云南西門子S7-1500PLC模塊代理商（核心）

S7-200系列PLC自由通信口初始化及通信指令 西門子PLC

   在該通信方式下，通信端口*由用戶程序所控制，通信協(xié)議也由用戶設(shè)定。PC機(jī)與PLC之間是主從關(guān)系，PC機(jī)始終處于主導(dǎo)地位。PLC的通信編程首先是對(duì)串口初始化，對(duì)S7-200PLC的初始化是通過對(duì)特殊標(biāo)志位SMB30（端口0）、SMB130（端口1）寫入通信控制字，設(shè)置通信的波特率，奇偶校驗(yàn)位、停止位和字符長度。顯然，這些設(shè)定必須與PC的設(shè)定相*。SMB30和SMB130的各位及含義如下：

其中，校驗(yàn)方式：00和11均為無校驗(yàn)、01為偶校驗(yàn)、10為奇校驗(yàn)；字符長度：0為傳送字符有效數(shù)據(jù)是8位、1為有效數(shù)據(jù)是7位；波特率：000為38400baud、001為19200baud、010為9600baud、011為4800baud、100為2400baud、101為1200baud、110為600baud、111為300baud；通信協(xié)議：00為PPI協(xié)議從站模式、01為自由口協(xié)議、10為PPI協(xié)議主站模式、11為保留，缺省設(shè)置為PPI協(xié)議從站模式。

XMT及RCV命令分別用于PLC向外界發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)下時(shí)，通信命令有效，當(dāng)PLC處于STOP狀態(tài)時(shí)通信命令無效。

XMT命令將存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)通過端口傳送出去，當(dāng)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)后一個(gè)字節(jié)傳送完畢，PLC將產(chǎn)生一個(gè)中斷，命令格式為 XMT TABLE，PORT，其中PORTPLC用于發(fā)送的通信端口，TABLE為是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址，其*個(gè)字節(jié)存放要傳送的字節(jié)數(shù)，即數(shù)據(jù)長度，大為255。

RCV命令從的端口讀入數(shù)據(jù)存放在的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，當(dāng)后一個(gè)字節(jié)接收完畢，PLC也將產(chǎn)生一個(gè)中斷，命令格式為RCV  TABLE，PO RT，PLC通過PORT端口接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存放在TBL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，TABLE的*個(gè)字節(jié)為接收的字節(jié)數(shù)。

在自由口通信方式下，還可以通過字符中斷控制來接收數(shù)據(jù)，即PLC每接收一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都將產(chǎn)生一個(gè)中斷。因而，PLC每接收一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都可以在相應(yīng)的中斷程序中對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

 無論P(yáng)LC控制系統(tǒng)有多么復(fù)雜，歸根到底，PLC用戶程序都是由大量基本編程指令所組成的集合。

    設(shè)計(jì)者可以根據(jù)控制對(duì)象各部分的不同要求，通過對(duì)要求的分解，運(yùn)用基本指令編制出相應(yīng)的程序網(wǎng)絡(luò)（Network）或由幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成的簡單“功能程序段”。在此基礎(chǔ)上，只要將這些程序網(wǎng)絡(luò)或功能程序段，按照控制系統(tǒng)的動(dòng)作要求，以S7程序規(guī)定的格式進(jìn)行排列與組合，就可以組成完整的PLC程序。

1．西門子S7-200的程序結(jié)構(gòu)

過程映像輸入/輸出（I/Q）、變量存儲(chǔ)器V、內(nèi)部存儲(chǔ)器位M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C等屬于全局變量。S7-200的程序組織單元(ProgramOrganizationalUnit，簡稱為POU)包括主程序、子程序和中斷程序。每個(gè)POU均有自己的64字節(jié)局部變量，局部變量只能在它所在的POU中使用。與此相反，全局變量可以在各POU中使用。

下面是子程序可以使用的局部變量：

1)TEMP(臨時(shí)變量)是暫時(shí)保存在局部數(shù)據(jù)區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該P(yáng)OU時(shí)，定義的臨時(shí)變量才被使用，POU執(zhí)行完后，不再保存臨時(shí)變量的數(shù)值。

