西门子6GK7243-1GX00-0XE0功能介绍
1 引言
西门子S7-200PLC由于其体积小，可靠性高，通讯功能强大等特点，在工业控制领域得到广泛的应用，使用S7-200PLC高性价比的自由口通讯协议实现人机界面灵活方便。目前S7-200PLC接收计算机指令数据主要有两种方法：种方法是使用PLC自带的RCV指令来接收计算机数据;第二种方法采用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。
使用“RCV"指令接收数据的方法简单，但在接收大量数据的时候每次都要依次接收，大大降低了数据传输效率。在本实验室的一套机电一体化控制系统中，人机界面设计要求是：界面可以向PLC写入QB0、QB1、QB2、传感器采样周期、一个判断指令、AQ0、AQ1等不同指令数据。若一次上位机写指令仅仅是控制QB0.3的启动，为了写入QB0则需要将9B的数据全部发送，由于PLC内接收数据是用“RCV”指令，必须将9B的数据依次存储，这样会造成数据传输线路中的时间过长产生延时，降低数据传输的效率，甚至导致误码出现，显然这种使用“RCV”接收大量数据的方法不太适合。
使用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。此方法若仅仅定义一个指针，其效果和“RCV”指令是一样的。但此方法由于其使用起来比较灵活，故本文设计了一种多地址指针接收数据的方法，即在计算机向PLC写入数据时，仅写入指针判别的代号和对应数据就可完成上位机对下位机的写指令，不同的代号对应不同的地址，与以往使用“RCV”指令相比，有效地减少了写指令的数据，提高了通讯效率。本文在设计PLC与上位机的串口通讯中设计了此种方案，尚未见其他同类文章使用。
2 指针判别
在PLC与计算机的自由口通讯中，为消除“RCV”或单指针接收计算机数据带来的大数据流，本文在计算机每次向PLC发送指令时，个字节总是模式的代号，从第二个字节开始才是指令数据的内容。在PLC接收数据时，个数据进入“自由口接收字符缓冲区”SMB2时，PLC通过“选择指针”先接收的是指针判别的代号，通过接收代号的数值比较来判断该指令数据对应的是哪种数据，判断完成后定义一个地址指针接收并存储这种数据的内容。不同的指针判别代号对应不同的地址指针，计算机每次写入PLC指令时发送的指令数据都是由两部分构成：部分为指针判别代号，第二部分为指令数据的内容。指针判别过程是PLC内接收到判别代号后进行数值比较。指针判别的意义就是通过一个总指针接收模式代号，用不同模式代号再定义多个指针完成不同种类的指令数据的接收与存储。
3 具体应用方案
在设计本实验室的一套电液伺服控制系统中，上位机的人机界面使用VB6.0编程，下位机的通讯模式为自由口通讯。人机界面设计要求：界面可以向PLC写入QB0、QB1、QB2、传感器采样周期、AQW0、AQW2等不同指令数据，PLC在定时中断内使用XMT指令周期地向上位机发送变量存储器VB1～VB21中的待监视数据(包含PLC中的数字量与模拟量)。由于在设计中上位机写入PLC指令数据种类较多，其中包括定时中断的时间设置、状态位值的写入、模拟量扩展模块的输出等，故本文的模式选择可以将种类不同的指令数据用多个指针接收并存储。表1是本设计PLC程序的部分地址分配表，以便结合PLC程序来说明多地址指针方案的具体实现方法。
SBR_0子程序初始化：
网络1：在子程序中定义中断事件。
INT_0接收字符中断事件中采用指针判别：
网络1：指针代号接收存储于VB22。
INT_1定时中断事件中PLC发送监视数据：
网络1：通过VB24接收的数据控制XMT的“启/停”动作，进而控制PLC向计算机发送数据。
4 注意要点
由于在本设计中PLC每次接收数据，个字节“指针代号”进入SMB2时，在一次中断事件内，指针代号的数值也存储在每个指针对应的个存储地址中，每个指针接收数据时从第2个字节起才是指令数据的信息内容，个字节都是对应该指针的代号，否则会出现数据传输错误。在PLC程序设计时需要为每个指针预留个存储地址来存储该指针的代号。
故上位机每次向PLC写指令时，个数据内容是指针代号，通过上位机程序中直接赋值即可实现;从第2个数据开始为上位机的控制指令。
1 引言
汽车市场的飞速发展，势必带动相关产业的发展。汽车空调作为汽车必备的舒适功能，也遇到了前所未有的发展机遇。汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的舒适性装备。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调装置已成为衡量汽车功能是否完善的标志。
