6ES7231-7PB22-0XA8产品规格
在一个回路不工作时，另一回路仍能正常运行。该套机组本从美国进口，元器件性能优良，装配规范，运行稳定，但逻辑控制部分采用继电器控制。元器件数量多，接线复杂。进入21世纪，随着科技的发展，先进控制技术及设备的不断涌现，空调技术和性能得到了很大进步，空调开始向大功率，多功能，无氟，节能，智能化，人性化方向发展，原控制系统的落后状态逐渐暴露，并且近些年来，随着元器件的日益老化，故障率显著上升，维修成本增加，采用的是二位式的控制，耗能巨大，对系统的正常运转已经构成威胁，应用先进的自动化控制技术，对其设备进行改造已是迫在眉睫。
2变频空调工作原理
中央空调系统如图1所示，是由一系列驱动流体流动的动件(如水泵及压缩机)、各种型式的热交换器(如冷却风机、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置的管道、阀件和电气控制装置组成。
冷水机组是中央空调的“制冷源”、“心脏”，通往各个房间的循环水由冷水机组进行”内部交换”，在蒸发器中吸热后的制冷剂通过压缩机压缩成高温高压气体，送至冷凝器与冷却水热交换后变成常温高压液体，经节流阀(膨胀阀)进入蒸发器蒸发吸收冷媒水的热量，又回到压缩机，如此形成制冷剂循环过程。冷媒水循环系统，由冷媒水泵及冷媒水管道组成，从冷水机组流出的冷媒水由冷媒泵加压送入冷媒水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内热量，使房间内的温度下降。冷却水循环系统，由冷却泵和冷却水管道及冷却塔组成，冷水机组进行热交换，在水温冷却的必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，再将降了温的冷却水，送回到冷水机组，如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。冷却风机安装于所需要降温的房间内，用于将由冷媒水冷却了的空气吹人房间，加速房间内的热交换。
3系统方案的确定
根据改造的中央空调系统的控制特点和节能要求，涉及的主要控制对象为6台压缩机组和两台水泵的变频控制，还有部分相关的保护装置。压缩机和水泵都采用变频器控制，以降低能耗和提高控制精度，各种触点和逻辑控制则选用现在广泛使用的可编程控制器(PLC)，系统的框图如图2所示：
该压缩机机组型号为I.SZ.42，采用全自动运行方式，单台输入功率22kW，具有高压安全阀、高低压控制器、冷却水和冷媒水断水、电机过载等主要的安全保护装置。两台水泵电机功率分别为18.5kW和22kW。根据控制系统的实际情况计算系统的输入输出点数，本着节约元器件，降低成本的原则，选用1台西门子s7一226型PLC作为控制器，2块EM232模拟量输出模块，3块EM231模拟量输入模块。CPU226集成了24输入，16输出，共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，大扩展至248路数字量I/O点，或35路模拟量I/O点，13KB程序和数据存储空间，6个独立的30kHz高速计数器。2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通信编程口，具有PPI通信协议，MPI通信协议和自由方式通信能力，可完全适应于一些复杂的中小型系统。压缩机变频器选用日本安川公司的电流矢量控制通用变频器CIMR.F'/A2075，额定输出容量为110kVA，它的调制方式为优化空问矢量PWM控制，控制方式为V/F控制，具有转矩提升，点动、制动、多速运行、自动电压调整、任意设定V/F曲线及与上位机通讯等功能，完全可以满足改造系统的要求，其频率控制由PLC输出的模拟量来决定。对于两台水泵的控制，由于其功率的不同，采用两台变频器分别控制，选用适合于风机泵类负载使用的三菱新一代FR一700型变频器，此种变频器内置噪声滤波器，带有浪涌电流吸收回路，还具有先进的寿命诊断及预警功能，安全系数大，具有自动和手动两种操作方式，手动信号由控制柜门板上的电位器给定，自动信号通过压力变送器(4～20mA)电流构成。更为方便的是，FR.700自带有节能监视功能，通过操作面板，输出端子(0～10V，4—20mA)和人机通信即可显示出节能的效果。
