西门子200系列PLC通信概述

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1、第一节第一节 S7-200 系列系列 PLC 通信概述通信概述 随着计算机网络技术的发展，现代企业的自动化程度越来越高。在大型控制系统中，由 于控制任务复杂，点数过多，各任务间的数字量、模拟量相互交叉，因而出现了紧靠增强单 机的控制功能及点数已难以胜任的现象。所以 PLC 生产厂家为了适应复杂生产的需要，也 为了便于对 PLC 进行监控，均开发了各自的 PLC 通信技术及 PLC 通信网络。 联网目的联网目的 PLC 的通信就是指 PLC 与计算机之间、PLC 与 PLC 之间、PLC 与其它智能设备之间的 数据通信。 PLC 的联网就是为了提高系统的控制功能和范围， 将分布在不同位置的 PL

2、C 之间、 PLC 与计算机、PLC 与智能设备通过传送介质连接起来，实现通信，以构成功能更强大的控制 系统。 两个 PLC 之间或一个 PLC 和一台计算机建立连接，一般叫做链接（Link） ，而不称为 联网。 现场控制的 PLC 网络系统，极大地提高了 PLC 的控制范围和规模，实现了多个设备之 间的数据共享和协调控制， 提高了控制系统的可靠性和灵活性， 增加了系统监控和科学管理 水平，便于用户程序的开发和应用。 21 世纪的今天，信息网络已成为人类社会步入知识经济时代的标志。而 PLC 之间及其 与计算机之间的通信网络已成为全集成自动化系统（TLA Totally Integrated

3、Automation）的 特征。 8.1.2 通信方式通信方式 1串行数据传送和并行数据传送 (1)并行数据传送：并行数据传送时所有数据位是同时进行的，以字或字节为单位传送。并 行传输速度快，但通信线路多、成本高，适合近距离数据高速传送。PlC 通信系统中，并行 通信方式一般发生在内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。 (2)串行数据传送：串行数据传送时所有数据是按位(bit)进行的。串行通信仅需要一对数据线 就可以。在长距离数据传送中较为合适。PLC 网络传送数据的方式绝大多数为串行方式， 而计算机或 PLC 内部数据处理、存储都是并行的。若要串行发送、接收数据，则要进

4、行相 应的串行、并行数据转换，即在数据发送前，要把并行数据先转换成串行数据；而在数据接 收后，要把串行数据转换成并行数据后再处理。 2异步方式与同步方式 串行通信数据的传送是一位一位分时进行的。根据串行通信数据传输方式的不同可以分 为异步方式和同步方式。 (1)异步方式 又称起止方式。 它在发送字符时， 要先发送起始位， 然后才是字符本身， 最后是停止位。 字符之后还可以加入奇偶校验位。 异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异步传送是靠起始位和波特率 来保持同步的。 (2)同步方式 同步方式要在传送数据的同时， 也传递时钟同步信号， 并始终按照给定的时刻采集数据。 同步方式传递数

5、据虽提高了数据的传输速率，但对通信系统要求较高。 PLC 网络多采用异步方式传送数据。 第二节第二节 S7-200 系列系列 PLC 自由口通信自由口通信 7.2.1 自由口通信基本概念自由口通信基本概念 SIMATIC S7-200 系列 PLC 有广泛的应用领域，根据不同的应用要求，PLC 有不同程度 的通信功能，特别是 S7-200 的通信接口 Port 0 具有的自由口通信模式（Free Port Communication Mode）,为其灵活的组网通信提供了有力支持。 S7-200 系列 PLC 的串行通信可以由用户程序来控制，这种由用户程序控制的通信方式 称为自由端口通信模式。自

6、由口通信模式为 S7-200/300 系列 PLC 的特殊通信模式。在这种 模式下，用户可以自定义通信协议（在用户程序中选择通信协议，设定波特率、校验方式、 字符的有效数据位） ，通过建立通信中断事件，使用通信指令，控制 PLC 的串行通信口与其 他具有 RS-232 串行接口的设备进行通信，如打印机、条形码阅读器、变频器、调制解调器 等。也可用于两个 CPU 间简单的数据交换，例如 ASCII 码字符，用户可通过编程来编制通 信协议。 自由口模式通信是指用户程序在自定义的协议下，通过端口 0 控制 PLC 主机与其他的 带编程口的智能设备进行通信。 在 S7-200 中，只有当主机处于 RU

