摘 要：文章設(shè)計了單片機和PLC實現(xiàn)串行通信的硬件連接和軟件變成的方法，借助于RS232轉(zhuǎn)RS485電路，將PLC與單片機開發(fā)板進(jìn)行連接，上位機就是單片機，數(shù)據(jù)通過單片機傳送給PLC，從而準(zhǔn)確的控制PLC上三相異步電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，PLC可以對所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，充分的提升了所接收到數(shù)據(jù)的可靠性，之后便會將這些數(shù)據(jù)反饋給單片機，從而實現(xiàn)單片機和PLC相結(jié)合對電機的有效控制。

關(guān)鍵詞：單片機；PLC；通訊系統(tǒng)的實現(xiàn)

1 基于單片機與PLC通訊系統(tǒng)軟件的設(shè)計

1.1 通訊協(xié)議

要想實現(xiàn)基于單片機和PLC的通訊系統(tǒng)，主要是借助于單片機向PLC接收數(shù)據(jù)和下達(dá)命令的功能，通訊協(xié)議則應(yīng)采用命令和響應(yīng)的模式，一幀就是一次通信發(fā)送的一組數(shù)據(jù)，33個字符組成一幀，在這里應(yīng)注意以下幾點內(nèi)容：（1）起始字符應(yīng)用g表示，并且其也占用一個字符；（2）指令主要分為讀和寫兩種類型，文章所采用的為寫指令，其也占用一個字符；（3）采用十六進(jìn)制的ASCII碼來表示目標(biāo)PLC的站地址，在PLC程序中應(yīng)先將其設(shè)定好，并且應(yīng)與單片機保持一致，應(yīng)占用兩個字符；（4）同樣的應(yīng)用十六進(jìn)制的ASCII碼來表示目標(biāo)寄存器的地址，在PLC的內(nèi)部應(yīng)用4個字節(jié)來表示寄存器，這四個字節(jié)分別表示寄存器的類型和號碼，共占用4個字符；（5）十六進(jìn)制的ASCII碼也可以表示要寫入的數(shù)據(jù)，雖然它有16個字節(jié)，但最多只可寫入8個字節(jié)，同時應(yīng)將數(shù)據(jù)區(qū)填滿；（6）BCC校驗碼的作用為檢查傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中是否存在錯誤，保證傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，其占用兩個字符；（7）結(jié)束字符應(yīng)用G表示，其與起始字符一樣，占用一個字符。

在單片機接收到PLC的反饋信息后，無論是立即執(zhí)行開始命令還是結(jié)束命令，它們的字符分別為g和G，此時電動機的狀態(tài)信息就是狀態(tài)信息。文章所采用的PLC的類型為S7-200，其支持多種通訊協(xié)議，比如說點對點接口協(xié)議、多點接口協(xié)議、PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等，其都是支持的，在自由口的通信模式下，S7-200的串行通訊口就會受到相應(yīng)應(yīng)用程序的控制，如果其是出于RUN的方式下，在選擇了自由口這一通信模式后，用戶的程序就會通過接收中斷和傳送中斷來接收指令和發(fā)送指令，此時就實現(xiàn)了用戶程序?qū)νㄐ趴诓僮鞯挠行Э刂啤?/p>

通過寄存器SMB130和SMB30來準(zhǔn)確的設(shè)置PLC的通信參數(shù)，校驗方式、波特率以及數(shù)據(jù)位等參數(shù)都應(yīng)與單片機保持一致，其內(nèi)部的運行流程為：程序開始-設(shè)置通訊端-等待接收-按照相應(yīng)的協(xié)議處理數(shù)據(jù)-檢驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的操作。

1.2 通訊協(xié)議的實現(xiàn)

