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會飛的怪獸
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樓主  發表于: 2013-01-17 12:30
西門子自由口通訊程序(注釋很詳細,有興趣的可以參考一下)
S7-200可編程控制器與微機通信之設計和實現
介紹了S7-222 通信方式,著重闡述了自由口通信 參數設定、協議規劃和通信程序設計。
  可編程控制器(PLC)作為一種高性能 工業現場控制裝置,已廣泛地用于工業控制 各個領域。目前,工業自動控制對PLC 網絡通信能力要求越來越高, PLC與上位機之間、PLC與PLC之間都要能夠進行數據共享和控制。
  飛剪控制系統要求 遠離PLC 控制室里,實時監控電機、供紙、刀輥等設備。上位機為普通PC機,下位機為 SIEMENS S7-222 PLC。 實際開發中,采用自由口通信模式,自定義 PC與 PLC 通信協議,用Step7編寫PLC端 通信程序,而  PC端用VC6.0實現串行通信的控制和監控界面的顯示。
2.通信方式及原理
  S7-200系列PLC通信方式有三種:一種是點對點(PPI)方式,用于與西門子公司 PLC編程器或其它產品通信,其通信協議是不公開 。另一種為DP方式,這種方式使 PLC可通過Profibus DP通信接口接入現場總線網絡, 擴大PLC 使用范圍。最后一種方式是自由口(FreePort)通信方式,由用戶定義通信協議,實現PLC與外設 通信。本系統中采用自由口通信方式。它是S7-200系列PLC一個很有特色 功能。這種方式不需要增加投資,具有較好 靈活性,適合小規模控制系統。自由口通信 物理接口上要求雙方都使用RS485接口,波特率最高為38400bps。雖然PC機 標準串口為RS232,但西門子公司提供 PC/PPI電纜帶有RS232 /RS485電平轉換器,因此在不增加任何硬件 情況下,可以很方便地將PLC和PC機互聯。
  2.1自由口模式的初始化
  PLC 自由口模式通信編程首先是對串口初始化。對S7-200PLC 初始化是通過對特殊存儲字節SMB30(端口0)寫入通信控制字,來設置通信的波特率、奇偶校驗、停止位和數據位數。顯然,這些設定必須與上位機設定值相一致。另外還可選擇通信模式和主從站模式,各具體存儲位內容可參考SIMATIC S7-200系統手冊。
  2.2自由口模式下收發數據
  初始化自由端口通信模式后,就可以進行數據的收發。
  (1) 發送數據指令 XMT
  格式:XMT Table,Port。可以用 XMT指令發送數據,XMT指令激活發送緩沖區(從Table開始 變量存儲區)中的數據。數據緩沖區 第一個數據指明了要發送 字節數,Port指明了用于發送 端口,緩沖區最多可以有255個字符。在發完緩沖區 最后一個字符時,會產生一個中斷 (對端口 0為中斷事件9)。本例 XMT緩沖區 格式如表1。其中,狀態字節表示PLC是否正確接收了上位機所傳數據;上傳數據為PLC上傳給PC 數據,需將9字節 16進制數編碼為18字節 ASIIC碼,所以字節數為18;BCC為上傳數據 異或和,同樣將16進制數編碼為ASIIC碼;結束字符的值為26。
  
