如何實現(xiàn)自由口模式下PLC與計算機(jī)的通信方法概述

概述

----本例說明如何以自由協(xié)議實現(xiàn)計算機(jī)與S7-200的通信，計算機(jī)作為主站，可以實現(xiàn)對PLC從站各寄存器的讀/寫操作。

----計算機(jī)通過COM口發(fā)送指令到PLC的PORT0（或PORT1）口，PLC通過RCV接收指令，然后對指令進(jìn)行譯碼，譯碼后調(diào)用相應(yīng)的讀/寫子程序?qū)崿F(xiàn)指令要求的操作，并返回指令執(zhí)行的狀態(tài)信息。

通信協(xié)議

----在自由口模式下，通信協(xié)議是由用戶定義的。用戶可以用梯形圖程序調(diào)用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT）、接受指令（RCV）來控制通信操作。在自由口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序控制。

指令格式定義

計算機(jī)每次發(fā)送一個33字節(jié)長的指令來實現(xiàn)一次讀/寫操作，指令格式見表1 說明：

起始字符

----起始字符標(biāo)志著指令的開始，在本例中被定義為ASCII碼的“g”，不同的PLC從站可以定義不同的起始字符以接收真對該P(yáng)LC的指令。

指令類型

----該字節(jié)用來標(biāo)志指令的類型，在本例中05H代表讀操作，06H代表寫操作。

目標(biāo)PLC站地址

----目標(biāo)PLC站地址占用指令的B2、B3兩個字節(jié)，以十六進(jìn)制ASCII碼的格式表示目標(biāo)PLC的站地址。

目標(biāo)寄存器地址

----在PLC內(nèi)部可以用4個字節(jié)來表示一個寄存器的地址（但不能表示一個位地址）。前兩個字節(jié)表示寄存器類型，后兩個字節(jié)表示寄存器號。

00 00（H）： I寄存器區(qū)

01 00（H）： Q寄存器區(qū)

02 00（H）： M寄存器區(qū)

08 00（H）： V寄存器區(qū)

例如：

IB000的地址可表示為 00 00 00 00（H）

VB100的地址可表示為 08 00 00 64（H）

讀/寫字節(jié)數(shù)M

----當(dāng)讀命令時，始終讀回從目標(biāo)寄存器開始的連續(xù)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制ASCII碼后占用16個字節(jié)），可以根據(jù)自己的需要取用，M可以任意寫入。

----當(dāng)寫命令時，M表示的是要寫入數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制ASCII碼所占用的字節(jié)數(shù)。例如要寫入1個字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在指令中以十六進(jìn)制ASCII碼表示，它將占用2個字節(jié)，此時應(yīng)向M中寫入“02”。同理，如果要寫入5個字節(jié)的數(shù)據(jù)，M中應(yīng)寫入“0A”。

要寫入的數(shù)據(jù)

----要寫入的數(shù)據(jù)在指令中以十六進(jìn)制ASCII碼的格式表示，占用指令的B14-B29共16個字節(jié)。數(shù)據(jù)區(qū)必須填滿，但只有前M個字節(jié)的數(shù)據(jù)會被寫入目標(biāo)寄存器。一條指令最多可以寫入8個字節(jié)的數(shù)據(jù)（此時M中應(yīng)寫入“10”，代表十進(jìn)制的16）

BCC校驗碼

----在傳輸過程中，指令有可能受到任何的干擾而使原來的數(shù)據(jù)信號發(fā)生扭曲，此時的指令當(dāng)然是錯誤的，為了偵測指令在傳輸過程中發(fā)生的錯誤，接收方必須對指令作進(jìn)一步的確認(rèn)工作，以防止錯誤的指令被執(zhí)行，最簡單的方法就是使用校驗碼。BCC校驗碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCII碼以字節(jié)為單位作異或和，并將此異或和作為指令的一部分傳送出去；同樣地，接收方在接到指令后，以相同的方式對接收到的字符串作異或和，并與傳送方所送過來的值作對比，若其值相等，則代表接收到的指令是正確的，反之則是錯誤的。

