【摘 要】
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国产卡片式远程I/O模块由于技术上的差距和生产工艺的不足,造成其功能不全、用户接受度差、市场占有率非常低且难以与国外高精度大型设备配套使用等问题,从而使得国外卡脖子设备（比如真空镀膜机）难以国产化。通过分析国内远程I/O模块产品在真空镀膜机上配套使用的局限性,本文设计实现一种基于Device Net的卡片式远程I/O模块,以期解决真空镀膜机中的I/O模块国产化问题,使得真空镀膜机设备整机的国产化水
【基金项目】
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横向合作项目：真空离子镀膜设备国产化改造项目中的 I/O 模块国产化部分；
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国产卡片式远程I/O模块由于技术上的差距和生产工艺的不足,造成其功能不全、用户接受度差、市场占有率非常低且难以与国外高精度大型设备配套使用等问题,从而使得国外卡脖子设备（比如真空镀膜机）难以国产化。通过分析国内远程I/O模块产品在真空镀膜机上配套使用的局限性,本文设计实现一种基于Device Net的卡片式远程I/O模块,以期解决真空镀膜机中的I/O模块国产化问题,使得真空镀膜机设备整机的国产化水平进一步提高。论文主要从以下几个方面展开。针对真空镀膜机的I/O模块实际使用情况,设计I/O模块系统的总体架构方案。硬件设计。设计Device Net网关模块电路以及6类I/O模块电路,实现对现场的±10V电压信号、±40m A电流信号以及开关量信号的采集,同时也能够对±10V电压信号、4～20m A电流信号以及开关量信号三种信号进行输出。其中模拟量I/O模块具有多个量程,可灵活进行切换,所有量程均支持±15%的超量程转换。此外,根据实际应用需求,还设计了用于隔离I/O模块各输入输出通道的隔离电路,这是在国产的卡片式远程I/O模块设计中是没有考虑的。设计隔离电路,可避免工业现场中复杂环境因素引起模块各路输出或输入之间的相互干扰,造成设备不能正常工作的问题,保障设备及人身安全。软件设计,包括Device Net网关模块软件设计、I/O模块软件设计和上位机配置软件设计。在C开发环境下,设计Device Net协议栈和内部通信协议,解决了Device Net网关模块与Device Net主站的通信问题,并对I/O模块的I/O数据进行远程管理;设计I/O模块软件,包括数据采集与控制程序设计及用于调整模拟量I/O模块输入输出曲线斜率和零点的输入输出校准程序设计;在C#开发环境下,设计上位机配置软件,根据需求对I/O模块进行配置。I/O模块的整机测试包括实验室测试和实机测试两个阶段。实验室测试主要测试I/O模块的性能和功能;实机测试主要测试I/O模块在生产环境下的实机表现,用基于Device Net的卡片式I/O模块替换真空镀膜机上现有的日本爱模I/O模块,在真空镀膜机上进行功能和性能测试。测试及应用结果表明论文设计的卡片式I/O模块的所有性能参数都不低于日本爱模I/O模块,完全可以取代爱模I/O模块。
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