隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)的廣泛應(yīng)用控制局域網(wǎng)絡(luò)也深入應(yīng)用到各行各業(yè)之中現(xiàn)行的諸多控制系統(tǒng)若采用單機(jī)控制方式已越來越難以滿足設(shè)備控制的要求因?yàn)橥覀兯刂频脑O(shè)備只是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)基本單元它既需要外部輸入一些必要的信息同時(shí)也需要向外部輸出自身的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)所有這些都要求我們采用控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將眾多設(shè)備有機(jī)地連成一體以保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行目前在我國應(yīng)用的現(xiàn)場總線中RS-485/RS-422 使用最為普遍當(dāng)用戶要將基于標(biāo)準(zhǔn)的RS-232 接口設(shè)備如PC 機(jī)連接至由RS-485/RS-422 構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)則必須作RS-232和RS-485/RS-422之間的電平轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)的做法是在設(shè)備內(nèi)擴(kuò)展一個(gè)通訊適配卡由通訊適配卡實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換內(nèi)部主機(jī)再通過并行總線讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)顯然這種設(shè)計(jì)方法存在下列缺點(diǎn)
Ａ．由于適配卡是基于某一種總線標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展的而不是基于RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)所以其應(yīng)用范圍受到限制只能一種適配卡適用一種總線如ISA 適配卡不可能插入STD總線或用戶自定義的總線其通用性較差
Ｂ．雖然實(shí)現(xiàn)的僅僅是電平轉(zhuǎn)換但是由于需要考慮與擴(kuò)展總線的接口和增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的UART 并且需要占用系統(tǒng)的其它寶貴資源使硬件和軟件變得過于復(fù)雜
Ｃ．復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)大大增加了元器件的數(shù)目和電路板面使適配卡的成本過高
Ｄ．由于采用內(nèi)置插卡方式使變更通信方式比較麻煩如將半雙工通信方式設(shè)置為全雙工方式等另外維修和測試也比較麻煩
Ｅ．對于現(xiàn)有的基于RS-232的設(shè)備在無法變動(dòng)系統(tǒng)軟件和硬件的情況下顯然適配卡無法將這些設(shè)備連成基于RS-485或RS-422通信網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)為了克服上述缺點(diǎn)同時(shí)考慮到RS-232 接口的自身特點(diǎn)我們設(shè)計(jì)了一種小巧的無須外部供電的智能收發(fā)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)RS-232和RS-485/RS-422之間的a電平轉(zhuǎn)換
2. 功能描述及結(jié)構(gòu)框圖
本智能轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)獨(dú)立的電平轉(zhuǎn)換控制器涉及線上取電發(fā)送和接收狀態(tài)的智能切換通信方式設(shè)置RS-232電平與RS-485/RS-422電平之間的轉(zhuǎn)換等方面具體描述如下
Ａ．從RS-232接口上取電
由于不采用外部供電方式則必須從RS-232接口線取電為內(nèi)部元器件供電我們知道標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口定義中TXD RTS和DTR是RS-232電平輸出設(shè)計(jì)一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器從這些信號上能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供一定的電源功率．
Ｂ．低功耗微處理器
微處理器通過監(jiān)測TXD信號的變化決定是否允許數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收另外有關(guān)通信方式波特率和半/雙工工作方式選擇也是通過TXD 信號或I/O 口來設(shè)定的
Ｃ．RS-232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換
Ｄ．RS-485/RS-422電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)

為了滿足日益增長的產(chǎn)量需求，國內(nèi)冰淇淋生產(chǎn)商決定將使用了20多年的Simatic S5系統(tǒng)全面升級為Simatic PCS 7系統(tǒng)，同時(shí)增加一條年產(chǎn)量為12萬噸的混料生產(chǎn)線?；陂L期合作和品牌信賴，用戶選用了西門子TIA全集成自動(dòng)化解決方案，并由上海西門子工業(yè)自動(dòng)化有限公司（SIAS）的工程師們完成了全部實(shí)施工作。整個(gè)工程真正的實(shí)現(xiàn)了零停機(jī)無干擾遷移，在保持現(xiàn)有產(chǎn)量的前提下盡可能地加快改造進(jìn)度，降低了改造風(fēng)險(xiǎn)及成本。

炎炎夏日，美味的冰淇淋為我們帶來了冰爽和味覺上的雙重體驗(yàn)，提到冰淇淋，誰能想到西門子為國內(nèi)某冰淇淋生產(chǎn)商提供的混料生產(chǎn)線已經(jīng)使用了20多年。

冰淇淋的生產(chǎn)工藝主要分為混料及包裝兩大部分：混料可按次序分為原料預(yù)混、巴氏殺菌、均質(zhì)、老化等過程；包裝也可細(xì)分為灌裝成型、冷凍、裝箱、檢測等。其中混料車間是將各種原料按配方計(jì)算后，根據(jù)加工工藝要求按順序?qū)⑵浠旌?，所以混料過程直接影響到冰淇淋的口味。國內(nèi)某冰淇淋生產(chǎn)商工廠里的混料車間在20年前剛剛建立的時(shí)候就與西門子合作，選用的是當(dāng)時(shí)的西門子Simatic S5自動(dòng)化系統(tǒng)。20余年間，在西門子工程師們的呵護(hù)下，該系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行，源源不斷的冰淇淋持續(xù)為炎炎酷暑帶來一絲清涼。