表1 發送緩沖區

表2 接收緩沖區
  RCV Table,Port。用 RCV指令接收最多為255個字符的數據,這些字符存儲 緩沖區中。在接收到結束字符時,會產生一個中斷(對端口 0為中斷事件23)。本例的RCV緩沖區 格式如表2。其中,命令類型表示上位機讓PLC 執行什么操作,如讀或寫;目標站號是分配給PLC 一個代號;起始地址是PLC要進行讀寫的存儲區的起始地址;讀寫字節數是PLC接到命令后,對存儲區進行讀寫的字節數,本例中最多寫入16字節、讀出9字節;寫入數據是上位機要寫入PLC的數據, 讀命令不起作用;BCC是從命令類型開始到寫入數據為止的43字節數據 異或和。從目標站號到BCC這幾項內容,都是把16進制數編碼為ASIIC碼來表示的。
3.自由口通信程序設計
  通信程序 設計需遵循一定的規則,如中斷通信處理程序要短小精悍、要避免XMT與RCV指令同時在一個端口執行等。整個PLC通信程序包括主程序、通信初始化子程序、校驗子程序、讀寫數據子程序和發送完成、接收完成中斷服務程序。
  3.1主程序
  通信主程序是PLC實現接收、發送功能 主框架。其主要流程為查詢接收是否完成,校驗,再根據類型執行讀、寫等操作。它的用是控制程序的流程,校驗、讀寫等具體工作由相應的程序完成。流程如圖1。
  3.2通信初始化程序
  通信初始化子程序設置自由口通信的關參數,對接收信息控制寄存器SMB87寫入控制字,定義起始字符、結束字符和接收超時。設好自由口模式的些參數后,還要連接中斷事件和中斷服務程序,并打開中斷。最后,把接收、發送緩沖區寫入初值即可。
  3.3校驗子程序
  每次PLC接收完1幀數據,就調用此子程序進行校驗。進入子程序后,先清除接收完成標志位,再計算所接收數據 校驗和BCC。如果正確,還要檢驗結束字符是否為‘G’。不是的話,說明數據報文長度不對或傳輸過程中發生了錯誤,需要向上位機返回相應 出錯信息。流程如圖2。
  
圖1 主程序流程圖

圖2 校驗子程序流程圖
  3.4讀、寫數據子程序
  這2個子程序 任務是把PLC存儲區中 數據發給上位機或把上位機傳來 數據寫入PLC存儲區。二者 流程相似,只是數據流向不同。進入子程序后,先停止接收,然后完成數據傳輸,最后發送應答報文。不同之處就是應答報文中的狀態字節:讀操作時是1、寫操作時是2。
  3.5接收、發送完成中斷服務程序
  當PLC接收到結束字符后產生中斷(事件號9)或數據發送結束后產生中斷(事件號23),這兩個服務程序被執行。接收完,先把接收完標志置1,然后再次啟動接收。發送完,先清除校驗正確標志,再把接收緩沖區中的結束字符和計算出的接收BCC結果清零,最后再次啟動接收。
  由于是半雙工通信,因此PLC無論是發送和接收完數據后,都必須將通信口設置成接收狀態。否則,PLC就接收不到任何數據了。
4.上位機 通信編程
  上位機通過RS232口與PLC進行通信,Windows環境串口通信程序利用VC6編寫。VC6編寫串口通信程序通常有MSCOMM控件和通信API兩種方法。二者各有優缺點。MSCOMM控件封裝了微機串口通信的基本功能,使用者只需設置一些基本參數,就可以 串口收發數據了。這種方法簡單,易于編程人員使用,現 已有很多例子供參考。用通信API編寫串口程序相對復雜一些。開發者要直接使用Windows提供 一組API函數來完成上述控件封裝好 功能。 使用API編程比使用控件更復雜,但同時也更靈活。通信控件已經封裝好 功能是無法改變 ,而使用API就能針對通信協議編寫效率更高的代碼。
   飛剪控制系統的上位機程序中,使用通信API編寫了串口讀寫的模塊。接收時,程序要查找起始字符‘g’,以確定1幀數據 開始;再根據下一個狀態字節判斷通信的正確性;最后,把長度為23字節 數據幀接收好,并準備接收下一幀。發送過程不用判斷數據內容,執行發送函數即可。需要注意的是:由于 PLC通信口是半雙工的,所以在PLC向上位機上傳數據時,上位機要等1幀數據接收完畢,再執行發送操作,以避免收發沖突。
  
圖3 上位機串口通信流程圖
  本系統取PC機和PLC各自的特點,實現了對飛剪系統 實時監控。 利用PLC(下位機 )的自由口通信協議和上位機的VC開發工具,可以方便地開發出PC機和PLC通信應用軟件。這種方法節省投資,對小規模 系統極具現實意義。系統具有實時性好、速度快、可靠性高、操作方便等優點,達到了預期 效果。經現場調試及運行表明,該系統適合于飛剪系統的實時監控。
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