方案。
虹科HK-OEM通訊模塊讓質(zhì)量流量控制器輕松連接西門子PLC
1. HK-OEM通訊模塊原理
HK-OEM嵌入式通訊模塊是一款適用于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線協(xié)議的嵌入式IC模塊， 其對用戶開放了2種串行接口，包括USART接口(標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU協(xié)議)和SPI接口，與主控MCU應(yīng)用程序交換實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，從而將您的設(shè)備集成到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)而無需大量的開發(fā)工作。模塊上可運(yùn)行PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus TCP、CANopen、Profibus、DeviceNet、CC-link等實(shí)時(shí)通信協(xié)議。
2. 質(zhì)量流量控制器中集成PROFINET通訊為例
本案例中可以采用虹科HK-PNSOEM型號的通訊模塊，作為MFC與PROFINET控制器(如西門子S7-1200 PLC)之間通訊的“中間件”，用戶只需要根據(jù)虹科HK-PNSOEM通訊模塊預(yù)留的外圍硬件電路接口，實(shí)現(xiàn)原有MFC與該通訊之間的USART通訊或SPI通訊即可集成PROFINET通訊接口，從而無需用戶去熟悉與PROFINET協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容。現(xiàn)場應(yīng)用中，熟悉PROFINET網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的工程師，可直接利用虹科HK-PNSOEM通訊模塊配套的gsd文件導(dǎo)入到配置軟件中進(jìn)行配置，便可建立與MFC設(shè)備之間的PROFINET通訊。
實(shí)現(xiàn)流程如下：
2.1、參考虹科HK-PNSOEM通訊模塊數(shù)據(jù)手冊，設(shè)計(jì)所需的外圍硬件電路，包括MCU與該OEM模塊間的USAST或SPI電路、網(wǎng)口電路、電源供電等;
2.2、在MFC主控程序中根據(jù)虹科HK-PNSOEM通訊模塊規(guī)定的數(shù)據(jù)報(bào)文格式(標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)交互程序代碼;
2.3、將集成好PROFINET通訊接口的MFC設(shè)備與PLC主站之間進(jìn)行PROFINET通訊測試，導(dǎo)入相應(yīng)的gsd文件到主站配置軟件(如西門子TIA Portal)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài);
2.4、在實(shí)際的現(xiàn)場應(yīng)用中驗(yàn)證對MFC控制參數(shù)設(shè)備和監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
3. HK-PNSOEM通訊模塊的關(guān)鍵特性
√ 支持PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus TCP、CANopen、Profibus、DeviceNet、CC-link等實(shí)時(shí)通信協(xié)議。
√ 對用戶開放了2種串行接口，包括USART接口和SPI接口
√ 使用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議規(guī)范
√支持工業(yè)以太網(wǎng)的雙端口交換機(jī)功能
總結(jié)
通過HK-OEM通訊模塊可以讓質(zhì)量流量控制器輕松集成像PROFINET等現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)，且無需對原有設(shè)備做太多修改，從而極大的節(jié)約開發(fā)工作量和開發(fā)成本，輕松的實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場應(yīng)用中各種PLC控制器之間的通訊。同樣的，該模塊也可以這種方式集成到其他設(shè)備中，如RFID，工業(yè)讀寫器，稱重設(shè)備，罐裝設(shè)備等。
