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(xié)議；Profinet工業(yè)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(tǒng)的互聯網+企業(yè)，遠大所有的機組都通過遠程聯網進行監(jiān)控和維護，因此遠程聯網功能是機組控制系統(tǒng)必備的功能。Siemens Profinet工業(yè)以太網具有強大的網絡通信功能，不但在系統(tǒng)集成方面具有很大的優(yōu)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(tǒng)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(yè)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(tǒng)可以方便地實現遠程聯網。

1 系統(tǒng)網絡結構設計

溴化鋰非電中央空調控制系統(tǒng)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(jié)。從站部分控制水系統(tǒng)運行，包括水系統(tǒng)泵的啟停、頻率調節(jié)、故障處理、流量采集和水質處理等。非電中央空調控制系統(tǒng)設計主要考慮運行的可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力，因此主從站系統(tǒng)通信采用Profinet工業(yè)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(tǒng)網絡結構。

圖1　控制系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)功能塊SFB104設置IP地址，使用SFB104系統(tǒng)功能塊設置IP地址時必須在硬件組態(tài)中選中“使用不同方法獲得IP地址”。使用SFB104系統(tǒng)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(jié)類型，圖3是系統(tǒng)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(tài)和錯誤狀態(tài)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(tài)，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(fā)送

通信連接標志建立之后，啟動數據發(fā)送過程，數據發(fā)送調用功能塊FB63。FB63功能塊使用脈沖上升沿啟動發(fā)送過程，同時功能塊提供了發(fā)送完成標志、正在發(fā)送標志、發(fā)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(fā)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(fā)送過程每10秒發(fā)送一次，通過檢測BUSY標志判斷是否發(fā)送完成，由于數據是連續(xù)發(fā)送的，程序中可以不使用發(fā)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(fā)送成功之后開始準備接收遠程服務器發(fā)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(tài)。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(tài)。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(fā)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(tǒng)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(tǒng)受到用戶網絡結構的影響仍存在很多問題，比如動態(tài)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.

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[4]崔堅.西門子工業(yè)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(yè)控制總線網絡技術。張曉清，湖南工程學院。