西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8全年质保
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21：智能模块的地址是如何分配的？
S7-200系统中除了数字量和模拟量I/O扩展模块占用输入/输出地址外，一些智能模块（特殊功能模块）也需要在地址范围中占用地址。这些数据地址被模块用来进行功能控制，一般不直接连接到外部信号。
CP243-2（AS-Interface模块）除了使用IB/QB作为状态和控制字节外，AI和AQ用于AS-Interface从站的地址映射。
22:Step7 - Micro/WIN 的兼容性如何？
目前常见的Micro/WIN版本有V4.0和V3.2。再老的版本，如V2.1，除了用于转化老项目文件，已经没有继续应用的价值。
不同版本的Micro/WIN生成的项目文件不同。高版本的Micro/WIN能够向下兼容低版本软件生成的项目文件；低版本的软件不能打开高版本保存的项目文件。建议用户总是使用新的版本，目前新的版本是Step7 - Micro/WIN V4.0 SP1。
23：通讯口参数如何设置？
缺省情况下，S7-200 CPU的通讯口处于PPI从站模式，地址为2，通讯速率为9.6K。
要更改通讯口的地址或通讯速率，必须在系统块中的Communicaiton Ports（通讯端口）选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。
24：如何设置通讯口参数才能提高网络的运行性能？
假设一个网络中有2号站和10号站作为主站，（10号站的）高地址设置为15。则对于2号站来说，所谓地址间隙就是3到9的范围；对于10号站来说，地址间隙就是11到高站址15的范围，同时还包括0号和1号站。
网络通讯中的主站之间会传递令牌，分时单独控制整个网络上的通讯活动。网络上的所有主站不会同时加入到令牌传递环内，因此必须由某个持有令牌的主站定时查看比自己高的站址是否有新的主站加入。刷新因数指的就是在第几次获得令牌后检查一次高站址。
如果为2号站设置了地址间隙因数3，则在2号站第三次拿到令牌时会检查地址间隙中的一个地址，看是否有新的主站加入。
设置比较大的因数会提高网络的性能（因为无谓的站址检查少了），但会影响新的主站加入的速度。如下设置会使网络的运行性能提高：
1）设置接近实际高站址的高地址
2）使所有主站地址连续排列，这样就不会再进行地址间隙中的新主站检测。
25：如何设置数据保持功能？
数据保持设置定义CPU如何处理各数据区的数据保持任务。在数据保持设置区中选中的就是要“保持”其数据内容的数据区。所谓“保持”就是在CPU断电后再上电，数据区域的内容是否保持断电前的状态。在这里设置的数据保持功能靠如下几种方式实现：
在这里设置的数据保持功能靠CPU内置的超级电容实现，超级电容放电完毕后，如果安装了外插电池（或CPU221/222用的时钟/电池）卡，则电池卡会继续数据保持的电源供电，直到放电完毕数据在断电前被自动写入相应的EEPROM数据区中（如果设置MB0 - MB13为保持）
26：数据保持设置与EEPROM有什么关系？
如果将MB0 - MB13共14个字节范围中的存储单元设置为“保持”，则CPU在断电时会自动将其内容写入到EEPROM的相应区域中，在重新上电后用EEPROM的内容覆盖这些存储区
如果将其他数据区的范围设置为“不保持”，CPU会在重新上电后将EEPROM中数值复制到相应的地址
如果将数据区范围设置为“保持”，如果内置超级电容（＋电池卡）未能成功保持数据，则会将EEPROM的内容覆盖相应的数据区，反之则不覆盖
27：设置的密码分哪几种？
在系统块中设置CPU密码以限制用户对CPU的访问。可以分等级设置密码，给其他人员开放不同等级的权限。
28：设置了CPU密码后，为何看不出密码已经生效？
在系统块中设置了CPU密码并下载后，因为你仍然保持了Micro/WIN与CPU的通讯连接，所以CPU不会对设置密码的Micro/WIN做保护。
要检验密码是否生效，可以：
