甘肅西門(mén)子S7-200SMART模塊代理價(jià)格

西門(mén)子S7-200 PLC與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    在分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，往往由遠(yuǎn)離控制中心幾公里、幾十公里甚至數(shù)百公里以外的下位機(jī)(PLC)采集數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)地送給上位控制中心(PC)，由PC對(duì)PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。這對(duì)于一般的計(jì)算機(jī)串行通信口來(lái)說(shuō)是無(wú)法完成的，必須采取模擬載波傳輸方式或者采用微波和衛(wèi)星等無(wú)線傳輸方式，實(shí)現(xiàn)PLC與PC之間的遠(yuǎn)程通信。

    從投資費(fèi)用及性能價(jià)格比來(lái)看，大多數(shù)情況下還是采用模擬載波傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。也就是說(shuō)，通信雙方各接入一個(gè)設(shè)備——調(diào)制解調(diào)器( Modem)，借助于公用電話網(wǎng)(PSTN)，采用異步Modem撥號(hào)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。它將PLC送來(lái)的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)在電話線中傳輸，并在接收端將模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。本例對(duì)這鐘方式下PLC與PC的遠(yuǎn)程通信問(wèn)題進(jìn)行介紹，其中PLC選用西門(mén)子的S7-200 PLC。

    1．硬件連接

    遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為：一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，一臺(tái)S7-200 PLC作為下位機(jī)，兩臺(tái)調(diào)制解調(diào)器，一根PC/PPI電纜用于連接PLC和調(diào)制解調(diào)器。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖10.41所示。

    圖10.41    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    采用西門(mén)子S7-200 PLC的開(kāi)發(fā)工具初始化本地和遠(yuǎn)端調(diào)制解調(diào)器，把PC/PPI編程電纜的RS-232口接到調(diào)制解調(diào)器上，RS-485口接到PLC上，并設(shè)置PC/PPI編程電纜的工作模式：設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸率為9600 bit/s，選擇DTE和10位模式（若調(diào)制解調(diào)器為1l位，則選擇11位模式）。

    系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，分為上位機(jī)、下位機(jī)兩部分。下位機(jī)PLC主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和上傳，運(yùn)用STEP7-Micro/WIN進(jìn)行編程。上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)上傳數(shù)據(jù)的處理、顯示并作相應(yīng)記錄，可以采用Visual Basic6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

    2．通信方式

    前面幾篇文章所述，S7-200 PLC為用戶(hù)提供了靈活的通信功能。它可以提供3種通信方式，供用戶(hù)選擇。

    (1)通過(guò)PLC開(kāi)發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)適配器，構(gòu)成特定的公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不公開(kāi)，必須使用該廠商配套提供的支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)和上位機(jī)組態(tài)軟件。如西門(mén)子公司PPI協(xié)議下的令牌環(huán)網(wǎng)等。

    (2)通過(guò)開(kāi)放的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，通過(guò)PLC內(nèi)部集成端口或擴(kuò)展通信模塊，構(gòu)成基于現(xiàn)場(chǎng)總線的集散控制網(wǎng)絡(luò)。如西門(mén)子S7-200系列PLC可通過(guò)擴(kuò)展通信模塊CP232-8的PROFIBUS-DP通信口接入ROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)是通過(guò)總線的通信能力，可大大擴(kuò)展PLC控制能力和范圍。

    (3)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-485串行通信網(wǎng)絡(luò)和自定義或自主選擇的通信協(xié)議，構(gòu)成PLC及工控機(jī)的分布式網(wǎng)絡(luò)。

    本例中，S7-200系列PLC的通信口在自由口方式下工作，可以使PLC在程序員自行設(shè)計(jì)的通信協(xié)議下工作。

  1．MODBUS協(xié)議

    MODBUS協(xié)議是GOULD公司為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)通信和分布式控制系統(tǒng)協(xié)議，大量應(yīng)用證明是一種可靠、有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議，得到包括西門(mén)子、Honeywell等眾多硬件廠商支持，并廣泛應(yīng)用，其特點(diǎn)如下。

    ·是一種主從網(wǎng)絡(luò)，允許一個(gè)主機(jī)和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)通信，以完成編程、數(shù)據(jù)傳送、程序上裝／下裝及其主機(jī)操作。

    ·MODBUS協(xié)議采用命令/應(yīng)答方式，每一種命令報(bào)文都對(duì)應(yīng)著一種應(yīng)答報(bào)文。命令報(bào)文由主站發(fā)出，當(dāng)從站收到后，就發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行響應(yīng)。每個(gè)從機(jī)有一個(gè)惟一的地址，只有被訪問(wèn)的從機(jī)才會(huì)反應(yīng)包含其地址的查詢(xún)。也可采用廣播式命令，在廣播式的報(bào)文中使用地址0，所有的從機(jī)把它當(dāng)作一個(gè)指令進(jìn)行響應(yīng)，但不發(fā)回應(yīng)答報(bào)文。

