溴化锂非电中央空调远程联网实现方法

李宇轩，张晓清

1.远大空调有限公司，湖南长沙 410138 2.湖南工程学院，湖南湘潭 411101

溴化锂非电中央空调远程联网实现方法

李宇轩1，张晓清2

1.远大空调有限公司，湖南长沙 410138 2.湖南工程学院，湖南湘潭 411101

本文详细介绍了采用Siemens S7-300系列控制器的非电中央中央空调机组实现远程联网的设计方法

非电中央空调；TCP/IP协议；Profinet工业以太网

远大空调是最早采用因特网联网进行售后服务的中央空调厂家，也是最早建立物联网系统的互联网+企业，远大所有的机组都通过远程联网进行监控和维护，因此远程联网功能是机组控制系统必备的功能。Siemens Profinet工业以太网具有强大的网络通信功能，不但在系统集成方面具有很大的优势，同时由于Profinet网络还支持开放式TCP/IP通信功能，因此可以方便地实现与第三方设备通信。远大中央空调主机控制系统采用S7-300系列PLC作为主控制器，CPU315-2PN/DP提供了2个PN口，既可以实现Profinet工业以太网实时通信功能，同时还具备开放式TCP/IP通信功能，因此控制系统可以方便地实现远程联网。

1 系统网络结构设计

溴化锂非电中央空调控制系统包括主站部分和从站部分。主站部分控制中央空调主机运行，实现空调负荷调节。从站部分控制水系统运行，包括水系统泵的启停、频率调节、故障处理、流量采集和水质处理等。非电中央空调控制系统设计主要考虑运行的可靠性、稳定性和抗干扰能力，因此主从站系统通信采用Profinet工业以太网。主站CPU为CPU315-2PN/DP，一个PN口用于从站通信，另一个PN口用于远程联网，DP口用于触摸屏通信。从站通信接口模块选用ET200S-IM151。图1为控制系统网络结构。

图1　控制系统网络结构

2 开放式TCP/IP通信过程实现

2.1通信过程

采用开放式TCP/IP实现远程联网包括IP地址设置、Socket通信连接建立、数据发送过程、数据接收过程和Socket通信连接断开等几个过程。IP地址设置是将主站CPU IP地址和用户网络IP地址设置成同一网段，同时Profinet从站IP地址也必须和主站CPU IP地址在同一网段，IP地址设置可以使用系统功能块SFB104实现，也可以使用Siemens公司专用软件实现。CPU建

图2　PLC开放式TCP/IP通信过程

2.2IP地址设置方法

2.2.1数据块定义

Siemens PLC 高版本CPU支持使用系统功能块SFB104设置IP地址，使用SFB104系统功能块设置IP地址时必须在硬件组态中选中“使用不同方法获得IP地址”。使用SFB104系统功能块最重要的步骤是按要求建立配置数据块，配置数据块结构包括数据块头部和IP地址设置数据，是结构体类型数据。数据块顶层定义为结构类型，数据包括子域数据类型、子域ID、子域数量和子域数据结构。子域数据类型为整型，数据值为0，子域ID为整型，数值为0，子域数量为整型，数值为1，子域数据定义为结构体类型。子域结构体中的定义为用户IP地址、子网掩码和网关地址，数据类型为字节类型，图3是系统功能块SFB104背景数据块数据结构。在IPv4通信网络中，子域结构体中的ID数值为30，数据长度为18，模式为1，表示数据永久生效。

图3　SFB104配置IP地址数据块结构

2.2.2程序实现

SFB104背景数据块中的IP地址参数通过触摸屏设置，程序块OB1调用SFB104更改PN口IP地址。功能块SFB104中的参数REQ用来启动IP地址更改，上升沿有效。参数LADDR是网络接口诊断地址，地址值在硬件配置时自动分配，数值为#7FE。CONF_DB是配置数据块接口参数，要设置的IP地址、子网掩码、网关地址等参数都存储在此数据块中。标志参数中包括完成标志、正在更改IP标志、出错标志、参数状态和错误状态等。程序调用SFB104更改IP地址时通过触摸屏按键启动，更改IP过程中CPU和从站模块会出现短暂的报错，但不影响CPU运行。图4是功能块调用程序。