1）停止Micro/WIN与CPU的通讯一分钟以上
2）关闭Micro/WIN程序，再打开
3）停止CPU的供电，再送电
29：数字量/模拟量有冻结功能吗？
数字量/模拟量输出表规定的是当CPU处于停机（STOP）状态时，数字量输出点或者模拟量输出通道如何操作。
此功能对于一些必须保持动作、运转的设备非常重要。如抱闸，或者一些关键的阀门等，不允许在调试PLC时停止动作，就必须在系统块的输出表中进行设置。
数字量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时数字量输出点保持停机前的状态（是1仍然是1，是0保持为0），同时下面的b.表不起作用 如果未选中，那么选中的输出点会保持ON（1）的状态，未选中的为0。
模拟量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时模拟量输出通道保持停机前的状态，同时下面的表不起作用，未选中时.在下面表中各个规定模拟量输出通道在CPU进入STOP状态时的输出值。
30：数字量输入滤波器是什么作用，该如何设置？
可以为CPU上的数字量输入点选择不同的输入滤波时间。如果输入信号有干扰、噪音，可调整输入滤波时间，滤除干扰，以免误动作。滤波时间可在0.20 ~ 12.8ms的范围中选择几档 。如果滤波时间设定为6.40ms，数字量输入信号的有效电平（高或低）持续时间小于6.4ms时，CPU会忽略它；只有持续时间长于6.4ms时，才有可能识别。
另外：支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能都有效。
引言
兰州石化公司化肥厂大化肥装置1997年建成投产，大多数设备为进口设备。空分装置采用德国林德公司工艺技术和设备，主要为合成氨装置提供合格的氧气和氮气。膨胀机是空分装置的重要设备之一，在生产中是不可缺少的。其主要作用是将来自氮压机二段的氮气经增压机加压，经增压机后冷却器冷却后进入循环换热器。在循环换热器中被冷却到后抽出，然后经过膨胀机前过滤器，快关阀以及膨胀机喷嘴，后推动膨胀机叶轮旋转对外做功，气体温度、压力降低，同时有少量被液化，经分离器分离后，液体部分送到低压塔做为少量回流液。气相部分则进入换热器复热，后进入中压氮总管。两台膨胀机是德国ATLAS COPCO公司生产的离心式压缩机，两台互为备用，一台使用另一台后备。其控制系统由德国西门子（SIEMENS）公司SIMATIC S5 PLC和4台HB控制器等组成，完成了膨胀机监测、控制、逻辑和安全保护等功能。随着使用时间增长，控制系统故障频率也增多，不仅严重影响了正常生产，而且造成了经济、能源浪费和企业效益损失。
1控制系统现状分析
S5系列 PLC是德国西门子公司八十年代推出的小型可编程序控制器，采用结构紧凑的模块化设计，性能可靠。随着使用时间的增长，控制系统各类故障不断出现。软硬故障都出现过，故障产生的原因和部位也较为多样。2001年，我厂设备大检修膨胀机控制系统下电，待上电后，电源、CPU模块、I/O等模块各指示灯正常，输入信号正常但指示不正确，经检查后认为程序出错，取出EPROM，清空RAM中的程序，将EPROM卡插入PLC中，将EPROM卡上的程序拷回PLC，故障消除；曾经出现通讯故障和人机界面MP30-A黑屏现象，西门子公司两次来人处理。至于其它PLC硬件故障较为直观发现，更换模块解决问题。2004年检修后上电，人机界面MP-30黑屏，通过判断人机界面出现问题。寻找该型号产品，此产品已停止生产，无法用其它产品代替，两台膨胀机只好用一台人机界面进行监测和控制。
由于设备出现故障频率增多，维修有一定困难且维修费用也较高，同时要求维修人员具有较高的技术，并且有一定的外语和计算机功底，只有对整个系统了解和熟悉后才能对常见的故障做到判断迅速、排除迅速，并尽可能地降低维修费用，确保系统的正常稳定。另一方面由于产品的不断更新换代，该产品已经停产，配件早已不生产，备件已无法供应,出现问题很难解决。所以对膨胀机控制系统升级改造十分必要。
2 改造方案的确定和实施