2)IN是由調(diào)用它的POU提供的輸入?yún)?shù)。

3)OUT是返回給調(diào)用它的POU的輸出參數(shù)(子程序的執(zhí)行結(jié)果)。

4)IN_OUT是輸入_輸出參數(shù)，其初始值由調(diào)用它的POU傳送給子程序，并用同一變量將子程序的執(zhí)行結(jié)果返回給調(diào)用它的POU。

主程序和中斷程序的局部變量中只有臨時(shí)變量TEMP。

具有輸入、輸出參數(shù)和局部變量的子程序易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程，對(duì)于*生產(chǎn)同類設(shè)備或生產(chǎn)線的廠家尤為有用。這些廠家的編程人員為設(shè)備的各組件或工藝功能編寫了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內(nèi)部代碼，只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數(shù)的意義，就可以通過程序之間的調(diào)用快速“組裝”出滿足不同用戶要求的控制程序。就好像用數(shù)字集成電路芯片組成復(fù)雜的數(shù)字電路一樣。

子程序如果沒有輸入、輸出參數(shù)，它和調(diào)用它的程序之間沒有清晰的接口，很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程。

子程序如果沒有局部變量，它和調(diào)用它的程序之間只能通過全局變量來交換數(shù)據(jù)，子程序內(nèi)部也只能使用全局變量。將子程序和中斷程序移植到別的項(xiàng)目時(shí)，需要重新統(tǒng)一安排它們使用的全局變量，以保證不會(huì)出現(xiàn)地址沖突。當(dāng)程序很復(fù)雜，子程序和中斷程序很多時(shí)，這種重新分配地址的工作量非常大。

如果子程序和中斷程序有局部變量，并且它們內(nèi)部只使用局部變量，不使用全局變量，因?yàn)榕c其他POU沒有地址沖突，不需作任何改動(dòng)，就可以將子程序移植到別的項(xiàng)目中去。

2．西門子的S7-300/400的程序結(jié)構(gòu)

S7-300/400將子程序分為功能（Function，或稱為函數(shù)）和功能塊（FunctionBlock）。

S7-300/400的功能與S7-200的子程序基本上相同。它們均有輸入、輸出參數(shù)和臨時(shí)變量，功能的局部數(shù)據(jù)中的返回值實(shí)際上屬于輸出參數(shù)。它們沒有的存儲(chǔ)區(qū)，功能執(zhí)行結(jié)束后，不再保存臨時(shí)變量中的數(shù)據(jù)。

可以用全局變量來保存那些在功能執(zhí)行結(jié)束后需要保存的數(shù)據(jù)，但是會(huì)影響到功能的可移植性。

功能塊是用戶編寫的有自己的存儲(chǔ)區(qū)（即背景數(shù)據(jù)塊）的程序塊，功能塊的輸入、輸出參數(shù)和靜態(tài)變量存放在的背景數(shù)據(jù)塊中，臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局部數(shù)據(jù)堆棧中。每次調(diào)用功能塊時(shí)，都要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊。功能塊執(zhí)行完后，背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但是不會(huì)保存局部數(shù)據(jù)堆棧中的數(shù)據(jù)。

功能塊采用了類似于C  的封裝的概念，將程序和數(shù)據(jù)封裝在一起，具有很好的可移植性。

S7-300/400的共享數(shù)據(jù)塊可供所有的邏輯塊使用。

系統(tǒng)通訊簡易框圖如圖一：

圖一：系統(tǒng)通訊框圖

上圖中，PM-160在PROFIBUS側(cè)作為通訊的響應(yīng)方，被動(dòng)接收PLC的讀請(qǐng)求及寫請(qǐng)求；而在RS232串口側(cè)，PM-160則作為通訊的發(fā)起者，主動(dòng)發(fā)送請(qǐng)求并且接收電子稱返回的響應(yīng)。