2汽车空调工作原理
2.1 车载制冷系统
汽车空调基本和复杂的是车载制冷系统。汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一。如图1所示。汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管(或铝管)和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动。
2.2 冷媒循环制冷过程
通俗的来讲，汽车系统的制冷循环可以分为一下几个步骤：
(1)用户按操作程序启动汽车空调系统之后，压缩机在发动机带动下开始工作，驱使制冷剂(R134a，一种环保型制冷剂，不会破坏臭氧层、无毒性、无刺激、不燃烧、无腐蚀性)在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。
(2) 高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温，冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。
(3) 高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进膨胀阀。
(4) 高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂。
(5)低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。
(6)低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环，只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果;压缩机停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果。
冷媒膨胀压缩过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。
图1 制冷系统原理图
2台达E系列变频器汽车空调系统解决方案
汽车空调技术的不断发展，压缩机蒸发机的技术也在不断的进步，随着节能环保的呼声越来越高，台达机电在此大环境下，凭借其在电机驱动领域的技术优势，提供了其在汽车空调行业的变频驱动解决方案。嵌入简易型PLC的台达E系列智能化变频器对于车载经凑型和经济型驱动控制要求，具有很好的适用性。
2.1 变频制冷系统
图2 系统控制图
变频制冷系统控制如图2所示。系统采用台达E 系列15KW变频器驱动压缩机，7.5KW变频器驱动蒸发机。变频器蓄电池共线母线检测供电电压值，由内部PLC程序进行运算，决定此时压缩机和蒸发机应该工作在那种状态，来得出变频器的输出频率值。外部PLC通过温度传感器检测回来的模拟量，及控制器设定的温度值，来计算出变频器应该工作的频率，使变频器加速或减速，以调节车内的温度变化，达到车内温度自动调节的目的。
2.2 电控系统设计
由于汽车电气属于直流供电系统，变频器应该可以直接使用直流供电。台达E 系列
变频器可以直流母线共线使用，也是可以直接由直流供电的，但考虑到只是单纯的使用直流供电，还是建议客户将正负接在E系列变频器powerbbbbb的R T端子，这样既可以做到防呆作用，还能防止变频器母线电压回灌。
如果变频器的供电过高或过低都会造成故障报警，而汽车的电源系统电压一般都比较低，为了使系统能够正常工作，在为汽车空调设计的专用变频器的低电压报警准位
就会比标准的变频器要低一些。汽车空调电控系统如图3所示。汽车空调电控系统工程实物如图4 所示。
3 输出频率流程图
空调系统工作时，要检测电压系统的电压，判断是否在正常工作范围之内，正常启动后变频器内部PLC检测的DCBUS(直流母线)值，根据设定好的V/F曲线计算所要输出的频率，控制根据空调控制器设定的温度值转化后送到控制PLC，PLC再将其转换为0~10V的模拟量信号送到变频器的AVI，即变频器的频率命令来源，变频器比较两种频率命令值的大小，根据较小的频率指令进行输出。变频制冷PLC控制流程如图5所示。
4 结束语
台达E系列变频器内部PLC容量可到500steps，对于小系统的顺序控制或简单的检测，能完全满足要求，就省去了外挂PLC的成本，由于PLC是内嵌在变频器里面，就没有兼容性和通讯等问题的存在，使用起来非常方便。