系统设置了超温延时报警，当冷凝器进水温度高于警报功能中设定的温度上限值时，计时功能启动，延迟一段时间后，如水温仍偏高，温控器发出报警信号，输入PLC，相应保护环节动作。冷媒水系统中系统进、出水压力差的测量采用西门子公司的QBE61.2差压型智能变送器，该变送器精度达0.1级，并具有遥控设定、数据通信、自诊断等功能。其余的部分显示电路和辅助电路的控制依旧保留原来系统。而对冷媒水温度的检测元件则选用西门子公司生产的专门用于暖通空调系统的温度控制器RWC32，该控制器是完全独立作业的电子式温度控制器，带有用于暖通空调的P或PI调节，可接两组Nil000传感器温度输入及一组无源数字输入，输出信号电压范围是DC0—10V，温度检测范围可达一35。C一130。C，精度-t-O.5。C，所有数据参数的设置、修改均可直接通过控制器上的按键进行，并具有LCD显示。
4变频空调Pl_C控制系统硬件构成
改造后的PLC硬件接线图如图3所示：
图3给出了PLC控制压缩机的硬件接线图，根据系统要求，以PLC为控制核心，将6台压缩机改造成变频控制方式，采用一台变频器拖动三台压缩机的方式，6台压缩机共需2台变频器。其变频器接线如图4所示。
5系统软件设计
根据控制要求，对压缩机和水泵的控制方式可分为自动和手动两种。当系统工作于自动状态时，控制系统根据冷媒水的温度反馈信号，使用变频器通过对压缩机电源频率的改变来对冷媒水的温度进行自动控制，使其达到空调系统所要求的温度。当冷媒水的温度降至90C时，系统将自动停机。此后以4分钟为单位延时，并不断检测冷媒水温度，待冷媒水的温度升至11.8℃时系统将自动开机。
当系统工作于手动状态时，压缩机电源的频率不能根据冷媒水的温度自动进行变化，它的频率将由控制箱门上的给定电位器设定和调节。当冷媒水的温度降至7℃时，系统将自动停机，此后以4分钟为单位延时，并不断检测冷媒水温度，待冷媒水的温度升至11。8't2时系统将自动开机。
对冷却水系统采用温度控制器测量冷凝器进水温度作为水泵变频控制系统被调参数，对冷媒水系统采用压力变送器测量系统进、出水压力差作为被调参数。利用PLC对水泵电机、变频器、传感器、变送器与电柜之间的电气连接进行协调控制。
根据控制要求编写的控制压缩机主程序流程图如图5所示，整个软件的编写采用梯形图，简单明了，分为MAIN、SBR0、SBRl和INT0四部分，之间通过相应的语句联系起来，其核心的部分是进行PID算法的编写和模拟量的处理，采用的PLC内部资源带有P1D算法模块，给编程提供了方便。对程序的调试还是比较困难，主要是对Kp、K，和Kd三个参数的确定。由于中央空调是一个纯滞后、大惯性系统，调试本身费时费力，再加之缺乏经验，参数的设定仅凭理论指导，难免要走弯路。
该系统改造以来，已经连续运行3年多，无任何故障，在实际运行中发现变频器频率经常在43—30Hz之间，冬季采用手动调节时，运行频率曾下调至25Hz，很显然与常规的起、停恒转速控制相比，节能效果非常显著。
1 引言
