德国赫优讯netTAP 网关在美国优胜Vector 型测漏仪中的应用
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
Abstract: Vector leak tester of USON can realize precision and good repeatability. This article
introduces one solution to provide various fieldbus and real-time-ethernet communication
interfaces for this lead tester system via Hilscher netTAP gateway and enable it to conncet to control system. This solution is well applied in the seal leak test of the automobile engine in Shanghai GM’s product line.
Keywords: Vector leak tester; netTAP gateway; fieldbus communication interface
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***。作为市场上速度快功能强大的检漏仪，优胜Vector 系列检漏仪能够进行各种泄露和流量检测，具有高的**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多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，节省了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，因此通过集成德国赫优讯netTAP 系列网关，通过Modbus RTU 串口协议与优胜测漏仪系统连接，从而能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 标准机箱以及桌面顶端式。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 网关同一个硬件即能支持三种不同的协议转换：PROFIBUS-DP 到Modbus RTU 协议、PROFIBUSDP 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，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。
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本文作者：李怀洲（美国优胜公司上海代表处）
袁海峰（德国赫优讯自动化系统有限公司上海分公司）
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