1、系统概述
CARGOPRO(CARGO CONTROLSYSTEM)系统主要包括：液位遥测系统、阀门遥控系统、独立高位及高高位报警系统和大舱进水报警系统这四个子系统组成，可以对全船的货控系统进行检测。
我们采用GE Fanuc 90-30、VersaMax Micro等系列的PLC作为系统的控制单元，VersaMax RemoteI/O作为远程站进行信号采集，Genius Bus、ModBus、Profibus等通用总线协议作为内部通信协议，并通过TCP/IP网络协议与工控软件iFix通信，实现人机对话。
2、系统解决方案
整套CARGOPRO系统的系统图如图1所示：
2.1 液位遥测系统
液位遥测系统采用分散采集，集中控制的设计理念，对相应舱室的液位，液货舱的温度以及四角吃水等进行检测与报警。由于信号种类多，分布广，在采集时尤其注意，所有的信号都通过安装在各个采集箱中的GEVersaMax Remote I/O模块进行采集，保证所采集信号的准确性。GE VersaMax RemoteI/O模块通过GE的GeniusBus总线协议与安装在货控台的PLC主站通信，将所采集的信号发送到PLC的CPU模块。经过CPU处理后将控制信号经GeniusBus发送到GE VersaMax Remote I/O模块，实现远程控制。
本系统上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过TCP/IP协议与PLC主站通信，实现监控软件HMI/SCADAiFix与PLC之间的信息交换。操作者通过iFix软件可以实现对所有测量点的实时监测以及对报警信息的处理。
2.2 独立高位及高高位报警系统
该系统通过采集独立的报警信号，对液货舱、污水舱、压载水舱等舱室的高液位及高高液位信号进行报警。采用独立的VersaMaxMicro系列PLC作为控制器，QuickPanelView系列的触摸屏作为HMI，构成了一个相对独立的控制系统，实现相应报警信号的显示和控制。
作为HMI的触摸屏与PLC控制器之间通过ModBus总线协议通信，所有报警信号的显示以及操作员对系统的操作在一个触摸屏上完全实现，使得整个系统极为精简。
2.3 大舱进水报警系统
系统利用压力式液位测量原理，将压力信号转换成4-20mA电流信号，送至货控台上的VersaMaxMicro系列PLC控制站，PLC控制站与QuickPanelView系列的触摸屏通过TCP/IP通信，实现报警信号的现实与控制。整套系统可以实现独立的液位显示，报警显示及控制。
2.4 阀门遥控系统
阀门遥控系统由货控台GE Fanuc 90-30系列PLC控制主站、电磁阀 Remote I/OPLC采集控制站、阀门遥控专用工控机、液压动力泵站、电磁阀箱(包括应急阀块)、液动阀门、手摇泵、应急手摇泵组成。阀门遥控装置采用电-液型驱动装置来控制电磁阀的动作以达到遥控操纵货油及压载舱管路阀门的打开和关闭。阀门的开闭操作及阀位指示都在货控台上阀门遥控专用显示屏上。
在货控台的 PLC控制主站处可对液动遥控阀进行开关操作。开关阀的开关指示，红色指示阀门关闭，绿色指示为阀门打开;开度阀具有开度指示及控制。电磁阀箱PLC 控制站通过 Genius Bus与货控台 PLC 主站连接，根据货控台PLC控制站的操作要求，控制相应的电磁阀，通过电磁阀的瞬间通电换向并锁位功能，控制油路进出方向，达到开关阀门的目的;所有遥控阀的阀位指示及开度控制信号均送到电磁阀箱PLC 控制站，通过 Genius Bus发送至货控台 PLC 控制站接收。
上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过 TCP/IP 协议与 PLC 主站通信，实现监控软件HMI/SCADA iFix 与 PLC 之间的信息交换，实现阀门的控制及状态的显示及报警历史记录与查询。
3、系统特点
为了尽可能的保护系统的安全性和稳定性，我们采用的控制和信号采集模块是GE的PLC;利用分散采集，集中控制的原则，使得各种信号的采集与控制准确、方便;兼容多种通用的总线协议，如：Genius Bus，ModBus等，极大的增加了系统的可扩展性;运用模块化设计，将系统划分为不同功能的模块，使其独立，便于修改和扩展，这样既能满足根据客户的特殊需要，又能实现个性化的组合;多种人机界面，如：IPC、触摸屏、MIMIC板等，确保了操作人员能方便，快捷地获取信息并实现控制。
4、结束语
CARGOPRO系统通过极高的安全性和稳定性和友好的人机交互界面在多艘船上得到了应用，并通过了多家船级社的船检。