----在本例中，bcc為指令B1到B29的異或和，BCC為bcc的十六進(jìn)制ASCII碼。

----bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29

結(jié)束字符

----結(jié)束字符標(biāo)志著指令的結(jié)束，在本例中被定義為ASCII碼的“G”，不同的PLC從站可以定義不同的結(jié)束字符以接收真對該P(yáng)LC的指令。

PLC在接到上位機(jī)指令后，將發(fā)送一個21字節(jié)長反饋信息，格式見表2

說明：

起始字符

----起始字符標(biāo)志著反饋信息的開始，在本例中被定義為ASCII碼的“g”，不同的PLC從站可以定義不同的起始字符，這樣上位機(jī)可以根據(jù)信息的起始字符來判斷反饋信息的來源。

狀態(tài)信息

----該字節(jié)包含指令執(zhí)行的狀態(tài)信息，在本例中

01H 代表 讀取正確

02H 代表 寫入正確

03H 代表 BCC校驗碼錯誤

04H 代表 指令不合法

數(shù)據(jù)區(qū)

----反饋信息的B3到B18為讀指令所要讀取的數(shù)據(jù)，以十六進(jìn)制ASCII碼表示。

BCC校驗碼

----與上位機(jī)指令中的BCC校驗碼類似，它是反饋信息B3到B18的異或和。

結(jié)束字符

----結(jié)束字符標(biāo)志著反饋信息的結(jié)束，在本例中被定義為26H。

指令中為何要使用ASCII碼

----一條指令除包含數(shù)據(jù)外，還包含必要的控制字（起始字符、結(jié)束字符、指令類型等）。如果指令中的數(shù)據(jù)直接以其原本的形式傳輸，則不可避免的會與指令中的控制字發(fā)生混淆。

----例如本例中，指令的起始字符為“g”，其ASCII碼值為67H，結(jié)束字符為“G”，其ASCII碼值為47H。假設(shè)要寫入的數(shù)據(jù)中也有47H，并且數(shù)據(jù)直接以其原本的形式傳輸，則PLC會因為接收到了數(shù)據(jù)中的47H而停止接收，這樣PLC接收到的指令將是一個不完整的非法指令，很可能造成PLC的誤動作。

----為了避免這種情況的發(fā)生，可以用文本來傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)。通過以16進(jìn)制ASCII碼的格式描述數(shù)據(jù)，每個二進(jìn)制的字節(jié)都可以表示成一對ASCII編碼，這對編碼表示這個字節(jié)的兩個16進(jìn)制字符。這種格式可以表示任何的數(shù)值，僅僅使用ASCII代碼的30H到39H（表示0到9）和41H到46H（表示A到F）。ASCII碼的其余部分可以用作控制字（起始標(biāo)志、結(jié)束標(biāo)志、指令類型等）。這樣，數(shù)據(jù)中的47H以ASCII碼的形式進(jìn)行傳送就變成了34H 37H 兩個字節(jié)，從而避免了PLC因接收到數(shù)據(jù)中的47H而停止接收的錯誤。

PLC程序執(zhí)行過程

----PLC在第一次掃描時執(zhí)行初始化子程序，對端口及RCV指令進(jìn)行初始化。初始化完成后，運(yùn)行RCV指令使端口處于接受狀態(tài)。