针对系统的现状和存在的问题，经过认真分析研究，确定对膨胀机控制系统进行改造。这次改造仍采用西门子高性能成熟的SIMATIC S7-400H（简称S7-400H）产品来替代原有的S5-115U进行对膨胀机控制系统进行改造。将原来用于膨胀机喷嘴调节和防喘振调节的四台HB控制器去掉，改到S7-400H系统中实现，其它功能和操作方式基本不变。现场仪表和操作盘不做任何改动。用两台MP370人机界面代替原MP30-A人机界面。同时增加一台PLC工程师，用于维护和临时修改程序。S7-400H PLC系统采用西门子提供的STEP 7 v5.3 SP3编程软件对其进行编程组态。人机界面MP370采用西门子公司的SIMATIC WinCC6.0 SP3组态软件进行编程组态。
2.1硬件部分
根据可靠性和性能以及I/O点数要求，膨胀机控制系统配置冗余S7-414H一套、MP370人机界面两套、 PLC系统由S7414-2DP的CPU 带2个远程I/O站组成。 同时增加一台PLC工程师，用于维护和临时修改程序。
膨胀机控制系统S7-400H机柜由西门子公司集成，机柜安装在原膨胀机控制柜位置。将原来的信号电缆接在改造后的I/O卡件上。安装好机柜、硬件、接地和通讯电缆等，检查合格后上电。
2.2软件部分
对改造后的S7-400H PLC控制系统进行编程组态，组态包括控制功能和显示功能两部分。
2.2.1控制功能部分
S7-400H PLC系统采用STEP 7 v5.3 SP3编程软件对其控制和逻辑等功能进行编程组态。该控制系统具有原控制系统以下功能：
膨胀机的开停和控制：就地/控制室盘选择开关，选择在控制室还是在就地启动/停止膨胀机。调整膨胀机膨胀量，控制好入塔空气温度，氧气取出量，加工空气量和压力。通过膨胀量来控制主冷液位的高低，转速、喷嘴、防喘振阀控制。膨胀机出入口气体温度、内外轴承温度、油过滤器后的油温正常、出入口气体压力、润滑油进轴承油温、密封气压力、膨胀机轴振动、导流器与膨胀机出口压力差、检查油箱油液位以及油泵运行情况等监测指示功能。
联锁保护功能：系统出现保护性故障时，具有报警、停机功能，轴瓦温度、轴振动轴位移、油系统、密封气系统、出入口气体温度、压力以及转速出现故障等原因报警跳车时，系统会发出报警，并记录报警信息。
辅助系统控制：包括辅助油泵启停控制，油电加热器的控制。
此外，S7-400H PLC增加了S5 PLC无法实现的功能，而这些功能原来由HB控制器实现：
a 喷嘴控制功能
在程序中组态喷嘴调节器[注：HC3402（或HC3452）原来是HB调解器]，完成喷嘴控制功能，组态控制选择方式，手动/自动转换，快开/快关按钮等功能。 开车时对喷嘴开度进行调节。
b防喘振阀控制功能
在程序中组态防喘振调节器[注：HC3405（或HC3455）原来是HB调解器]，该控制器具有：当机组运行时，系统的全手动功能将自动被屏蔽。当机组有运行信号时，系统将自动切换到全自动状态。当机组有信号停止时，系统将自动切换到手动状态，并且输出。当进行紧急放空操作时，系统将自动切换到手动状态，并且输出，同时使得电磁阀失电。此功能于机组极其不稳定的时候才可以应用。当机组处于安全状态时，可以将全自动切换到半自动状态进行人工操作，但当系统进入危险区时半自动将自动被全自动代替。通过调节防喘振调节器来控制膨胀机转速。
2.2.2显示功能部分
改造后人机界面MP370用SIMATIC WinCC6.0 SP3组态软件进行编程组态，该系统运行平稳，功能强大，操作简单。WinCC软件功能更加强大，作为一种全面开放的监控软件，不仅提供数据开放功能，而且集成的Sybase anywhere数据库存储过程动态数据，为以后管理机访问数据库打下基础，同时支持DDE、OLE、OCX、ActiveX、OPC和ODBC等功能 组态非常方便。
WinCC组态软件定义MP370操作面板画面全局功能键和局部功能键。全局功能键始终触发同样的操作，而不管当前显示何种画面，回到所需的画面；局部功能键可以在每个画面中触发不同的操作。WinCC组态了MP370流程图和操作画面，画面包括：主画面，A透平画面， B透平画面，启动条件画面，启动准备画面，工艺过程值画面，防喘振控制画面，喷嘴调节画面，回温画面，停车信息画面，报警信息画面，轴温画面，油路及密封气画面，A/B气路画面，A/B 油路画面，A/B过程值画面，A/B联锁设定点画面，A/B防喘振曲线画面，回温启停操作和启动过程值画面等。