表1　UDT65结构参数定义

图4　程序调用SFB104

2.3通信过程实现

2.3.1建立连接

TCP/IP网络编程必须使用Socket，Siemens PLC实现开放式TCP/IP通信使用功能块FB65负责建立Socket，并建立PLC客户端和服务器之间的通信连接。使用功能块FB65前必须建立一个UDT65数据结构，用于说明建立的连接的属性，表1是UDT65结构参数定义。功能块FB65使用上升沿启动远程连接过程，参数ID必须与UDT65中指定的参数一致，DONE参数表示连接是否建立完成，BUSY参数表示正在建立连接，ERROR参数和STATUS参数可以查看错误和参数状态，连接参数CONNECT是包含UDT65数据结构的数据块（表1）。图5是调用FB65建立连接的程序。

图5　调用FB65建立连接

2.3.2数据发送

通信连接标志建立之后，启动数据发送过程，数据发送调用功能块FB63。FB63功能块使用脉冲上升沿启动发送过程，同时功能块提供了发送完成标志、正在发送标志、发送错误标志。FB63功能块的接口参数中ID必须和连接参数中的ID相同，数据长度参数是功能块一次性发送数据的总长度，不能超过CPU类型允许的数据长度。功能块的接口参数DATA是ANY类新的参数，可以使用此类型定义数据接口地址和传送数据长度。使用功能块进行数据发送过程每10秒发送一次，通过检测BUSY标志判断是否发送完成，由于数据是连续发送的，程序中可以不使用发送完成标志和错误标志。图6是数据接收程序。

图6　数据接收程序

2.3.3数据接收

数据发送成功之后开始准备接收远程服务器发送的数据，数据接收调用功能块FB64。FB64功能块使用ON标志沿启动接收过程，可以使程序始终处于接收状态。FB64功能块提供的接收完成标志NDR、正在接收标志BUSY、接收错误标志ERROR。FB64功能块的接口参数中ID必须和连接参数中的ID相同，接收数据长度参数是功能块接收数据的总长度，功能块的接口参数DATA是ANY类新的参数，可以使用此类型定义接收数据地址接口和接收数据长度。在接收过程中通过检测标志判断接收状态。图7是数据接收程序。

图6　数据接收程序

2.3.4断开连接

在实际运行过程中用户网络可能出现网络变动、网络堵塞、网络断线等多种情况，出现这些情况后根据Socket通信原理原有的连接不能进行通信，PLC客户端必须重新发起连接，在建立新连接之前必须断开原有连接，清除原通信Socket，断开连接使用功能块FB66。

3 结论

使用Siemens PLC开放式TCP通信可以方便地实现中央空调远程联网功能，远程联网功能在中央空调系统的远程维护和能耗管理方面有着重要的实际应用价值。目前远大非电中央空调远程联网使用固定IP 地址较多，联网容易，但在实际应用中联网系统受到用户网络结构的影响仍存在很多问题，比如动态IP联网、代理服务器联网和使用权限登录的网络结构联网，完全由PLC处理存在一定的难度，这些问题需要增加其他联网设备才能实现。

[1]西门子公司.SIEMENS SIMATIC S7 高级编程.

[2]西门子公司.使用Open Communication wizard建立开放式ISO-ON-TCP通信.

[3]夏建华.西门子开放式IE通讯在水电站监控系统中的应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2007（2）.

[4]崔坚.西门子工业网络通信技术详解.

TP3

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1674-6708（2016）171-0262-03

李宇轩，工程师，研究方向为工业控制总线网络技术。张晓清，湖南工程学院。