隨著技術(shù)的不斷更新，在冰淇淋越來越熱銷的今天，該用戶決定將20多年前的Simatic S5老系統(tǒng)升級為新的Simatic PCS 7系統(tǒng)。除了改造原來的系統(tǒng)外，用戶又添加了一條新的生產(chǎn)線，同樣選擇了西門子的全集成自動(dòng)化（Total Integrated Automation，簡稱TIA）系統(tǒng)解決方案。整個(gè)項(xiàng)目包括Simatic PCS 7 V8.0、ET200M I/O、Sivacon S8低壓控制柜、Sinamics MM440 變頻器、AS-i 控制模塊等產(chǎn)品。本次西門子不僅提供TIA的解決方案，同時(shí)整個(gè)工程還由技術(shù)實(shí)力深厚的上海西門子工業(yè)自動(dòng)化有限公司（SIAS）實(shí)施。

混料車間的主要設(shè)備包括：預(yù)混料罐、混料罐、巴氏殺菌消毒機(jī)、老化罐、糖罐、椰子油罐及凝凍機(jī)等設(shè)備，對于這樣的生產(chǎn)線，控制系統(tǒng)的整體升級并不是一個(gè)“小手術(shù)"，相當(dāng)于為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)換了一套中樞神經(jīng)。但是用戶的生產(chǎn)線非常緊張，并不想因?yàn)楦鼡Q系統(tǒng)而影響了生產(chǎn)效率，這使得項(xiàng)目實(shí)施面臨從未有過的嚴(yán)峻考驗(yàn)。西門子SIAS工程師并沒有因此妥協(xié)，在清楚了解生產(chǎn)線的排班后，發(fā)現(xiàn)冰淇淋混料過程中會(huì)生產(chǎn)多種口味，每次更換配方時(shí)需要停機(jī)，清洗產(chǎn)線，西門子工程師因此有了一個(gè)靈感，想出一套遷移方案，先在模擬環(huán)境下完成系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作，然后利用生產(chǎn)線的停機(jī)時(shí)間分步完成整個(gè)系統(tǒng)的遷移。

改造中有眾多的現(xiàn)場控制箱、大量的現(xiàn)場信號接線，原混料生產(chǎn)線用的是西門子Simatic S5系統(tǒng)，西門子工程師對整個(gè)系統(tǒng)了如指掌，為系統(tǒng)的順利遷移提供了有利保障。就這樣工程師們深扎在用戶工廠，在老生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的同時(shí)，工程師們在虛擬環(huán)境下將新系統(tǒng)模擬好，為了確保一次性切換成功，不給生產(chǎn)帶來影響，工程師們花了3個(gè)多月的時(shí)間為系統(tǒng)遷移做準(zhǔn)備，當(dāng)一切就緒時(shí)，激動(dòng)人心的時(shí)刻來臨了，“移植手術(shù)"正式啟動(dòng)。

按照工廠的排班時(shí)間安排，每周大概有四五個(gè)小時(shí)用來完成生產(chǎn)線的清掃工作，工程師們寸步不離的守在工廠里，一旦生產(chǎn)線停機(jī)就開始遷移工作，最終利用一周中產(chǎn)線清洗過程中的碎片時(shí)間，完成了對整個(gè)系統(tǒng)的遷移。所有的調(diào)試一次性成功，沒有對生產(chǎn)造成任何影響，真正的做到了零停機(jī)的無擾切換，保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

除了對老生產(chǎn)線的升級改造外，為了滿足日益增長的產(chǎn)量需求，用戶還新增了一條12萬噸的混料生產(chǎn)線。新生產(chǎn)線控制系統(tǒng)同樣采用了西門子新的Simatic PCS 7 V8.0，系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的平臺(tái)，所有軟件也都全部集成在Simatic程序管理器下，軟硬件的平臺(tái)化設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)。

工程師們還在系統(tǒng)中添加了許多功能塊，使得編程更加輕松、方便和人性化，避免了變量的重復(fù)輸入，簡化操作步驟的同時(shí)，也增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)，形成了集中、友好的人機(jī)界面?；跇?biāo)準(zhǔn)的Simatic軟件和硬件組件，確保了系統(tǒng)高度的可靠性和穩(wěn)定性。比如混料系統(tǒng)中重要的配方管理，以前都是排班主管將配方打印出來，操作工按要求進(jìn)行人為的更改，配方就好比做飯，難免會(huì)因?yàn)閭€(gè)人因素造成口味的偏差。但新系統(tǒng)的配方管理可以實(shí)現(xiàn)全電子化操作，每個(gè)配方都形成了標(biāo)準(zhǔn)，能夠保證配方調(diào)整時(shí)準(zhǔn)確無誤，操作更加規(guī)范。人性化的設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在將原來的表格化菜單變成現(xiàn)在的圖形化界面，可以真正的實(shí)現(xiàn)傻瓜式操作，減少了因操作人員人為因素造成的失誤。

由于食品安全是重中之重，以前為了追蹤生產(chǎn)數(shù)據(jù)，需要工人用紙筆記錄，不僅記錄起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易出錯(cuò)，而且也不利于查找。Simatic PCS 7是基于全集成自動(dòng)化理念的系統(tǒng)，其集成的核心是統(tǒng)一的過程數(shù)據(jù)庫和的數(shù)據(jù)庫管理軟件，所有的系統(tǒng)信息都存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫中而且只需輸入一次，這樣就大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性和信息的準(zhǔn)確性，從而減少了對相應(yīng)操作的反應(yīng)時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期。另外，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)的追蹤更加方便，用戶可以自由設(shè)置數(shù)據(jù)可追溯的時(shí)間，當(dāng)需要查詢時(shí)，通過電子查檔就可以完成，大大減少了人力成本，提供工作效率，全無紙化的準(zhǔn)確追蹤，充分的體現(xiàn)了自動(dòng)化帶來的優(yōu)勢。