西门子S5系列PLC在我国工业生产中运用广泛，随着时间的推移和生产规模的不断扩大，目前这些运行中的S5PLC有些已经逐渐无法适应新的生产需要，西门子公司已经不再生产S5系列PLC，一旦这些PLC某些部件发生故障将很难找到可替换的零配件。一些企业急需将原有的S5系列PLC升级为S7系列或者其它品牌的PLC。在某些生产环境中为了保证生产的连续性，不可能将所有的S5PLC一次性全部替换，只能通过逐步、分级替换的方式来完成。在替换过程中新老PLC之间的通讯问题是能否完成新老PLC系统之间无缝连接以及系统升级能否顺利完成的关键。
本文主要论述了一种用于在特殊情况下解决S5 PLC与S7 PLC之间实现点对点通讯的解决方案。
2 项目概述
某公司立体仓库用于负责该公司产品的中转和储运工作，是保证整个生产能够顺利进行的关键环节。该自动化仓库采用先进的计算机网络监控方案，将整个生产过程分为o，1，2共3级进行管理。
其中，2级为计算机管理级别，负责生产任务的设定、管理，生产数据的维护、数据库的管理和维护、监控状态显示等功能，是整个中间库监控系统的大脑。
1级系统为西门子S5—155HPLC，负责将2级计算机产生的控制任务转化为0级系统能够识别的具体的任务代码，并将该代码发送给0级系统，调度0级进行相应的工作。实时接收0级系统发送来的当前状态和任务执行情况，并将其传送给2级的计算机管理系统。1级PLC与2级计算机之间的通讯是通过以太网方式进行的，和。级之间的通讯过程是通过点对点通讯进行的。1级系统相当于自动化仓库中的神经系统。
o级系统为多个西门子S5系列PLC，具体控制各个不同的动作执行机构完成各项出入库任务。0级系统接收从1级PLC发送来的经过转换的任务代码，根据已经编制好的程序执行具体的动作过程，并将自己的工作状态通过1级PLC反馈给2级系统。当一项任务完成后，0级PLC将进入等待状态，等着2级安排新的任务。0级系统相当于整个系统的手和脚。
由于长时间大负荷运行以及设备老化等原因需要将1级管理系统的S5 PLC全部升级为功能更为强大的s7—400PLC。在改造过程中要尽量避免对0级和2级系统程序的改动，新的S7—400 PLC要能够和O级的S5PLC协调工作保证生产的正常进行。并且还要保证将0级PLC更换为S7—400 PLC后，O级和1级PLC协调稳定的运行。
3项目实施中关键问题
系统升级的关键是解决新1级系统S7—400PLC和O级系统以及2级系统的通讯问题。由于原系统中O级系统S5PLC的CPU配置为155U;点对点通讯为CP544(3964R通讯协议，RK512报文)，和1级系统之间使用的是点对点连接方式，1级系统和2级系统之间采用的是以太网连接方式。1级系统的S7—400PLCCPU选用416—3;点对点通讯模块选用CP441—2加两个20mA电流环接口(3964R通讯协议，RK512报文);以太网模块为CP443—1。CP441—2模块通过RK512协议与。级PLC通讯，CP443—1模块通过以太网与2级系统进行通讯。
在进行小规模试验的时候发现S7—400和S5进行点对点通讯的时候，短时间内运行没有问题，如果连续数天长时间运行的时候偶尔会出现丢失数据包的现象，这在24h不间断的进出库操作过程中是不允许出现的，在去除了试验环境内所有可能的干扰源后，问题依旧存在。
4 解决方案
我们所采用的RK512协议包含物理层，数据链路层和传输层。每一个命令报文都有一个响应报文，保证数据的无差错传送，该通讯协议采用类似客户机服务器的通讯模式，通信的主动端通过“FETCH”读出被动端的数据，通过“SEND”修改被动端的数据。该协议目前主要用于与S5PLC的串口进行通讯。
从通讯协议的选择上来说是正确的，不是协议本身的问题造成通讯过程中的丢包问题。于是我们从硬件方面的问题去查找，通过替换法检查，无论是S5还是S7—400PLC通讯模块本身都没有问题。初步认为是由于西门子S5与S7—400之间点对点通讯模块存在某些不兼容的环节。我们决定通过第3方产品来实现S5与S7—400之间的间接通讯来解决这个问题。
