实践升级，生产线焕新颜

啤酒灌装线卸箱机电气控制系统升级实践——以皖南电机为例

北京绿创生态科技有限公司 关冲

摘要：本文以皖南电机生产的啤酒灌装线卸箱机为例，详细介绍了将电气控制系统从西门子S5升级至S7的改造过程。文章重点阐述了硬件升级的具体模块、编程难题的解决策略、AS-i总线的寻址技巧以及格雷码转换程序的设计思路。

关键词：西门子S5与S7、PLC、AS-i总线及格雷码

自1998年购入德国KRONES公司生产的3.2万瓶/小时啤酒灌装线以来，我公司一直使用该设备，其中卸箱机具备3.6万瓶/小时的产能。经过多年稳定运行，卸箱机采用西门子S5-115U系列PLC控制，性能可靠。然而，去年5月PLC出现故障，导致生产线停工。

一、卸箱机功能与结构分析

卸箱机由输瓶装置、输箱装置、抓瓶装置、双四连杆机构、机架、气动装置和电气控制系统等组成。当塑料箱子通过输箱带时，止箱汽缸上升固定箱子，分箱汽缸带动分箱架子分开箱子，每个瓶子对准抓瓶装置。抓瓶装置下降抓取瓶子，然后上升至输瓶台。空箱继续移动，满箱再次通过，每次卸下6个瓶子，每箱24个，共计144个瓶子。

机械部分简单，每年更换易损件，运行良好。电气部分由两台同步电机驱动双四连杆机构，编码器确保电机同步运行。止箱、分箱及每个汽缸的动作均依赖于编码器数值，因此编码器数值至关重要。

二、改造思路与实施过程

由于PLC故障，公司决定升级改造卸箱机，将控制系统升级为S7-300。升级分为硬件和软件两部分。

1、硬件升级改造

硬件包括电源模块、CPU主模块、AS-i通讯模块及数字量输入输出模块。升级替换模块见表一。

表一

模块名称 | S5模块型号 | S7模块型号

--- | --- | ---

底板（rack） | 6ES5-700-2LA12 | 6ES7 390-1AF30-0AA0

电源（power） | 6ES5—951—7ND21 | 6ES7 307-1EA01-0AA0

CPU | 6ES5—943—7UB11 | 6ES7 314-6CF01-0AB0

AS—I模块 | CP2430 | 6ES7 342_2AH01-0XA0

输入模块（input） | 6ES5—430—7LA12 | SM 321 DI32×DC24V

输出模块（out） | 6ES5—451—7LA12 | SM 322 DO32×DC24V

2、软件升级改造

S5系列PLC编程软件在MS-doc系统下运行，与S7-200、300的语句截然不同，直接转换困难。难点包括：

（1）块的处理：S5程序由组织块BO、功能块PC、数据块DB和程序块PB组成。必须理解每个块的功能、性质和使用方法，并将其转换为S7程序。

（2）语句的处理：相同功能的S5和S7语句可直接复制；相似功能的语句，如S5中的LPY13（读第13个字节的数值）在S7中对应为LIB13，只需确保功能相同。

（3）AS-i总线地址对应关系：通过分析源程序和现场器件地址，找出规律和对应顺序。每路总线带31个站，每个站带四位地址，对应关系如图表三所示。

（4）数值转换：格雷码编码器必须转换为二进制码，再转换为十进制码进行比对。以双字1011010011111101为例，转换步骤见表四。

表四（省略）

三、改造时间及效果

1、改造时间：5月20日决定升级改造，6月10日成功交付车间使用，共计20天。

2、改造效果：

（1）卸箱机性能：改造后的卸箱机功能更实用，操作更便捷，减少停机时间。

（2）备件管理：S7-300系列卡件市面丰富，备件成本降低。

（3）节约资金：比更换S5器件节约资金8万元。