張海莉

（徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校機(jī)電工程系，江蘇 徐州 221004）

基于S7-200PLC的自由端口通信

張海莉

（徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校機(jī)電工程系，江蘇 徐州 221004）

S7-200PLC是西門子公司開發(fā)的一種微型可編程控制器，它除了具有編程簡單、功能強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)還具有滿足通信和網(wǎng)絡(luò)需求的功能，此外它還擁有通信端口、通信電纜及通信卡等部件，通過制定內(nèi)部通信協(xié)議，從而與外部的其它設(shè)備進(jìn)行通訊，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。文章詳細(xì)闡述了S7-200PLC中幾種常用的通信模式，并重點(diǎn)分析了自由口串行通信實(shí)現(xiàn)的方式。

S7-200PLC；通信方式；自由端

德國西門子公司是歐洲最大的電子電氣設(shè)備制造公司，其公司生產(chǎn)的PLC種類很多，其中SIMΑTIC系列的PLC具有功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，在歐洲乃至全世界都處于領(lǐng)先地位，同時(shí)具有很高的市場認(rèn)可度。最新的SIMΑTIC系列PLC主要有S7、M7、C7三大系列，其中S7系列又分為微型、中小型、大中型幾個(gè)系列，而S7-200系列的PLC則是其微型PLC的代表，同時(shí)又以功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊小巧、開放式通訊、較高的穩(wěn)定性及價(jià)格低廉而著稱，是目前市場上使用最為普遍的PLC之一。在S7-200PLC的控制系統(tǒng)中，PLC作為下位機(jī)完成現(xiàn) 場各種信號(hào)和數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和控制，PC機(jī)作為上位機(jī)可提供人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示等監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制等功能。

1 S7-200PLC的通信部件

S7-200PLC的通信端口為RS-485串行接口，其外形為9針D型。S7-200PLC的通信電纜為PC/PPI電纜，其PC端與計(jì)算機(jī)RS-232通信口連接，其PPI端則與PLC的CPU模塊中的通信端口連接。通過PC/PPI電纜上的8個(gè)DIP開關(guān)可以對通信的波特率進(jìn)行選擇，一般默認(rèn)的通信速率為9600bps。在STEP7-Micro/WIN編程軟件中，通過指令樹中的通信圖標(biāo)可以對PC/PPI電纜進(jìn)行通信設(shè)置，具體過程如下：打開通信對話框，雙擊右上角PC/PPI圖標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)彈出PC/PG接口屬性對話框，單擊屬性按鈕在彈出的屬性對話框中選擇通信速率為9600bps。除了通信端口和通信電纜之外，S7-200PLC還帶有網(wǎng)絡(luò)連接器、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜、網(wǎng)絡(luò)中繼器以及EM227PROFIBUS-DP模塊等通信部件。

2 S7-200PLC的通信方式

2.1 單主站方式

在單主站方式的通信網(wǎng)絡(luò)中，將一臺(tái)PC作為單一主站通過PC/ PPI電纜與作為從站的S7-200CPU進(jìn)行通信，繼而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)定、編程等。

2.2 多主站方式

在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置多個(gè)主站，一個(gè)或多個(gè)從站的模式就是多主站通信方式，其主站通常有PC、TD200、HMI等，而S7-200CPU則作為從站，主站PC和HMI可以共享網(wǎng)絡(luò)可以對任意的從站進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)，從站S7-200CPU之間可以互相讀寫數(shù)據(jù)。

2.3 遠(yuǎn)程通信方式

將PC/PPI電纜與調(diào)制解調(diào)器（Modem）進(jìn)行連接也就是將單一主站與一個(gè)或多個(gè)從站通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）進(jìn)行連接，可以將數(shù)據(jù)的傳輸距離進(jìn)一步加大，此種方式為遠(yuǎn)程通信方式。我們通過設(shè)置PC/PPI電纜上的DIP開關(guān)5來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和接收，如果DIP開關(guān)5的設(shè)置為1信號(hào)，則PC/PPI電纜處于接收模式即數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232接口，如果DIP開關(guān)5的設(shè)置為0信號(hào)，則PC/ PPI電纜處于發(fā)送模式此時(shí)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485接口。

