引言

　　PLC 是工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱，應(yīng)用越來越廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中，通常我們要對(duì)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后通過控制電纜接至 PLC 去做數(shù)據(jù)顯示和邏輯處理。而智能儀表具備普通儀表實(shí)現(xiàn)不了的功能，可以實(shí)時(shí)的在現(xiàn)場(chǎng)顯示工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)等，因此應(yīng)用越來越廣泛。智能儀表一般都具有標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232/ RS-485 接口，方便與 PLC 進(jìn)行通訊。本文介紹了 S7-200 PLC 與無紙記錄儀的通訊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，該方法可推廣至其他智能儀表。

 

1　PLC 自由口通訊技術(shù)

1.1　PLC 通訊端口的工作模式

　　S7-200 CPU 的 RS485 通訊端口往往有一個(gè)或者兩個(gè)，這兩個(gè)通訊接口用在自由端口通訊或者 PPI/MPI 上。PPI 具有通訊限制，這種通訊協(xié)議基于令牌環(huán)式機(jī)制。自由端口通訊是一種基于 RS-485 的半雙工通訊方法，這種通訊模式允許用戶與 PLC 之間進(jìn)行通訊。

 

1.2　PLC 特殊寄存器以及自由口通訊指令

　　專用寄存器和通訊指令是 S7-200 自由端口通訊的核心。在自由端口通訊模式下，用戶可以對(duì) S7-200 上的所有 RS485 端口進(jìn)行控制，同時(shí)用戶還有權(quán)限與任何有已知協(xié)議的通訊設(shè)備進(jìn)行通訊。S7-200 的寄存器用來定制通訊協(xié)議，同時(shí)提供了相關(guān)中斷事件以及通訊指令 [1]。對(duì)于 S7-200 來說，主要有兩個(gè)重要的通訊指令，一個(gè)是接受指令，即(RCV)，另一個(gè)指令是發(fā)送指令，即（XMT）。

 

1.3　PLC 自由口通訊工作方式

　　自由端口通訊的基本步驟是，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分配數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，之后對(duì)寫控制字符進(jìn)行初始化操作，指定端口 1 以及端口 0 的工作模式，并對(duì)通訊時(shí)的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；自由端通訊端口開始執(zhí)行發(fā)送指令，發(fā)送區(qū)域中的數(shù)據(jù)被發(fā)送到通訊的另一側(cè)；連接發(fā)送完成的中斷事件 26 或者中斷事件 9，進(jìn)行中斷事件的輸入；執(zhí)行接受指令過程，同時(shí)將自由端口所接收到的數(shù)據(jù)在接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)進(jìn)行寫入操作。用戶的程序可以對(duì)接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)當(dāng)中的所有接收數(shù)據(jù)進(jìn)行直接處理。

 

2　通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)

2.1　通訊協(xié)議

　　S7-200 CPU 的通信口可以設(shè)置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完全控制通信端口，通訊協(xié)議也完全受用戶程序控制。所謂的自由口通訊，就是通訊協(xié)議是由用戶自己定義的。

 

2.2　無紙記錄儀的通訊協(xié)議

　　無紙記錄儀的通訊協(xié)議為主從掃描式通訊協(xié)議，每次通訊過程均由主機(jī)發(fā)起，然后從機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，回傳規(guī)定的信息，完成一次通訊過程 [2]。根據(jù)生產(chǎn)要求，需讀取壓力、溫度、流量數(shù)值。

 

3　PLC 通訊程序設(shè)計(jì)

3.1　程序設(shè)計(jì)流程

　　PLC 與無紙記錄儀通訊程序由主程序、中斷程序和 3 個(gè)子程序組成。主程序的任務(wù)是把要發(fā)送的數(shù)據(jù)放到發(fā)送區(qū)，并接收數(shù)據(jù)到接收區(qū)。然后進(jìn)行初始化設(shè)置，SMB130.0 數(shù)據(jù)重置為初始值 1，定義結(jié)束字符，并同時(shí)設(shè)置控制字節(jié)的參數(shù)。之后對(duì)接收中斷完成和發(fā)送進(jìn)行設(shè)置：當(dāng)發(fā)送信號(hào)上升沿跳變之后，執(zhí)行 XMT 指令，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；之后將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至無紙記錄儀，執(zhí)行接收定時(shí)中斷，中斷的時(shí)間置為 50ms。完成數(shù)據(jù)字符的接收過程之后，對(duì)所接收到的字符數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并等待下一個(gè)傳輸信號(hào)。

 

3.2　程序運(yùn)行分析

　　以部分程序?yàn)槔�，列舉出實(shí)現(xiàn)過程。圖 1 所示為 50ms 發(fā)送數(shù)據(jù)一次。

3.3　上位機(jī)顯示 

　　上位機(jī)應(yīng)用 WINCC 組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)警、控制、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等程序。本文需要顯示無紙記錄儀的溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)。

4　結(jié)語

　　隨著智能儀表在自動(dòng)檢測(cè)和控制中應(yīng)用越來越廣泛，與 PLC 的結(jié)合使用是發(fā)展趨勢(shì)。因此，兩者之間的穩(wěn)定可靠的通訊尤為重要。本文主要實(shí)現(xiàn)了基于 S7 200 PLC 與無紙記錄儀的通訊設(shè)計(jì)，通過利用自由端口通訊和無紙記錄儀通訊協(xié)議的分析，設(shè)計(jì)了它們之間的串行通訊。此通訊系統(tǒng)已在干熄焦項(xiàng)目上投入使用，其運(yùn)行穩(wěn)定可靠。