基于自由口通訊的PLC與無紙記錄儀的通訊實現

高會新

摘 要：在當前的自動化控制系統中，智能儀表與PLC之間的通訊越來越多，也越來越重要。本文主要研究了S7-200 PLC與智能無紙記錄儀的通訊實現，通過現場驗證，通訊穩定可靠，此方式可推廣至其他智能儀表。

關鍵詞：PLC；智能無紙記錄儀；通訊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.120

0 引言

PLC是工業自動化的重要支柱，應用越來越廣泛。在工業生產中，通常我們要對儀表數據進行采集，然后通過控制電纜接至PLC去做數據顯示和邏輯處理。而智能儀表具備普通儀表實現不了的功能，可以實時的在現場顯示工藝生產數據和狀態等，因此應用越來越廣泛。智能儀表一般都具有標準的RS-232/ RS-485接口，方便與PLC進行通訊。本文介紹了S7-200 PLC與無紙記錄儀的通訊設計實現方法，該方法可推廣至其他智能儀表。

1 PLC自由口通訊技術

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或者兩個，這兩個通訊接口用在自由端口通訊或者PPI/MPI上。PPI具有通訊限制，這種通訊協議基于令牌環式機制。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S7-200上的所有RS485端口進行控制，同時用戶還有權限與任何有已知協議的通訊設備進行通訊。S7-200的寄存器用來定制通訊協議，同時提供了相關中斷事件以及通訊指令[1]。對于S7-200來說，主要有兩個重要的通訊指令，一個是接受指令，即（RCV），另一個指令是發送指令，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，首先對數據進行分析，分配數據緩沖區，之后對寫控制字符進行初始化操作，指定端口1以及端口0的工作模式，并對通訊時的基本參數進行設置；自由端通訊端口開始執行發送指令，發送區域中的數據被發送到通訊的另一側；連接發送完成的中斷事件26或者中斷事件9，進行中斷事件的輸入；執行接受指令過程，同時將自由端口所接收到的數據在接收數據的緩沖區進行寫入操作。用戶的程序可以對接收數據緩沖區當中的所有接收數據進行直接處理。

2 通訊協議的設計

2.1 通訊協議

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

2.2 無紙記錄儀的通訊協議

無紙記錄儀的通訊協議為主從掃描式通訊協議，每次通訊過程均由主機發起，然后從機進行響應，回傳規定的信息，完成一次通訊過程[2]。根據生產要求，需讀取壓力、溫度、流量數值。

3 PLC通訊程序設計

3.1 程序設計流程

PLC與無紙記錄儀通訊程序由主程序、中斷程序和3個子程序組成。主程序的任務是把要發送的數據放到發送區，并接收數據到接收區。然后進行初始化設置，SMB130.0數據重置為初始值1，定義結束字符，并同時設置控制字節的參數。之后對接收中斷完成和發送進行設置：當發送信號上升沿跳變之后，執行XMT指令，并對數據進行處理；之后將這些數據發送至無紙記錄儀，執行接收定時中斷，中斷的時間置為50ms。完成數據字符的接收過程之后，對所接收到的字符數據進行處理，并等待下一個傳輸信號。

3.2 程序運行分析

以部分程序為例，列舉出實現過程。圖1所示為50ms發送數據一次。

圖2所示為聲明發送完和接受完中斷。

3.3 上位機顯示

上位機應用WINCC組態軟件進行監控、報警、控制、報表統計等程序。本文需要顯示無紙記錄儀的溫度、壓力、流量等數據。

4 結語

隨著智能儀表在自動檢測和控制中應用越來越廣泛，與PLC的結合使用是發展趨勢。因此，兩者之間的穩定可靠的通訊尤為重要。本文主要實現了基于S7 200 PLC與無紙記錄儀的通訊設計，通過利用自由端口通訊和無紙記錄儀通訊協議的分析，設計了它們之間的串行通訊。此通訊系統已在干熄焦項目上投入使用，其運行穩定可靠。

參考文獻：

[1]毛亞黎，朱超.西門子S7-200PLC自由口串行通訊應用[J].自動化技術與應用，2016（06）.

[2]李如甲，董林.基于RS-485的智能儀表與PLC串行通訊[J].儀表技術與傳感器，2016（08）.