通过查找发现WoodHead公司的产品可以进行各种常见通讯协议的转换，实现不同设备之间的通讯过程。基于这一点考虑，相同通讯协议之间进行通讯应该也可以实现。制定了一套测试方案并得到了一个GT4010网关进行S5和S7之间的点对点通讯测试。
GT4010 4串口网关(型号：APP—GTW—S4R)，每个通道内配置20mA电流环通讯接口。GT4010通讯网关的通讯原理是通过不同的接口电路如20mA电流环或者Modbus，连接支持不同的通讯协议的通讯节点，将需要进行通讯的数据采集到自己的数据库中，经过协议转换后再发送到目的节点上，如图1所示。
通过免费串口通讯配置软件GT4010Con—sole如图2所示，可进行端口协议配置和数据自动读写功能。测试系统连接图如图3所示。
s7—400通过CP441—2点对点通讯模块与G，r4010进行连接，为此在CP441一侧需安装9632电流环接口模块，在GT4010一侧需安装5BC20电流环接口模块，具体的接线形式如图4所示。
S5—155与GT4010的连接是通过CP544(或者CP525)进行的，其接线形式和CP441类似。具体接线形式如图5所示。
5 系统测试
为了能够全面测试整个通讯系统工作的情况，设计了两种通讯工作形式：方法1分别在S5和S7上编制点对点通讯程序，以S5和S7为数据收发的主动方，主动向GT4010发送和读取数据，GT4010只作为数据中转站使用;方法2以GT4010作为数据收发的主动方，在S5和S7上没有通讯程序，由GT4010直接读取和写入相应的数据块中，GT4010作为数据通讯网关使用。
为了能够真实检测通讯效果，在测试时间上，确定为8 h，一周5d不间断大数据量的数据读取，这样的工作强度完全超过了改造后实际系统的工作状况。如果在这样的测试中系统能够满足要求，那么在实际工作状态下应该可以实现系统设计要求。
两次的测试分别用了一周时间完成，通过监控STEP7中的目的数据块中的数据变化过程，没有发现有数据中断、丢失、错误等情况，系统完全实现了设计要求，能够满足实际工作环境下的应用。在这样的结果基础上，方法2应该是好的工作形式，因为这种方法充分发挥了多协议网关作为通讯网关的优势作用，减轻了PLC的通讯编程负担，释放了CPU的资源，使得PLC可以完成更多的控制工作。这种工作方式，通讯网络结构更简单，不仅可以实现点对点通讯还可以实现一点对多点和多点对多点的通讯，使网络功能划分更合理，简化了网络结构，提高了系统的可靠性。
0引言
近年来，电子产品越来越小型化，对电子器件的外形尺寸要求也越来越高，SOT.23就是晶体管小型化中的一种封装，其外形只有一粒米大小，被广泛地应用在平板电视、手提电脑、手机等电子产品中。自动粘片机是SOT一23封装中的关键设备，目前设备完全依赖进口，一台设备动辄几十万，甚至上百万元，让很多生产TO.92封装的企业对投资SoT-23望而却步，改造现有设备，使产品升级换代就显得颇为迫切与重要。
SOT一23封装与TO一92封装的主要区别在于：TO-92封装采用条状框架，框架硬，焊盘大，粘结一个芯片之后就必须进位一次，SOT一23封装则常采用卷带框架，框架软，焊盘小，且框架容易氧化，通常粘结几个芯片之后才进位一次。南韩KDB-140自动粘片机原来生产TO一92封装，为了能生产SOT一23封装，必须在设备原有基础上进行主机结构与自动控制系统设计。
1主机结构
KDB一140生产TO一92时，条状框架从上料器中逐排分离出来，进入轨道，粘结完芯片之后，进入卸料器，以便送到下工序中。生产SOT·23时，盘状卷带框架慢慢释放，进入封闭轨道中，粘结完芯片以后在自动切断机中切成条状，再送到下道工序。由于框架不同，生产TO一92时的上料器、轨道和卸料器都要被拆除，重新设计放带机构和封闭轨道。