7、N 工作方式时（此时特殊继电器 SM7.0 为 1 时） ，才 允许自由口通信模式， 此时用户可以用接收中断、 发送中断和相关的通信指令来编写程序控 制通信口的运行。如果选择了自由口通信模式，S7-200 便失去了与标准通信装置进行正常 通信的功能。当主机处于 STOP 方式时，自由口通信被禁止，通信口自动切换到正常的 PPI 协议运行。 7.2.2 相关的特殊功能寄存器相关的特殊功能寄存器 1.自由端口的初始化 用特殊功能寄存器中的 SMB30 和 SMB130 的各个位设置自由口模式，并配置自由口的 通信参数，如通信协议、波特率、奇偶校验和有效数据位等。 SMB30 控制和设置通信端口 0

8、，如果 PLC 主机上有通信端口 1，则用 SMB130 来进行控 制和设置。SMB30 和 SMB130 的对应数据位功能相同，每位的含义如下： P P D B B B MM （1）PP 位：奇偶校验选择位 00 和 10 表示无奇偶校验；01 表示奇校验；11 表示偶校验。 （2）D 位：有效位数选择位 0 表示每个字符有效数据位为 8 位；1 表示每个字符有效数据位为 7 位。 （3）BBB 位：自由口波特率选择位 000 表示 38. 4kb/s； 001 表示 19.2kb/s； 010 表示 9.6kb/s； 011 表示 4.8kb/s； 100 表示 2.4kb/s； 101

9、表示 1.2kb/s；110 表示 600b/s；111 表示 300b/s； （4）MM 位：协议选择位 00 表示点到点接口 PPI 协议从站模式；01 表示自由口协议；10 表示点到点接口 PPI 协议 主站模式；11 表示保留（默认设置为 PPI 从站模式） 。 为了便于快速设置控制字节 SMB30 和 SMB130，可以参照表 7-2-1 给出的控制字节值。 表 7-2-1 控制字节值 波特率 38.4 kbps 19.2 kbps 9.6 kbps 4.8 kbps 2.4 kbps 1.2 kbps 600 bps 300 bps 无校验 01H 05H 09 H 0D H 11

10、H 15H 19H 1DH 奇校验 41H 45H 49H 4DH 51H 55H 59H 5DH 8 字 符 偶校验 C1H C5H C9H CDH D1H D5H D9H DDH 无校验 21H 25H 29H 2DH 31H 35H 39H 3DH 奇校验 61H 65H 69H 6DH 71H 75H 79H 7DH 7 字 符 偶校验 E1H E5H E9H EDH F1H F5H F9H FDH 2.特殊标志位及中断事件 （1）特殊标志位 SM4.5 和 SM4.6 分别表示口 0 和口 1 处于发送空闲状态。 （2）中断事件 字符接收中断：中断事件 8（端口 0）和 25（端口

11、1） ； 发送完成中断：中断事件 9（端口 0）和 26（端口 1） ； 接收完成中断：中断事件 23（端口 0）和 24（端口 1） ； 3.特殊存储器字节 接收信息时用到一系列特殊功能存储器。 端口 0 用 SMB86 和 SMB94； 端口 1 用 SMB186 和 SMB194。各字节的功能描述见表 7-2-2 表 7-2-2 特殊寄存器功能 端口 0 端口 1 说明 SMB86 SMB186 接收信息状态字节 SMB87 SMB187 接收信息控制字节 SMB88 SMB188 信息字符的开始 SMB89 SMB189 信息的终止符 SMB90 SMB190 信息间的空闲时间设定，空

