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(lái)越難以滿(mǎn)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(guó)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線中RS-485/RS-422 使用最為普遍當(dāng)用戶(hù)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(guò)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(hù)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(guò)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(guò)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(cè)試也比較麻煩
Ｅ．對(duì)于現(xiàn)有的基于RS-232的設(shè)備在無(wú)法變動(dòng)系統(tǒng)軟件和硬件的情況下顯然適配卡無(wú)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?cè)O(shè)計(jì)了一種小巧的無(wú)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(hào)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(guò)監(jiān)測(cè)TXD信號(hào)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(guò)TXD 信號(hào)或I/O 口來(lái)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(mǎn)足日益增長(zhǎng)的產(chǎn)量需求,，國(guó)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(jí)為Simatic PCS 7系統(tǒng)，同時(shí)增加一條年產(chǎn)量為12萬(wàn)噸的混料生產(chǎn)線,?；陂L(zhǎng)期合作和品牌信賴(lài)，用戶(hù)選用了西門(mén)子TIA全集成自動(dòng)化解決方案,，并由上海西門(mén)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(wú)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(lái)了冰爽和味覺(jué)上的雙重體驗(yàn),，提到冰淇淋,，誰(shuí)能想到西門(mén)子為國(guó)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(guò)程,；包裝也可細(xì)分為灌裝成型、冷凍,、裝箱,、檢測(cè)等。其中混料車(chē)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(guò)程直接影響到冰淇淋的口味。國(guó)內(nèi)某冰淇淋生產(chǎn)商工廠里的混料車(chē)間在20年前剛剛建立的時(shí)候就與西門(mén)子合作,，選用的是當(dāng)時(shí)的西門(mén)子Simatic S5自動(dòng)化系統(tǒng),。20余年間，在西門(mén)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(lái)一絲清涼,。

隨著技術(shù)的不斷更新，在冰淇淋越來(lái)越熱銷(xiāo)的今天,，該用戶(hù)決定將20多年前的Simatic S5老系統(tǒng)升級(jí)為新的Simatic PCS 7系統(tǒng),。除了改造原來(lái)的系統(tǒng)外，用戶(hù)又添加了一條新的生產(chǎn)線,，同樣選擇了西門(mén)子的全集成自動(dòng)化（Total Integrated Automation,，簡(jiǎn)稱(chēng)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(mén)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(mén)子工業(yè)自動(dòng)化有限公司（SIAS）實(shí)施,。

混料車(chē)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(duì)于這樣的生產(chǎn)線,，控制系統(tǒng)的整體升級(jí)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(hù)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(guò)的嚴(yán)峻考驗(yàn),。西門(mén)子SIAS工程師并沒(méi)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(guò)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(mén)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(chǎng)控制箱,、大量的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接線，原混料生產(chǎn)線用的是西門(mén)子Simatic S5系統(tǒng),，西門(mén)子工程師對(duì)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(hù)工廠，在老生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的同時(shí),，工程師們?cè)谔摂M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(lái)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(lái)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(lái)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(kāi)始遷移工作，最終利用一周中產(chǎn)線清洗過(guò)程中的碎片時(shí)間,，完成了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遷移,。所有的調(diào)試一次性成功，沒(méi)有對(duì)生產(chǎn)造成任何影響,，真正的做到了零停機(jī)的無(wú)擾切換,，保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

除了對(duì)老生產(chǎn)線的升級(jí)改造外,，為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的產(chǎn)量需求,，用戶(hù)還新增了一條12萬(wàn)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(mén)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(jiǎn)化操作步驟的同時(shí),，也增強(qiáng)了用戶(hù)體驗(yàn)，形成了集中,、友好的人機(jī)界面,。基于標(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(lái)，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(wú)誤，操作更加規(guī)范,。人性化的設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在將原來(lái)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(lái)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(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)和的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(duì)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(kù)讓生產(chǎn)數(shù)據(jù)的追蹤更加方便，用戶(hù)可以自由設(shè)置數(shù)據(jù)可追溯的時(shí)間,，當(dāng)需要查詢(xún)時(shí),，通過(guò)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(wú)紙化的準(zhǔn)確追蹤，充分的體現(xiàn)了自動(dòng)化帶來(lái)的優(yōu)勢(shì),。