1 引言
西門子S7-200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的小型PLC。S7-200以其高可靠性、指令豐富、內(nèi)置功能豐富、強(qiáng)勁的通訊能力、較高的性價(jià)比等特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。S7-200PLC的突出特點(diǎn)之一是自由口通訊功能。如何實(shí)現(xiàn)S7-200PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)通信，是S7-200PLC應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。
可編程控制器與計(jì)算機(jī)之間的通訊一般是通過RS-422口或RS-232C口進(jìn)行的，信息交換的方式為字符串方式，運(yùn)用RS-232C或RS-422通道，容易配置一個(gè)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的系統(tǒng)，將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)用可編程控制器送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)采集這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。用計(jì)算機(jī)改變可編程控制器設(shè)備的初始值和設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與可編程控制器的直接控制，一旦確定了可編程控制器的控制指令，就能很方便地與計(jì)算機(jī)連接。
2 S7-200的自由口通訊模式
S7-200支持多種通訊模式，如點(diǎn)點(diǎn)接口(PPI)、多點(diǎn)接口(MPI)、Rrofibus DP等。PPI等通訊協(xié)議主要用于西門子系列產(chǎn)品之間的通訊以及對(duì)PLC編程。在自由口模式下，可由用戶控制串行通訊接口，實(shí)現(xiàn)用戶自定義的通訊協(xié)議。用戶可以用梯形圖程序調(diào)用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)、接受指令(RCV)來控制通信操作。在自由口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序控制。
S7-200CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器，PLC還提供了實(shí)現(xiàn) RS-485與 PC機(jī)上RS-232C相連接的PC/PPI電纜，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)S7-200系列PLC與PC之間的硬件連接。
S7-200的編程軟件為STEP7-Micro/WIN32，該軟件有STL、FBD和Ladder三種編程模式，有SIMATIC指令和IEC131-3指令兩種指令。本文所給出的范例是使用SIMATIC指令的STL編程。
3 S7-200 PLC端的通訊程序?qū)崿F(xiàn)
PLC程序分為主程序和中斷程序。主程序完成初始化通信口、開中斷、判斷、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能,中斷程序完成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。接收指令(RCV)啟動(dòng)或終止接收信息功能，必須為接收操作指定開始和結(jié)束條件。發(fā)送指令(XMT)在自由口模式下依靠通訊口發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.1 控制字的選取
反映CPU工作方式的模式開關(guān)當(dāng)前位置的特殊存儲(chǔ)器位為SM0.7，它控制自由端口模式的進(jìn)入。當(dāng)SM0.7為0時(shí)，模式開關(guān)處于TREM位置;當(dāng)SM0.7為1時(shí)模式開關(guān)處于RUN位置。而只有當(dāng)模式開關(guān)位于RUN位置時(shí)，才允許進(jìn)行自由口通訊。SMB30是自由口模式控制字節(jié)，用來設(shè)定校驗(yàn)方式、通訊協(xié)議、波特率等通訊參數(shù)(其它控制字的設(shè)定參閱有關(guān)書籍)。
3.2 程序的一些簡(jiǎn)單介紹
NETWORK1
LD SM0.1 // 第一次掃描
MOVB 16#09，SMB30
//自由口通訊模式:9600波特率,無奇偶校驗(yàn),8個(gè)數(shù)據(jù)位
MOVB 16#7C，SMB87 //接收信息狀態(tài)字節(jié)
MOVB 16#53，SMB88
//設(shè)置信息的開始字符“S”
MOVB 16#45，SMB89
//設(shè)置信息的結(jié)束字符“E”
MOVW +5，SMW90
//設(shè)定空閑行的時(shí)間間隔(ms)
MOVW +179，SMW92
//字符間/信息間定時(shí)器超時(shí)值(ms)
MOVB 60，SMB94 //接收字符的個(gè)數(shù)
NETWORK2
LD SM0.1 MOVB 16#53，VB2499
//設(shè)置接收和發(fā)送緩沖區(qū)的首地址
ATCH 發(fā)送完中斷，9
//把發(fā)送完成中斷和發(fā)送完成中斷子程序連接起來
ATCH 接收完中斷，23
//把接收完成中斷和接收完成中斷子程序連接起來
ENI //允許中斷
PLC程序的主要流程框圖如圖1所示:
圖1 PLC程序流程
4 自由口通訊在PC 端程序?qū)崿F(xiàn)
為了充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)大功能，可以在上位機(jī)編寫程序來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通訊?？梢杂肰C或VB實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC的通訊。
4.1 利用VC6.0 或VC6.0 MSComm控件實(shí)現(xiàn)
MSComm控件Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化的Windows下串行通訊編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法。PC機(jī)通過RS-232口與PLC進(jìn)行通信，該通信控件提供了使用RS-232開發(fā)串行通信軟件的細(xì)則，使用事件驅(qū)動(dòng)或查詢方式來解決開發(fā)通信軟件中遇到的問題。事件驅(qū)動(dòng)是一種強(qiáng)大的處理問題的方法，對(duì)事件發(fā)生的跟蹤和處理在通信軟件中用Oncomm來實(shí)現(xiàn)，它包括檢測(cè)和處理通信錯(cuò)誤等;查詢方式則要求設(shè)計(jì)者自行讀CommEven值，并判斷發(fā)生何種事件，再對(duì)之進(jìn)行處理。該控件有許多重要的屬性，主要的屬性如附表所示。