2.4 自由端口通信方式

S7-200PLC系列PLC的CPU其通信端口完全由用戶程序控制，通過發(fā)送/接收中斷以及發(fā)送/接收指令，用戶程序可以對通信口進(jìn)行操作，繼而實(shí)現(xiàn)S7-200PLC與打印機(jī)、變頻器、上位PC等外部串口設(shè)備的自由端口通信。S7-200PLC系列PLC具有兩個(gè)特殊存儲(chǔ)器位SMB30 和SMB130，其中SMB30用于對應(yīng)端口0而SMB130用于對應(yīng)端口1，而其224系列的CPU就是通過對SMB30賦值之后，自由端口通信方式就被確定，SMB30和SMB130中的具體內(nèi)容內(nèi)容如下表1所示。

表1 特殊存儲(chǔ)器位SMB30 和SMB130

3 自由端口模式下S7-200PLC與遠(yuǎn)程PC的通信實(shí)現(xiàn)

S7-200PLC與遠(yuǎn)程PC的通信需要遵循中斷通信處理程序要短小精悍，要免XMT與RCV指令在一個(gè)端口同時(shí)執(zhí)行等諸多規(guī)則，其通信程序框圖如圖1所示：

S7-200PLC支持PPI、MPI、自由端口、PROFIBUS等多種通信協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)通信可以支持一個(gè)或多個(gè)協(xié)議。其中自由端口通信協(xié)議即用戶自定義通信協(xié)議是其中的一個(gè)特色功能，S7-200PLC可以通過自由端口通信協(xié)議與打印機(jī)、變頻器、上位PC等外部串口設(shè)備進(jìn)行通信，也可以對兩個(gè)CPU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。當(dāng)PLC與外部串口設(shè)備連接后，CPU的通信端口完全由用戶程序控制，通過發(fā)送/接收中斷以及發(fā)送/接收指令，用戶程序可以對通信口進(jìn)行操作，此時(shí)可以通過PLC內(nèi)部特殊存儲(chǔ)器SMB30、SMB130對波特率、奇偶校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)位數(shù)進(jìn)行設(shè)定。特別說明一點(diǎn)，只有當(dāng)PLC處于運(yùn)行模式的狀態(tài)下，其自由端口通信才能被允許，當(dāng)PLC處于停止模式的狀態(tài)下自由端口通信會(huì)被中斷，通信口轉(zhuǎn)換成PPI協(xié)議操作。本電梯教學(xué)模型中的通信系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程PC定時(shí)發(fā)送一串字符，然后PLC通過中斷查詢的方式接收數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC收到回車符完成接收時(shí)再將信息發(fā)回給PC，其設(shè)置的自由端口模式通信協(xié)議內(nèi)容如下：傳輸速率為9600bps，無奇偶校驗(yàn)，每個(gè)字符8位，接受和發(fā)送使用同一個(gè)緩沖區(qū)，首地址為VB100，具體控制程序如下：

1.通信主程序

LD SM0.1

MOVB 16#09，SMB30

MOVB 16#B0，SMB87

MOVB 16#0Α，SMB89

MOVW +5，SMB90為5ms

MOVB 100，SMB94為100

ΑTCH INT_0，23中斷0

ΑTCH INT_2，9中斷2

ENI

RCV VB100，0的數(shù)據(jù)

2.通信中斷0程序

LDB= SMB86，16#20

MOVB 10，SMB34

ΑTCH INT_1，10

CRET1

NOT

RCV VB100，0

3.通信中斷1程序

LD SM0.0

DTCH 10

XMT VB100，0

4.通信中斷2程序

LD SM0.0

RCV VB100，0

4 結(jié)束語

S7-200系列PLC是自動(dòng)化控制和采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一種基礎(chǔ)構(gòu)件，其主要利用自由口串行通信對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交換控制，在很大程度上較好的解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的難題。S7-200系列PLC性價(jià)比極高，流程控制效率明顯提升，內(nèi)部含有很大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量，它可以適用于各種通信模式，它可以對數(shù)據(jù)采集的過程進(jìn)行簡化，它可以將實(shí)時(shí)性監(jiān)控變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，它的系統(tǒng)研發(fā)成本投入較少，它可以更好的滿足各種工業(yè)自動(dòng)化控制生產(chǎn)的要求。

［1］李洪群.基于PLC的雙勻速電梯模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.蘇州大學(xué)，2009（10）∶29-33.

［2］鄭鳳冀，金沙.圖解西門子S7-200系列PLC應(yīng)用88例［M］.電子工業(yè)出版社，2009.

［3］李劍.西門子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信問題的研究［D］.天津大學(xué)，2007（01）∶15-16.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.099

張海莉（1980-），女，江蘇徐州人，從教于徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校，講師，主要從事電工電子、電子CAD、PLC等電子專業(yè)課程的教學(xué)研究工作。