溴化鋰非電中央空調遠程聯網實現方法

李宇軒，張曉清

1.遠大空調有限公司，湖南長沙 410138 2.湖南工程學院，湖南湘潭 411101

溴化鋰非電中央空調遠程聯網實現方法

李宇軒1，張曉清2

1.遠大空調有限公司，湖南長沙 410138 2.湖南工程學院，湖南湘潭 411101

本文詳細介紹了采用Siemens S7-300系列控制器的非電中央中央空調機組實現遠程聯網的設計方法

非電中央空調；TCP/IP協議；Profinet工業以太網

遠大空調是最早采用因特網聯網進行售后服務的中央空調廠家，也是最早建立物聯網系統的互聯網+企業，遠大所有的機組都通過遠程聯網進行監控和維護，因此遠程聯網功能是機組控制系統必備的功能。Siemens Profinet工業以太網具有強大的網絡通信功能，不但在系統集成方面具有很大的優勢，同時由于Profinet網絡還支持開放式TCP/IP通信功能，因此可以方便地實現與第三方設備通信。遠大中央空調主機控制系統采用S7-300系列PLC作為主控制器，CPU315-2PN/DP提供了2個PN口，既可以實現Profinet工業以太網實時通信功能，同時還具備開放式TCP/IP通信功能，因此控制系統可以方便地實現遠程聯網。

1 系統網絡結構設計

溴化鋰非電中央空調控制系統包括主站部分和從站部分。主站部分控制中央空調主機運行，實現空調負荷調節。從站部分控制水系統運行，包括水系統泵的啟停、頻率調節、故障處理、流量采集和水質處理等。非電中央空調控制系統設計主要考慮運行的可靠性、穩定性和抗干擾能力，因此主從站系統通信采用Profinet工業以太網。主站CPU為CPU315-2PN/DP，一個PN口用于從站通信，另一個PN口用于遠程聯網，DP口用于觸摸屏通信。從站通信接口模塊選用ET200S-IM151。圖1為控制系統網絡結構。

圖1　控制系統網絡結構

2 開放式TCP/IP通信過程實現

2.1通信過程

采用開放式TCP/IP實現遠程聯網包括IP地址設置、Socket通信連接建立、數據發送過程、數據接收過程和Socket通信連接斷開等幾個過程。IP地址設置是將主站CPU IP地址和用戶網絡IP地址設置成同一網段，同時Profinet從站IP地址也必須和主站CPU IP地址在同一網段，IP地址設置可以使用系統功能塊SFB104實現，也可以使用Siemens公司專用軟件實現。CPU建

圖2　PLC開放式TCP/IP通信過程

2.2IP地址設置方法

2.2.1數據塊定義

Siemens PLC 高版本CPU支持使用系統功能塊SFB104設置IP地址，使用SFB104系統功能塊設置IP地址時必須在硬件組態中選中“使用不同方法獲得IP地址”。使用SFB104系統功能塊最重要的步驟是按要求建立配置數據塊，配置數據塊結構包括數據塊頭部和IP地址設置數據，是結構體類型數據。數據塊頂層定義為結構類型，數據包括子域數據類型、子域ID、子域數量和子域數據結構。子域數據類型為整型，數據值為0，子域ID為整型，數值為0，子域數量為整型，數值為1，子域數據定義為結構體類型。子域結構體中的定義為用戶IP地址、子網掩碼和網關地址，數據類型為字節類型，圖3是系統功能塊SFB104背景數據塊數據結構。在IPv4通信網絡中，子域結構體中的ID數值為30，數據長度為18，模式為1，表示數據永久生效。

圖3　SFB104配置IP地址數據塊結構

2.2.2程序實現

SFB104背景數據塊中的IP地址參數通過觸摸屏設置，程序塊OB1調用SFB104更改PN口IP地址。功能塊SFB104中的參數REQ用來啟動IP地址更改，上升沿有效。參數LADDR是網絡接口診斷地址，地址值在硬件配置時自動分配，數值為#7FE。CONF_DB是配置數據塊接口參數，要設置的IP地址、子網掩碼、網關地址等參數都存儲在此數據塊中。標志參數中包括完成標志、正在更改IP標志、出錯標志、參數狀態和錯誤狀態等。程序調用SFB104更改IP地址時通過觸摸屏按鍵啟動，更改IP過程中CPU和從站模塊會出現短暫的報錯，但不影響CPU運行。圖4是功能塊調用程序。