PLC工程师站通过工业以太网与S7-400H PLC通讯,连续不断的从生产过程中获得大量的信息，并及时为工艺操作人员显示设备状态，提供彩色画面详图、棒图、曲线图、报警表、以及动态流程图，因此操作人员可以通过上述画面检查各种信号的详细情况，修改设定值、改变操作方式，从而起到指导实时操作和控制的作用。
2.3联机调试
当完成硬件安装，控制柜接线和软件编程组态工作后，对系统功能进行调试，检查控制功能和逻辑，联锁保护等功能是否和原来一样。调试合格后，做好系统程序和用户程序备份，交付生产使用。
3 改造后控制系统的优点
3.1 SIMATIC S7-400H的特点
SIMATIC S7-400H除了具有S5系统的全部优点外，还具有以下优点：采用了新的系统和软件，CPU按级别分类均向上兼容，封闭结构的模板设计，提高在恶劣环境下运行的适应能力。方便的信号模板接口，模板结构紧凑，元件高度集中。优的通讯和网络接口，良好的用户界面。可自由选择模板的插槽。可以不使用冷却风扇，非分段机架中的多重计算。模板安装非常简便，背板总线集成在机架内，方便、机械式的模板更换经过现场考验的连接系统，TOP连接，规定的安装深度和没有槽位规则。如果用户需要比中央控制器更多的功能，S7-400可以扩展。高速指令处理，用户友好的参数设置，用户友好的操作员控制和监视功能（HMI），CPU的终端功能和自测试智能诊断系统连续地监视系统功能并记录错误和系统的特殊事件。
3.2改造前后控制系统比较：
改造前S5-115U结构配置简图如图1所示
改造后S7-400H结构配置简图如图2所示
和原控制系统比较，改造后的控制系统具有以下优势：
3.2.1硬件体积比S5设计体积小，槽位配置灵活节约空间，安装方便灵活。
3.2.2 可靠稳定性更强：改造后S7-400H系统是冗余的，克服了原来控制系统单机运行的缺陷。
3.2.3 通讯速度快：由于采用了S 7 - 4 0 0H 的PLC，两个远程I/O站与 PLC主站之间通过Profibus DP相连，PLC和人机界面MP370以及PLC工程师站采用工业以太网，数据传输速度快。
3.2.4 应用灵活，编程方便，维护简单：改造后的系统增加上位PLC工程师站，便于监控、维护和修改程序。由于PLC工程师站可以监视和检测硬件、通讯等状态，可以迅速了解故障，及时解除故障。
3.2.5 备件更换方便：S7-400H PLC 及MP370 是西门子新一代产品，是目前及将来的主流控制元器件。
3.2.6由于S5 同S7 的产品是西门子升级换代的产品，其硬件的接线有相近性，可节省配线周期，其软件有相通性，可节省大量的调试周期。
3.2.7 将手动调节器HIC3402/3452，防喘振调节器HIC3405/3455改到S7-400H系统中控制，去掉原来的四个调节器，充分发挥了S7-400H系统的优势，同时节约投资费用。
4 结束语
膨胀机控制系统于2006年7月改造投用，取得了良好效果：系统可靠稳定运行，设备故障降低，设备维护成本降低，且消除了停产的风险（缺备件），提高了生产的自动化程度。
因此，通过膨胀机控制系统的升级改造，对于正常生产缺少备件的用户来说，S 5 升级S 7 是一种切实可行的方法，值得借鉴。
1 引言
医药小丸包衣制粒机是用于实验室或小批量生产小丸颗粒的制药设备。由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改;同时由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，因此可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用西门子S7-200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件 的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。