----RCV會將以“g”開頭“G”結(jié)尾的指令保存到接收緩沖區(qū)，并同時產(chǎn)生接收完成中斷。

----RCVcomplete中斷服務(wù)程序用來處理接收完成中斷事件，它會將接收緩沖區(qū)中的十六進(jìn)制ASCII碼還原成數(shù)據(jù)并保存，同時置位Verify子程序的觸發(fā)條件（M0.1）。 ----Verify子程序首先復(fù)位本身的觸發(fā)條件以防止子程序被重復(fù)調(diào)用，然后求出接收緩沖區(qū)中指令的BCC校驗碼并與指令中的BCC校驗碼進(jìn)行比對。如果相等則置BCC碼校驗正確的標(biāo)志位（M0.0）為1；如果指令格式正確（指令的結(jié)束標(biāo)志在接收緩沖區(qū)中特定的位置VB133）而BCC碼不相等，則發(fā)送代表BCC校驗碼錯誤的反饋信息；如果指令格式不正確（VB133中不是指令的結(jié)束標(biāo)志），則返回代表指令格式錯誤的反饋信息。

----Read子程序的觸發(fā)條件為：指令中的站地址與本機(jī)站地址相符、指令類型為讀指令、BCC檢驗碼正確。當(dāng)條件滿足時，Read子程序被執(zhí)行。Read子程序首先禁止RCV，然后將指令所要讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制ASCII碼并寫入發(fā)送緩沖區(qū)、計算BCC檢驗碼、最后發(fā)送反饋信息。

----Write子程序的觸發(fā)條件為：指令中的站地址與本機(jī)站地址相符、指令類型為寫指令、BCC檢驗碼正確。當(dāng)條件滿足時，Write子程序被執(zhí)行。Write子程序首先禁止RCV，然后將指令中的數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)寄存器，最后發(fā)送代表寫入正確的反饋信息。

----PLC每接到一條指令后都會發(fā)送一條反饋信息，當(dāng)反饋信息發(fā)送完成時，會產(chǎn)生發(fā)送完成中斷，XMTcomplete中斷服務(wù)程序用來處理發(fā)送完成中斷事件。在XMTcomplete中斷服務(wù)程序中所要執(zhí)行的操作包括：復(fù)位BCC校驗碼正確的標(biāo)志位（M0.0）；允許RCV；bcc碼寄存器清零；重新裝入用于計算BCC校驗碼的地址指針；接收緩沖區(qū)中存放指令結(jié)束字符的字節(jié)VB133清零（用來判斷下一條指令格式是否正確）。

PLC寄存器地址分配

----此程序占用PLC寄存器的VB100-VB199，內(nèi)部繼電器占用M0.0和M0.1。寄存器地址分配見表3、表4、表5、表6。

程序清單

主程序：

NETWORK 1

LDSM0.1//第一次掃描調(diào)用初始化子程序

CALLinitialize

NETWORK 2

LDB=VB134， VB199 //指令中的站地址與本機(jī)站地址相符

AB=VB102， 5//指令類型為讀指令

AM0.0//BCC碼校驗正確

CALLRead//調(diào)用讀子程序

NETWORK 3

LDB=VB134， VB199//指令中的站地址與本機(jī)站地址相符

AB= VB102， 6//指令類型為寫指令

AM0.0//BCC碼校驗正確

CALLWrite//調(diào)用寫子程序

NETWORK 4

LDM0.1//指令接收完成后調(diào)用BCC碼校驗子程序

CALLVerify

NETWORK 5

LDSM4.5//當(dāng)端口空閑時啟動RCV

RCVVB100， 0

Read子程序：

NETWORK 1

LDSM0.0//停止端口0的接收

RSM87.7， 1

RM0.0， 1

RCVVB100， 0

NETWORK 2

LDSM0.0//將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)

MOVB 103， VB154

MOVB1， VB155

HTA*VD135， VB156， 16

MOVB26， VB174

MOVB21， VB153

NETWORK 3

LDSM0.0//計算BCC校驗碼

FORVW177， +1， +16

NETWORK 4

LDSM0.0

XORB*VD181， VB180

NETWORK 5

LDSM0.0

INCDVD181

NETWORK 6

NEXT

NETWORK 7

LDSM0.0

HTAVB180， VB172， 2//BCC校驗碼寫入發(fā)送緩沖區(qū)

