S7-200PLC与PC通信的设计和实现.doc

? 关键词：PLC;?S7-200;?Win9x;?自由口模式;?串口 1.前言 　　可编程控制器（PLC）作为一种高性能的工业现场控制装置，已广泛地用于工业控制的各个领域。目前，工业自动控制对PLC的网络通信能力要求越来越高，?PLC与上位机之间、PLC与PLC之间都要能够进行数据共享和控制。 　　飞剪控制系统要求在远离PLC的控制室里，实时监控电机、供纸、刀辊等设备。上位机为普通PC机，下位机为?SIEMENS?S7-222?PLC。在实际开发中，采用自由口通信模式，自定义?PC与?PLC的通信协议，用Step7编写PLC端的通信程序，而在?PC端用VC6.0实现串行通信的控制和监控界面的显示。 2.通信方式及原理 　　S7-200系列PLC通信方式有三种：一种是点对点（PPI）方式，用于与西门子公司的PLC编程器或其它产品通信，其通信协议是不公开的。另一种为DP方式，这种方式使得PLC可通过Profibus的DP通信接口接入现场总线网络，从而扩大PLC的使用范围。最后一种方式是自由口（FreePort）通信方式，由用户定义通信协议，实现PLC与外设的通信。本系统中采用自由口通信方式。它是S7-200系列PLC一个很有特色的功能。这种方式不需要增加投资，具有较好的灵活性，适合小规模控制系统。自由口通信在物理接口上要求双方都使用RS485接口，波特率最高为38400bps。虽然PC机的标准串口为RS232，但西门子公司提供的PC/PPI电缆带有RS232?/RS485电平转换器，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将PLC和PC机互联。 　　2.1自由口模式的初始化 　　PLC的自由口模式通信编程首先是对串口初始化。对S7-200PLC的初始化是通过对特殊存储字节SMB30（端口0）写入通信控制字，来设置通信的波特率、奇偶校验、停止位和数据位数。显然，这些设定必须与上位机设定值相一致。另外还可选择通信模式和主从站模式，各具体存储位内容可参考SIMATIC?S7-200系统手册。 　　2.2自由口模式下收发数据 　　初始化自由端口通信模式后，就可以进行数据的收发。 　　（1）?发送数据指令?XMT 　　格式：XMT?Table，Port。可以用?XMT指令发送数据，XMT指令激活发送缓冲区（从Table开始的变量存储区）中的数据。数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节数，Port指明了用于发送的端口，缓冲区最多可以有255个字符。在发完缓冲区的最后一个字符时，会产生一个中断?（对端口?0为中断事件9）。本例的XMT缓冲区的格式如表1。其中，状态字节表示PLC是否正确接收了上位机所传数据;上传数据为PLC上传给PC的数据，需将9字节的16进制数编码为18字节的ASIIC码，所以字节数为18;BCC为上传数据的异或和，同样将16进制数编码为ASIIC码;结束字符的值为26。 表1?发送缓冲区表2?接收缓冲区 　　RCV?Table，Port。用?RCV指令接收最多为255个字符的数据，这些字符存储在缓冲区中。在接收到结束字符时，会产生一个中断（对端口?0为中断事件23）。本例的RCV缓冲区的格式如表2。其中，命令类型表示上位机让PLC?执行什么操作，如读或写;目标站号是分配给PLC的一个代号;起始地址是PLC要进行读写的存储区的起始地址;读写字节数是PLC接到命令后，对存储区进行读写的字节数，本例中最多写入16字节、读出9字节;写入数据是上位机要写入PLC的数据，对于读命令不起作用;BCC是从命令类型开始到写入数据为止的43字节数据的异或和。从目标站号到BCC这几项内容，都是把16进制数编码为ASIIC码来表示的。 3.自由口通信程序设计 　　通信程序的设计需遵循一定的规则，如中断通信处理程序要短小精悍、要避免XMT与RCV指令同时在一个端口执行等。整个PLC通信程序包括主程序、通信初始化子程序、校验子程序、读写数据子程序和发送完成、接收完成中断服务程序。 　　3.1主程序 　　通信主程序是PLC实现接收、发送功能的主框架。其主要流程为查询接收是否完成，校验，再根据命令类型执行读、写等操作。它的作用是控制程序的主流程，校验、读写等具体工作由相应的子程序完成。流程如图1。 　　3.2通信初始化程序 　　通信初始化子程序设置自由口通信的有关参数，对接收信息控制寄存器SMB87写入控制字，定义起始字符、结束字符和接收超时。设好自由口模式的这些参数后，还要连接中断事件和中断服务程序，并打开中断。最后，把接收、发送缓冲区写入初值即可。 　　3.3校验子程序 　　每次PLC接收完1帧数据，就调用此子程序进行校验。进入子程序后，先清除接收完成标志位，再计算所接收数据的校验和BCC。如果正确，还要检验结束字符是否为‘G’。不是的话