• 二、METTLER TOLEDO電子稱重天平通訊說明

天平支持RS232通訊，通訊波特率可選，通訊模式為ASCII，通訊指令如圖二所示：

圖二：電子天平通訊指令表

本現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了中控室采集現(xiàn)場電子天平的當(dāng)前單位下穩(wěn)定的重量值，在控制室可以通過按鍵來控制數(shù)據(jù)采集的頻率（即按一次按鍵，數(shù)據(jù)采集一次）；這樣客戶無需復(fù)雜的程序處理，即可根據(jù)需求實(shí)時(shí)監(jiān)控到現(xiàn)場電子天平的計(jì)量值；操作方便、快捷、性能穩(wěn)定。

1. PM-160參數(shù)配置介紹

• 三、PM-160在該應(yīng)用中的通訊原理及參數(shù)配置

由于該現(xiàn)場電子天平通訊協(xié)議不符合Modbus規(guī)約，所以采用了PM-160的通用模式進(jìn)行通訊。該模式的配置界面如圖三所示：

圖三：PM-160通用模式配置界面

上圖中，協(xié)議類型選擇為“通用模式”，串口參數(shù)包括波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等跟電子稱的RS232串口設(shè)置保持*，斷幀方式選擇為“字符超時(shí)”，通訊接口選擇為“RS232”。

2.PM-160通用模式工作原理介紹

PM-160在通用模式下實(shí)現(xiàn)PROFIBUS與RS232之間的數(shù)據(jù)交換，PROFIBUS-DP與RS232之間的數(shù)據(jù)交換是雙向傳輸?shù)?。PROFIBUS輸出數(shù)據(jù)通過RS232口發(fā)送給對(duì)應(yīng)的電子天平稱，同時(shí)接收該稱返回的響應(yīng)，并且存放到PROFIBUS的數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)。數(shù)據(jù)交換格式如圖四所示：

Eo是PROFIBUS輸出數(shù)據(jù)的事務(wù)號(hào)，該字節(jié)由PM-160定義，PM-160會(huì)通過對(duì)比該字節(jié)是否發(fā)生變化來決定是否通過RS232口給串口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；i是輸出數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，該字節(jié)也由PM-160定義，PM-160會(huì)通過判別該字節(jié)來決定通過RS232口給串口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)；D1-Di是PM-160通過RS232口發(fā)送的數(shù)據(jù)。

Ei是PROFIBUS輸入數(shù)據(jù)的事務(wù)號(hào)，該字節(jié)由PM-160定義，PM-160的RS232口每接收到一幀新的數(shù)據(jù)，該字節(jié)就會(huì)加1；j是輸入數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，該字節(jié)也由PM-160定義，表示PM-160的RS232口接收到的串口的數(shù)據(jù)字節(jié)長度（該字節(jié)是否顯示出來可以通過配置軟件設(shè)置）；D1-Dj是PM-160的串口接收到的數(shù)據(jù)。

圖四：PM-160通用模式數(shù)據(jù)交換格式

3.STEP7組態(tài)介紹

PM-160作為PROFIBUS從站，有其對(duì)應(yīng)的GSD文件。在組態(tài)時(shí)，需要將GSD文件正確添加到PROFIBUS主站，對(duì)于PROFIBUS側(cè)輸入輸出字節(jié)數(shù)的添加，滿足實(shí)際需求即可。STEP7組態(tài)界面如圖五所示：

圖五：STEP7組態(tài)界面

4.現(xiàn)場通訊報(bào)文實(shí)例

PROFIBUS側(cè)發(fā)送請(qǐng)求：

  11 04 53 55 0D 0A 【HEX】

  SU【ASCII】----------【利用當(dāng)前顯示單位發(fā)送穩(wěn)定的重量值】

  其中，“11”為事務(wù)號(hào)，“04”為要通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)長度。

PROFIBUS側(cè)接收響應(yīng)：

  S S       39.7 g【ASCII】

  其中，“A1”為事務(wù)號(hào)。

• 四、應(yīng)用總結(jié)

該系統(tǒng)的應(yīng)用，成功解決了遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場原料投放量的問題。該系統(tǒng)已投入運(yùn)行一年多時(shí)間，未發(fā)生任何硬件故障。其性能的穩(wěn)定可靠，保證了現(xiàn)場生產(chǎn)工作的有序運(yùn)行，取得了業(yè)主的*好評(píng)。

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