NETWORK 8

LDSM4.5//發(fā)送反饋信息

XMTVB153， 0

Write子程序：

NETWORK 1

LDSM0.0//停止端口0的接收

RSM87.7， 1

RM0.0， 1

RCVVB100， 0

NETWORK 2

LDSM0.0//裝入要寫如數(shù)據(jù)源的地址指針

MOVD&VB115， VD145

NETWORK 3

LDSM0.0//寫入數(shù)據(jù)

ATH*VD145， *VD135， VB139

NETWORK 4

LDSM0.0//指令執(zhí)行的反饋信息寫入發(fā)送緩沖區(qū)

MOVB21， VB153

MOVB103， VB154

MOVB2， VB155

MOVB26， VB174

NETWORK 5

LDSM4.5//發(fā)送指令執(zhí)行的反饋信息

XMTVB153， 0

Verify子程序：

NETWORK 1

LDSM0.0

RM0.1， 1//復(fù)位verify子程序的執(zhí)行條件

NETWORK 2

LDSM0.0//計算BCC碼

FORVW175， +1， +29

NETWORK 3

LDSM0.0

XORB*VD149， VB179

NETWORK 4

LDSM0.0

INCDVD149

NETWORK 5

NEXT

NETWORK 6

LDB=VB179， VB140//當(dāng)BCC碼校驗正確時，M0.0置1

AB=VB133， 71

SM0.0， 1

NETWORK 7

LDB=VB133， 71//BCC碼錯誤時發(fā)送反饋信息

AB《》VB179， VB140

MOVB21， VB153

MOVB103， VB154

MOVB3， VB155

MOVB26， VB174

RSM87.7， 1

RCVVB100， 0

XMTVB153， 0

NETWORK 8

LDB《》VB133， 71//指令格式錯誤或RCV超時時發(fā)送反饋信息

MOVB21， VB153

MOVB103， VB154

MOVB4， VB155

MOVB26， VB174

RSM87.7， 1

RCVVB100， 0

XMTVB153， 0

Initialize子程序：

NETWORK 1

LDSM0.0

MOVB9， SMB30//0口“9600，N，8，1”

NETWORK 2

LDSM0.0//RCV指令初始化

MOVB16#EC， SMB87

MOVB103， SMB88

MOVB71， SMB89

MOVB+1000， SMW92

MOVB35， SMB94

RSM87.2， 1

NETWORK 3

LDSM0.0

ATCHRCVcomplete， 23//連接口0接收完成的中斷

NETWORK 4

LDSM0.0

ATCHXMTcomplete， 9//連接口0發(fā)送完成的中斷

NETWORK 5

LDSM0.0

ENI //中斷允許

NETWORK 6

LDSM0.0

MOVB2， VB199//將本機(jī)站地址裝入寄存器

NETWORK 7

LDSM0.0

MOVB&VB102， VD149//裝入地址指針

MOVB0， VB179//BCC碼寄存器清零

MOVB&VB156， VD181//裝入地址指針

MOVB0， VB180//BCC碼寄存器清零

RCVcomplete中斷程序

NETWORK 1

LDSM0.0

ATHVB103， VB134， 2//指令譯碼（ASCII碼到十六進(jìn)制）

ATHVB105， VB135， 8

ATHVB113， VB139， 2

ATHVB131， VB140， 2

SM0.1， 1//置位Verify子程序的觸發(fā)條件

MOVB0， VB179//BCC碼寄存器清零

MOVD&VB102， VD149//裝入地址指針

XMTcomplete中斷程序

NETWORK 1

LDSM0.0

RM0.0， 1//復(fù)位BCC校驗碼正確的標(biāo)志位

SSM87.7， 1//允許口0進(jìn)行接收

MOVB0， VB179//BCC校驗碼寄存器清零

MOVB0， VB180//BCC校驗碼寄存器清零

MOVD&VB102， VD149//重新裝入地址指針

MOVD&VB156， VD181

MOVB0， VB133 //接收緩沖區(qū)中存放指令結(jié)束字符的字節(jié)清零