1.2.1 單片機初始化部分子程序

void init_serialcomm（void）

{SCON=0x50； /*串口工作方式1，允許接收*/

TMOD=0x20； PCON=0x00； /*SMOD=0*/

TH1=0xFD； /*波特率為9.6K*/

TL1=0xFD； IE=0x95； /*開總中斷，開串口中斷， 開外部中斷0，開外部中斷1*/

……}

單片機發(fā)送數(shù)據(jù)的子程序

void send_data（） interrupt 0 using 2

{EX0=0； delay1（4） ； if（KEY==0）

{ for（j=0；j<33；j++）

{SBUF=tab[j] ； /* 將數(shù)據(jù)發(fā)送到串口*/

while（！TI） ； /* 等待串口數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束*/

TI=0； /*復(fù)位串口中斷*/}}

EX0=1；}

單片機接收數(shù)據(jù)子程序

void intcom（） interrupt 4 using 0 /*輸入中斷*/

{EX0=0； EX1=0；

For（i=0；i<21；++）

{If（RI）； RI=0； rc[i]=SBUF；}}

1.2.2 PLC的部分通訊程序

（1）PLC的主程序部分

LD SM0.1

CALL SBR_0：SBR0 //首次掃描調(diào)用初始化程序

LDB=VB134， VB199 // 指令中的站地址與本站地址相符

AB=VB102， 6 //指令類型為寫指令

A M0.0 //BCC校驗碼正確

CALL write：SBR1 // 調(diào)用寫子程序

LD M0.1

CALL verify：SBR3 // 調(diào)用BCC 校驗碼子程序

LD SM0.0

CALL SBR_2：SBR2 //調(diào)用電動機控制子程序

LD SM4.5 //當(dāng)端口空閑時啟動RCV

RCV VB100， 0

（2）PLC的初始化程序

LD SM0.0

MOVB 9， SMB30 //自由口協(xié)議，9600bps，8個數(shù)據(jù)位，無校驗位

LD SM0.0 //RCV指令初始化

MOVB 16#EC， SMB87

MOVB 103， SMB88

MOVB 71， SMB89

MOVW +1000， SMW92

MOVB 35， SMB94

R SM87.2， 1

LD SM0.0

ATCH INT_0：INT0， 23 //接收完成事件連接到中斷程序0

LD SM0.0

ATCH INT_1：INT1， 9 //發(fā)送完成事件連接到中斷程序1

LD SM0.0

ENI

LD SM0.0

MOVB 3， VB199 //將本機站地址裝入寄存器

LD SM0.0

MOVD &VB102， VD149 //裝入地址指針

MOVB 0， VB179 //BCC碼寄存器清零

MOVD &VB156， VD181 //裝入地址指針

MOVB 0， VB180 //BCC校驗碼寄存器清

2 基于單片機與PLC通訊系統(tǒng)硬件的連接

此通訊系統(tǒng)的硬件部分主要由四部分組成，分別為三相異步電動機、S7-200PLC、STC89C52單片機和MAX485接口芯片，在單片機的開發(fā)板上同時集成了MAX485接口芯片和STC89C52單片機，并且在其上面的電平已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成了RS232電平，因此，RS485總線與開發(fā)板就是直接相連的，之后連接PLC，控制電動機主要是依靠PLC上的輸出信號控制繼電器這一功能。

2.1 232/485電平轉(zhuǎn)換電路。由于單片機的通信口采用的為RS232，而PLC采用的則為RS485，它們的電氣規(guī)范是無法較好的相容的，那么就用有中間電路來匹配RS232轉(zhuǎn)RS485，而PLC上的PPI電纜正是這樣一種匹配電纜。在RS232接口上，發(fā)送TXD線和接收RXD線是相互獨立的，接收和發(fā)送的工作也是可以同時進(jìn)行的，因此，應(yīng)將RS232設(shè)計成兩個設(shè)備之間的單獨通訊，對于兩個設(shè)備的聯(lián)接工作并不適用，因此，在它同時進(jìn)行接收和發(fā)送工作時也是不會發(fā)生通訊碰撞的。RS485在其通訊過程中采用的為兩根差分的A線和B線，0和1分別代表其相對的電平，而在同一個時間段是只能由一個設(shè)備來驅(qū)動總線的。作為Maxim公司最新生產(chǎn)的一種使用RS485的接口芯片，MAX485接口芯片的工作環(huán)境為+5V的單一電源，并且其采用的為半雙工的通訊方式。

圖1為PLC與MAX485接口芯片的連接圖，其中DI腳是數(shù)據(jù)輸入引腳，RO腳是數(shù)據(jù)輸出引腳，DE腳是DI腳的使能端，在高電平時選通，而RE腳則是RO腳的使能端，在低電平時有效。A和B兩個腳同時是該芯片的輸入端和輸出端，而在具體確定MAX485接口芯片是該進(jìn)行輸入還是輸出的操作時，則應(yīng)充分的考慮到DE腳和RE腳的電平情況。

通過以上的論述，對基于單片機與PLC通訊系統(tǒng)軟件的設(shè)計以及基于單片機與PLC通訊系統(tǒng)硬件的連接兩個方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。此通訊系統(tǒng)采用的是S7-200PLC和51單片機串行的方式，其采用的為差分接收和平衡驅(qū)動的RS-485的接口標(biāo)準(zhǔn)，具體開發(fā)成本低并且操作簡單等特點，在其實際運行的過程中，具有較強的抗干擾能力，并且性能十分穩(wěn)定。因此，應(yīng)繼續(xù)以此系統(tǒng)為原型，將智能傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用其中，加強其功能，從而使此系統(tǒng)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊漢生.單片機多機通信的Proteus仿真設(shè)計[J].四川兵工學(xué)報，2010.

[2]段玉濤.虛擬PLC硬件仿真系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].廣東工業(yè)大學(xué)，2011.

作者簡介：孫永波（1980-），身份證號：230106198012252014，本科學(xué)歷：電氣自動化專業(yè)，2000年至2014年4月在百威英博哈爾濱啤酒有限公司歷任自動化技術(shù)員，工程師、生產(chǎn)維護主管工作，有較豐富的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計及維護經(jīng)驗。