表1　UDT65結構參數定義

圖4　程序調用SFB104

2.3通信過程實現

2.3.1建立連接

TCP/IP網絡編程必須使用Socket，Siemens PLC實現開放式TCP/IP通信使用功能塊FB65負責建立Socket，并建立PLC客戶端和服務器之間的通信連接。使用功能塊FB65前必須建立一個UDT65數據結構，用于說明建立的連接的屬性，表1是UDT65結構參數定義。功能塊FB65使用上升沿啟動遠程連接過程，參數ID必須與UDT65中指定的參數一致，DONE參數表示連接是否建立完成，BUSY參數表示正在建立連接，ERROR參數和STATUS參數可以查看錯誤和參數狀態，連接參數CONNECT是包含UDT65數據結構的數據塊（表1）。圖5是調用FB65建立連接的程序。

圖5　調用FB65建立連接

2.3.2數據發送

通信連接標志建立之后，啟動數據發送過程，數據發送調用功能塊FB63。FB63功能塊使用脈沖上升沿啟動發送過程，同時功能塊提供了發送完成標志、正在發送標志、發送錯誤標志。FB63功能塊的接口參數中ID必須和連接參數中的ID相同，數據長度參數是功能塊一次性發送數據的總長度，不能超過CPU類型允許的數據長度。功能塊的接口參數DATA是ANY類新的參數，可以使用此類型定義數據接口地址和傳送數據長度。使用功能塊進行數據發送過程每10秒發送一次，通過檢測BUSY標志判斷是否發送完成，由于數據是連續發送的，程序中可以不使用發送完成標志和錯誤標志。圖6是數據接收程序。

圖6　數據接收程序

2.3.3數據接收

數據發送成功之后開始準備接收遠程服務器發送的數據，數據接收調用功能塊FB64。FB64功能塊使用ON標志沿啟動接收過程，可以使程序始終處于接收狀態。FB64功能塊提供的接收完成標志NDR、正在接收標志BUSY、接收錯誤標志ERROR。FB64功能塊的接口參數中ID必須和連接參數中的ID相同，接收數據長度參數是功能塊接收數據的總長度，功能塊的接口參數DATA是ANY類新的參數，可以使用此類型定義接收數據地址接口和接收數據長度。在接收過程中通過檢測標志判斷接收狀態。圖7是數據接收程序。

圖6　數據接收程序

2.3.4斷開連接

在實際運行過程中用戶網絡可能出現網絡變動、網絡堵塞、網絡斷線等多種情況，出現這些情況后根據Socket通信原理原有的連接不能進行通信，PLC客戶端必須重新發起連接，在建立新連接之前必須斷開原有連接，清除原通信Socket，斷開連接使用功能塊FB66。

3 結論

使用Siemens PLC開放式TCP通信可以方便地實現中央空調遠程聯網功能，遠程聯網功能在中央空調系統的遠程維護和能耗管理方面有著重要的實際應用價值。目前遠大非電中央空調遠程聯網使用固定IP 地址較多，聯網容易，但在實際應用中聯網系統受到用戶網絡結構的影響仍存在很多問題，比如動態IP聯網、代理服務器聯網和使用權限登錄的網絡結構聯網，完全由PLC處理存在一定的難度，這些問題需要增加其他聯網設備才能實現。

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[2]西門子公司.使用Open Communication wizard建立開放式ISO-ON-TCP通信.

[3]夏建華.西門子開放式IE通訊在水電站監控系統中的應用[J].可編程控制器與工廠自動化，2007（2）.

[4]崔堅.西門子工業網絡通信技術詳解.

TP3

A

1674-6708（2016）171-0262-03

李宇軒，工程師，研究方向為工業控制總線網絡技術。張曉清，湖南工程學院。