1.1放带机构设计
SOT一23框架厚为0.1mm，非常柔软，一般是卷在一个塑料筒轴心上，为了防止框架变形，每层框架之间用一层纸隔开。工作时将卷带插在一个交流电机带动的轴上，框架一头伸进封闭轨道内，由进料器电机拖动框架向前运动，卷纸一头盘绕在由力矩电机带动的转盘上，力矩电机一直通电。当上极限传感器感应到框架时，交流电机动作，卷带缓慢地释放出来，力矩电机开始收紧纸带，直到下极限传感器感应到框架，交流电机和力矩电机才停止运动。为了防止框架释放进程中，由于卷带盘卷得太紧或太松，造成框架释放不出来，或一次释放得太多，造成框架变形，在框架释放路径上设置了2个接地传感器，平时处于高电位，当框架碰到任一个接地传感器时，相应传感器变成零电位，机器立即停机报警，整个放带机构结构如图1所示。
1.2封闭轨道的设计
SOT·23框架平放在封闭轨道内，在轨道出口处有一个伺服电机，当一列框架完成芯片粘结后，电机立即运转，拖动框架迅速向前运动，在轨道入口处安装了一个对射型光纤传感器，当框架前进一个节距时，光纤传感器感应到框架的定位孔，立即控制电机停止。SOT·23封装一般在410-45013的高温下采用共晶粘结，框架在高温下极易氧化，在封闭轨道内按19：1的比例通AN，和H，混合气体，保护框架不被氧化，整个封闭轨道的结构如图2所示。
2控制系统设计
2.1硬件结构
KDB一140自动粘片机原有的上料器、轨道和卸料器在开机和运行过程中，有自检和运动，它们与整机运行之间有一定的时序和配合关系?，当这3部分被拆除之后，由于其相应的控制电路和程序与整机固化连接在一起，不能更改。需要通过PLC来接收传感器的信号，并按照整机运行时的时序要求，及时将信号反馈给粘片机，使自动粘片机能正常运行。
由于一般PLC采用DC24V电源，粘片机控制电压使用DC5V电源，为了防止干扰，保证粘片机动作可靠，对PLC与粘片机之间的信号连接采用P521进行光电隔离。新增加的放带机构和封闭轨道的进位电机运动也由PLC控制，放带机构的任务是保证在框架不变形的基础上，及时为进位电机进位提供框架。为了配合整机运动时序，进位电机的起始信号取自原机的条状框架进位信号，由于原机的进位信号为5V的脉冲信号，脉冲时间为200ms，为了防止信号干扰产生误动作，PLC通过光电隔离对原机的脉冲信号计数，当数到5个脉冲之后，PLC以更高的频率给封闭轨道进位电机发出脉冲指令，力保在200ms之内，光纤传感器能感应到框架的定位孔，从而能按照时序要求准确地进位，PLC接口及硬件结构如图3所示。
由于PLC需要对原机进位高频脉冲计数，并要发出更高频率的脉冲信号，根据输入输出总点数，实际选用FXlN-。oMTPLC，其高速计数器可以捕获60kHz的脉冲，高速输出响应达到100kHzl21。
2.2程序设计
KDB-140粘片机开机时，按顺序对所有传感器状态都要进行检测，各运动部件相应地回到原位，当检测到上料器、轨道和卸料器时，PLC发出信号给对应的传感器接口，使自动粘片机主机认为相应部分的动作已经完成，开始下一部分检测，直至所有部分检测完毕，进到工作状态。
自动运行中，当PLC检测到粘片机5个进位脉冲信号时，立即发出高频脉冲，使框架在封闭轨道内迅速行进一个节距，以便粘结芯片;当SOT.23框架行进到接近放带机构上极限传感器时，放带机构动作，将框架源源不断地释放出来，直到下极限传感器感应到框架才停止，如此不断循环，整个控制流程如图4所示。
3结论
一台设备改造总共约需5万元人民币，机器产能与产品质量维持原有水平，机器开机、操作过程不变，运行可靠，满足了企业产品升级换代的需要，具有的推广价值，现已有多台同类型的设备改造后投入生产。了解更多PLC技术、资讯、分析报告文章，请点击查看http://plc.jlck.cn/ 2011年PLC企业“爆”团，新鲜技术全接触。