2 小丸包衣制粒机系统组成
小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。药粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向上流过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能完全充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，因而能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制药过程。
图1 小丸包衣制粒机系统组成
3 系统主要控制要求
小丸包衣制粒机操作的基本控制要求包括五个方面。
(1) 产品温度控制
通过控制进风温度来控制产品温度。进风温度控制精度为±3℃，产品温度控制精度为±2℃。
(2) 进风风量的控制
控制精度为±40m3/h。
(3) 雾化压力的控制
即喷液装置喷射压力的控制，控制精度为±0.1bar。
(4) 密封压力的控制
产品容器必须与扩展仓密封，形成一个密闭的流化床反应器。采用油压装置进行密封，密封压力在35-70bar之间。
(5) 滤袋的抖动控制
抖动有单滤袋抖动和双滤袋抖动，有手动抖袋和自动抖袋。
4 控制方案的选择
4.1 两种不同方案的比较
小丸包衣制粒机的改进有两种方案可供选择，见表1:
在满足控制要求的前提下，控制系统硬件设备的选择应该追求佳的性能价格比。由于该机器的使用频率不高，平均每月一次，同时环境良好，因此采用PC+PLC的控制方案。当机器不用时，PC机可作它用。换句话说，利用公用PC机即可作人机界面。
4.2 PLC硬件配置
根据前面对控制系统的要求，选用西门子S7-200系列PLC。S7-200系列PLC体积小，重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以满足上述控制要求。
4.3 人机界面组态软件
组态软件选择北京亚控公司的组态王6.05。这是一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。组态王使用简单，适合各种简单和复杂的任务。只需要进行填表式操作，即可生成适合于用户的“监控和数据采集系统”，可有效用于控制自动化过程, 组态王6.05版是在bbbbbbs2000的平台上运行的，因此选用组态王是较为完善和方便的选择。整个控制系统的构成如图2所示:
图2 控制系统的构成
5 系统硬件设计
控制系统选用西门子S7-200系列PLC，选用了中央处理单元模块CPU224、数字量扩展模块EM223、模拟量输入模块EM231、模拟量输出模EM232、模拟量输入输出模块EM235。其中的中央处理单元模块CPU224外部接线图如图3所示、输入输出地址分配如表2所示。
图3 PLC外部接线图
图4 主程序框图
6 系统软件设计
6.1 PLC程序设计
主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。由于篇幅所限，各子程序框图在此从略。
6.2 人机界面组态
组态软件选择北京亚控公司的基于bbbbbbS2000平台的工业控制组态软件“组态王”6.05版。只需要进行正常通信设置和填表式操作即可完成人机界面组态。运行组态画面程序和PLC用户程序，根据小丸机操作的顺序功能，点击组态画面上的各个按钮，通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。组态画面设计了设备控制、过程控制、过程参数等画面。其中设备控制画面如图5所示。
图5 设备控制画面
7 结束语
由于S7-200系列PLC具有体积小、系统集成度高(电源、主机、机架、开关量输入输出等功能集成一体)、配置灵活、接线简单、安装方便、抗干扰性强等特点，同时与同性能的产品相比，很好的满足了此次系统改造经济上技术上的要求。新系统人机界面友好(全中文界面)，操作简单快捷，运行可靠稳定，受到广大用户的好评。