附表 MSComm屬性
開發(fā)通信軟件只需上述幾個(gè)重要屬性設(shè)置好通信口，然后用SetOutput指令發(fā)送命令。按照通信協(xié)議，待PC機(jī)與PLC握手成功后，可按特定的數(shù)據(jù)格式通過GetInput或SetOutput來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.2 利用VC6.0 CSerialPorts類實(shí)現(xiàn)
如果在程序中使用多個(gè)串口，而且還要做很復(fù)雜的處理工作，那么最好不用MSComm控件。如果這時(shí)候不愿意自己編寫底層函數(shù)，就可以使用CSerial Ports類。
這個(gè)類是由Remon編寫的。其中詳細(xì)的功能可以在其網(wǎng)站上查詢。
將SerialPort.h 和 SerialPort.cpp兩個(gè)類文件復(fù)制到工程文件夾中，用 Project -> Add to project -> Files命令將上述兩個(gè)文件加入工程。
串口的初始化:
在這種方式下，串口的初始化通常放在一個(gè)自定義的函數(shù)中，這樣可以使用多不同的端口，下面以初始化COM的為例給出部分代碼。
void CtestView::OpenCom2()
{ DCB dc;
dc.DCBlength = sizeof(DCB);
dc.BaudRate = CBR_9600;
//數(shù)據(jù)傳輸速率為9600
dc.ByteSize = 8;
//8位數(shù)據(jù)位
dc.StopBits = ONESTOPBIT;
//1位停止位
dc.Parity = NOPARITY;
//無校驗(yàn)
}
其中DCB(設(shè)備控制塊)是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)串口屬性的設(shè)置。
數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送:
數(shù)據(jù)接收是調(diào)用了ReadByte函數(shù)，每次讀取一個(gè)BYTE型變量，多個(gè)數(shù)據(jù)的讀取可以通過循環(huán)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)發(fā)送是調(diào)用WriteByte函數(shù)，每次只能發(fā)送一個(gè)無符號(hào)的char型或者與之等價(jià)的數(shù)據(jù)，多個(gè)數(shù)據(jù)可以通過循環(huán)實(shí)現(xiàn)。
4.3 利用PCommPro應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)
與PLC通訊時(shí)，PC機(jī)還可采用的PCommPro應(yīng)用軟件，該軟件是通過Win32初級(jí)API函數(shù)的調(diào)用來控制和使用通訊端口。與VB/VC中的MComm控件相比較，使用較復(fù)雜些，但通訊效率高輸出控制較好。
在程序中PC機(jī)接收數(shù)據(jù)采用回調(diào)函數(shù)的處理方式，即欲建立事件，需給定一個(gè)函數(shù)的地址，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，Pcomm便到該回調(diào)函數(shù)所在的地址去執(zhí)行該程序代碼。所謂回調(diào)函數(shù)是指當(dāng)調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)(尤其是API)，該函數(shù)會(huì)要求調(diào)用者提供一個(gè)函數(shù)的地址，當(dāng)被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行后，會(huì)再去調(diào)用此函數(shù)，目的是將結(jié)果傳送回來讓用戶知道，或是該被調(diào)用函數(shù)需要另一個(gè)參考的函數(shù)運(yùn)算等,這種做法就稱為回調(diào)。Pcomm中的回調(diào)函數(shù)主要介紹以下幾種。
Sio_term_irq:當(dāng)收到終止字符時(shí)引發(fā)事件程序;
Sio_cnt_irq:接收到固定字符時(shí)引發(fā)事件;
Sio_modem_irq:當(dāng)硬件線路的電壓發(fā)生變化時(shí)，引發(fā)事件，硬件線路包括DCD，DSR，CTS，RI4支管腳;
Sio_break_irq:當(dāng)接到中斷信號(hào)時(shí)引發(fā)事件。
在程序設(shè)計(jì)中要根據(jù)具體的情況來選擇不同的回調(diào)函數(shù)。例:數(shù)據(jù)以ASCII值形式傳遞時(shí)，可以使用Sio_term_irq函數(shù)，即當(dāng)收到終止字符時(shí)引發(fā)事件程序，也可以使用其它回調(diào)函數(shù)。但當(dāng)傳遞的數(shù)據(jù)以字節(jié)形式表示時(shí)，使用Sio_term_irq函數(shù)可能會(huì)引發(fā)一些問題，是因?yàn)閭鬟f的數(shù)據(jù)值可能與函數(shù)所設(shè)置的終止字符相同，可能造成接收數(shù)據(jù)的不完整。
圖2 PC的主要程序流程框圖
應(yīng)用到的其它函數(shù)還有如下:
sio_open():打開通信端口;
sio_ioctl():設(shè)置傳輸?shù)亩丝趨?shù)，給定的參數(shù)有三個(gè)，有端口號(hào)碼、波特率和參數(shù)模式(由數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶檢驗(yàn)位3部分組成);
sio_read():從接收緩沖區(qū)中讀取字符串;
sio_write():把發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去;
sio_close():關(guān)閉通訊端口,此操作會(huì)導(dǎo)致所有的接收和傳送操作都停止。
PC程序的主要流程框圖如圖2所示。
5 結(jié)束語
S7-200的自由口通訊方式，使用戶可以通過PLC指令自己定義通訊協(xié)議，從而與任何公開通訊協(xié)議的RS-422或RS-232C接口設(shè)備進(jìn)行通訊，使通訊范圍大為增加，控制系統(tǒng)配制更加靈活。隨著計(jì)算機(jī)的普及，人們更希望在享受PLC高性能控制功能的同時(shí)，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)大量豐富的軟件，將PLC的信息轉(zhuǎn)換成各類畫面顯示，并可以對(duì)PLC的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，達(dá)到管理、控制一體化。
聯(lián)系客服