    ·在Modbus系統(tǒng)中有兩種有效的傳輸模式：ASCII（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）和RTU（遠(yuǎn)程終端裝置）。RTU模式的傳輸格式是8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位，沒(méi)有奇偶校驗(yàn)位。

    ·RTU發(fā)送模式僅靠模擬的同步信息來(lái)保持幀的同步，接收設(shè)備監(jiān)視接收字符間的經(jīng)過(guò)時(shí)間，如果3個(gè)半字符的經(jīng)過(guò)時(shí)間后仍沒(méi)有新的字符或沒(méi)完成幀，設(shè)備就會(huì)沖掉該幀并設(shè)定下一個(gè)接收的字符為地址。

    ·當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，Modbus會(huì)發(fā)送一個(gè)含有從機(jī)地址、功能碼、錯(cuò)誤代碼和錯(cuò)誤檢測(cè)字段的信息給主機(jī)，為了表明此應(yīng)答是一個(gè)錯(cuò)誤通知，功能碼的高位被置成1。

    本例采用MODBUS協(xié)議的RTU模式，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換類(lèi)型由功能號(hào)(FCs)控制。

    由于在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)中，對(duì)輸入輸出點(diǎn)和各類(lèi)寄存器的操作均可轉(zhuǎn)化為定義相應(yīng)功能寄存器，并通過(guò)對(duì)這些寄存器讀寫(xiě)而實(shí)現(xiàn)，所以功能03、16可對(duì)多個(gè)寄存器進(jìn)行操作，能基本涵蓋各類(lèi)型讀寫(xiě)操作功能。其幀格式如表10.16、表10.17、表10.18所示。

    表10.16    功能號(hào)03的請(qǐng)求幀

    表10.17    功能號(hào)03的響應(yīng)幀

    表10.18    功能號(hào)16的響應(yīng)幀

    2．PLC的通信程序

    PLC通信程序遵循MODBUS協(xié)議，采用模塊化的子程序結(jié)構(gòu)。即整體功能由多個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的子功能組合實(shí)現(xiàn)，每個(gè)子功能由若干個(gè)任務(wù)單一的子程序構(gòu)成。

    (1)通信總調(diào)度模塊

    通信總調(diào)度模塊的作用是將PLC通信部分的功能歸并為一個(gè)調(diào)用單元，作為一個(gè)功能模塊提供給PLC的主程序。PLC在每次掃描中均執(zhí)行這一模塊，完成通信方面的處理工作。程序流程如圖10.43所示。

    模塊設(shè)置一個(gè)通信超時(shí)標(biāo)志，當(dāng)請(qǐng)求幀尚未接收完畢，而后續(xù)字節(jié)超過(guò)20ms仍未到達(dá)，則斷定通信出錯(cuò)。出錯(cuò)則丟棄本幀，調(diào)用通信初始化模塊進(jìn)行工作區(qū)的復(fù)位，并準(zhǔn)備下一次的通信。

    (2)通信初始化模塊

    PLC的通信以“接受請(qǐng)求幀一返回響應(yīng)幀”的過(guò)程作為一個(gè)通信循環(huán)，每次循環(huán)之前均通過(guò)初始化模塊對(duì)通信工作區(qū)中的各中間變量和標(biāo)志進(jìn)行復(fù)位操作，并將同步字、接收數(shù)據(jù)指針和發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的設(shè)置放在開(kāi)機(jī)初始化中，在*個(gè)掃描周期時(shí)執(zhí)行。

    本例串口設(shè)置寄存器SMB30的控制字為9，即采用自由口方式，數(shù)據(jù)傳輸率為9600bit/s，字符長(zhǎng)度8位，無(wú)校驗(yàn)。

    (3)通信寄存器刷新模塊

    通信寄存器是上位機(jī)程序同PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁。PLC把其I/O點(diǎn)狀態(tài)存入相應(yīng)通信寄存器，作為發(fā)送數(shù)據(jù)前的準(zhǔn)備。在PLC中，對(duì)于上傳的狀態(tài)數(shù)據(jù)．實(shí)時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)寄存器的刷新，以隨時(shí)準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)提供給一卜位機(jī)。

    本例上位計(jì)算機(jī)對(duì)PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控問(wèn)題?？梢钥闯?，遠(yuǎn)程監(jiān)控就是指通過(guò)設(shè)在監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)對(duì)分布在現(xiàn)場(chǎng)的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的異地設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與操作。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)\(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障類(lèi)型實(shí)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及早地預(yù)告和排除設(shè)備故障。

    立足于現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)Modem撥號(hào)上網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC與PC之間的遠(yuǎn)程通信，可以滿(mǎn)足監(jiān)控系統(tǒng)的要求，使遠(yuǎn)程監(jiān)控中心能夠通過(guò)PLC讀取自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，并能向PLC傳送控制指令。

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程日益朝著高速、連續(xù)、集成與自動(dòng)化方向發(fā)展，勞動(dòng)力成本日益上升，傳統(tǒng)的工業(yè)監(jiān)控方式已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。PLC在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)也進(jìn)一步拓展了PLC的功能和用途。

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