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用自由口模式实现S7-200 PLC与智能仪表的通讯 发布者：郭红超，张海南，吴显浩??发布时间：2007-9-17 16:01:00内容摘要首先介绍了自由口模式和通讯协议，然后以S7-200系列PLC与FP93智能仪表通讯为例，阐述了用自由口实现整个程序设计的过程及程序的各部分功能，并给出了部分调试通过的程序及其注释。该方案用通讯的方法交换数据，连线少，信息量大，传输距离远，抗干扰能力强，是PLC与智能仪表、执行器等可靠交换数据较好的方法，可极大提高PLC的控制能力及扩大PLC的控制领域。 正文1.引言 自1969年第一台可编程序控制器面世以来，目前可编程序控制器以成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器[1]。其中德国 SIEMENS 公司的S7-200 PLC 是采用了折叠式结构的小型PLC，它不仅集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵活、模块尺寸统一、安装整齐于一身，而且丰富的CPU 类型、低廉的价格、强大的功能指令使其适用于大多数的中小自动化生产控制领域。 在某厂真空烧结特种陶瓷炉控制系统中，采用了上下位机的主从控制结构。上位机是S7-200系列的CPU226 型PLC，下位机是日本岛电的FP93、法国朔高美的DIRIS Ap等智能仪表。S7-200 PLC通讯模式有两种：一种是点对点(PPI)通讯协议，用于PLC之间或者SIEMENS公司的人机接口间的通讯；另一种是完全柔性的、由用户自己定义的自由口(FREE PORT )通讯协议，用于与具有RS232或者RS485通讯端口的智能型外围设备通讯。由于下位智能仪表的通讯协议不同，故上位机PLC只能采用自由口模式进行通讯。用通讯的方法交换数据，连线少，信息量大，传输距离远，抗干扰能力强，是PLC与智能仪表等可靠交换数据较好的方法。限于篇幅，本文仅介绍用自由口模式实现PLC与FP93智能仪表的通讯。 2.S7-200系列PLC的自由口通讯模式 所谓自由口模式，就是用户根据上位机或者下位机的通讯协议，在PLC中自行编写符合外围智能设备通讯程序的一种通讯方法。自由接口模式允许程序通过使用接收中断、发送中断、发送指令(XMT)和接收指令(RCV)控制S7-200 CPU的通讯端口，它支持ASCII和二进制协议。可使用特殊内存字节SMB30（用于0号端口）和SMB130（用于1号端口）启用自由接口模式。 自由接口模式仅限在S7-200处于RUN（运行）模式时才成为激活状态。将S7-200设为STOP（停止）模式会使所有的自由接口通讯暂停，通讯端口则返回至在S7-200系统块中配置的PPI协议设置[2]。 3.硬件连接及协议简介 3.1 硬件连接 S7-200 PLC串行接口为RS485，它具有许多突出的优点。首先，RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力和良好的抗噪声干扰性；其次，总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复；再次，RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线，并且应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器[3]。故此，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。本系统即采用RS485接口组成、只需二根屏蔽双绞线传输的半双工网络。其通讯网络如图1所示。 图1 PLC与智能仪表通讯连线示意图 其通讯过程为：上位机S7-200 PLC是讲者，下位FP93 智能仪表等是听者,并按主、从方式进行通讯,多台仪表的通讯靠地址(设备号)的不同来区分。通讯中，发送方需将发送线置于低阻态。发送完成后，发送线需重新恢复到高阻关闭态。接收方在接收数据完成后,又成为发送方。因此,RS485接口存在着双向数据总线转换冲突问题。在上位机PLC可由软件调整，下位可由仪表的RS485延时时间窗口调整。 3.2 PLC发送数据格式 1）PLC读仪表参数数据命令格式，如表1所示。 表1 PLC读FP93仪表数据格式 字节1 字节2-3 字节4 字节5 字节6-9 字节10 字节11 字节12-13 字节14 2 1-99 1 R 0-65535 0-9 3 13 通讯的起始符 下位仪表FP93地址 FP93地址的子地址 通讯读命令 通讯数据地址 读仪表参数的个数 数据发送结束符 BCC校验码 全报文结束符 2）PLC写仪表参数数据命令格式，如表2所示。 表2 PLC向FP93仪表写参数数据格式 字节1 字节2-3 字节4 字节5 字节6-9 字节10 字节11 字节12-15 字节16 字节17-18 字节19 2 1-99 1 W 0- 65535 0 ， 3 13 通讯的起始符 下位仪表FP93地址 仪表地址的子地址 通讯