12、闲后受到的第一个字符是新信息 的首字符 SMB92 SMB192 信息内定时器设定，超过这一时间则终止接收信息 SMB94 SMB194 一条信息要接收的最大字符数（0255） （1）接收信息状态字节 状态字节 SMB86 和 SMB186 的位数据含义如下： N R E 0 0 T C P N=1 表示用户通过禁止命令结束接收信息操作。 R=1 表示因输入参数错误或缺少起始结束条件引起的接收信息结束。 E=1 表示接收到结束字符。 T=1 表示超时，接收信息结束。 C=1 表示字符数超长，接收信息结束。 P=1 表示奇偶校验错误，接收信息结束。 （2）接收信息控制字节 接收信息控制字节 SM

13、B87 和 SMB187 主要用于定义和识别信息的判据，各数据位的含 义如下： EN SC EC ILC/MTMRBK0 EN 表示接收允许。=0，禁止接收信息，=1 允许接收信息。 SC 表示是否使用 SMB88 或 SMB188 的值检测起始信息。=0，忽略；=1，使用。 EC 表示是否使用 SMB89 或 SMB189 的值检测结束信息。=0，忽略；=1，使用。 IL 表示是否使用 SMB90 或 SMB190 的值检测空闲信息。=0，忽略；=1，使用。 C/M 表示定时器定时性质。=0，内部字符定时器；=1，信息定时器。 TMR 表示是否使用 SMB92 或 SMB192 的值终止接收

14、。=0，忽略；=1，使用。 BK 表示是否使用中断条件来检测起始信息。=0，忽略；=1，使用。 通过对接收控制字节各个位的设置，可以实现多种形式的自由口接收通信。 7.2.3 自由口发送接收指令自由口发送接收指令 自由口发送接收指令格式见表 7-2-3。 LAD STL 功能描述 XMT TABLE,PORT 发送指令 XMT,输入使能端有效时,激 活发送的数据缓冲区(TABLE)中的数 据。通过通信端口 PORT 将缓冲区的 数据发送出去。 RCV TABLE,PORT 接收指令 RCV，输入使能端有效时， 激活初始化或结束接受信息服务。通 过指定端口（PORT）接受从远程设 备上传来的数据

15、，并放到缓冲区 （TABLE） 自由口发送接收指令说明： （1）XMT、RCV 指令只有 CPU 处于 RUN 模式时，才允许进行自由端口通信。 （2）TBL：指定接收/发送数据缓冲区的首地址。可寻址的寄存器地址为 VB、IB、QB、 MB、SMB、*VD、*AC、SB；PORT 指定通信端口，可取 0 或 1。 （3）TBL 数据缓冲区中的第一个字节用于设定要发送/接收的字节数，从第二个数据开始是 要发送/接收的内容。缓冲区的大小在 255 个字符以内。 （4）XMT 指令可以发送一个或多个字符，最多有 255 个字符缓冲区。通过向 SMB30（端 口 0）或 SMB130（端口 1）的协议

16、选择区置 1，可以允许自由端口模式。当处于自由端口 模式，不能与可编程设备通信。当 CPU 处于 STOP 模式时，自由端口模式被禁止。通信端 口恢复正常 PPI 模式，此时可以与可编程设备通信。 （5）RCV 指令可以接收一个或多个字符，最多有 255 个字符。在接收任务完成后产生中断 事件 23（对端口 0）或中断事件 24（对端口 1） 。如果有一个中断服务程序连接到接收完事 件上，则可实现对应的操作。 7.2.3 发送发送/接收指令编程举例接收指令编程举例 例 1 当输入信号 I0.0 接通并发送空闲状态时，将数据缓冲区 VB200 中的数据信息发送到打 印机或显示器。 编程要点是首先利用首次扫描脉冲， 进行自由端口通信协议的设置， 即初始化自由端口； 然后在发送空闲时执行发送命令。对应的梯形图程序如图 7-2-1 所示。 图 7-2-1 发送数据梯形图程序 例 2 两个 PLC 之间的自由口通信。已知有两台 S7-224 型号 PLC 甲和乙。要求甲机和乙机 采用可编程通信模式进行数据交换。乙机的 IB0 控制甲机的 QB0。对发送和