第8章 PLC的通信功能及應(yīng)用

235第8章PLC通信功能及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)的自動化程度越來越高。在大量相互交叉，因而出現(xiàn)了僅靠增強單機的控制功能及點數(shù)已難以勝任的現(xiàn)象。所以，各PLC生產(chǎn)廠家為了適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)的需要，也為了便于對PLC進行監(jiān)控，均開發(fā)了各自的PLC通訊技術(shù)及PLC通訊網(wǎng)絡(luò)。PLC的通訊就是指PLC與計算機之間、PLC與PLC之間、PLC與其它智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊問題。S7-200系列PLC的串行通信口可以由用戶程序來控制，這種由用戶程序控制的通信方式稱為自由端口通信模式。利用自由口模式，可以實現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，可以同多種智能設(shè)備進行通信。當(dāng)選擇自由端口通信模式時，用戶程序可通過發(fā)送／接收中斷、發(fā)送／接收指令來控制串行通信口的操作。通訊所使用的波特率、奇偶校驗以及數(shù)據(jù)位數(shù)等由特殊存儲表8-1通信用特殊存儲器位SMB30和SMBl30的具體內(nèi)容0自由端口模式控制字d：每個字符的數(shù)據(jù)位表8-2SM30通信功能控制字節(jié)值與自由口通信模式特性選項參照表位2525HA5H65HE5H無校驗偶校驗奇校驗2DHADH6DHEDH3DHBDH7DHFDH29HA9H69HE9H21HA1H61HE1H35HB5H75HF5H39HB9H79HF9H31HB1H71HF1H兩組數(shù)任取在對SMB30賦值之后，通信模式就被確定。要發(fā)送數(shù)據(jù)則使用XMT指令；要接收數(shù)據(jù)則可在相應(yīng)的中斷程序中直接從特殊存儲區(qū)中的SMB2（自由口通信模式的接收寄存）讀取。若是采用有奇偶校驗的自由口通信模式，還需在接收數(shù)據(jù)之前檢查特殊存儲區(qū)中的SMB3.0（自由口通信模式注意：只有PLC處于RUN模式時，才能進行自由端口通訊。處于自要修改PLC程序，則需將PLC處于STOP方式。被禁止，通信協(xié)議自動切換到PPI通信模式。（1）發(fā)送/接收數(shù)據(jù)指令格式與功能（見表8-3）表8-3發(fā)送/接收數(shù)據(jù)指令格式及功能語句表語句表STL操作碼指定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容通過PORT指定的串行口發(fā)送出ENPORT指定的串行通信口把接收到的信息存入TBL指定的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。發(fā)送數(shù)據(jù)指令接收數(shù)據(jù)指令RCVTBL，PORTXMTTBL，PORT梯形圖LADTBLPORT操作數(shù)XMTRCVENTBLPORT1）TBL指定接收/RCVENTBLPORT237①在緩沖區(qū)內(nèi)的最后一個字符發(fā)送后會產(chǎn)生中斷事件9（通信端口0）或中斷事件26（通信端口1利用這一事件可進行相應(yīng)的操作?？谔幙臻e狀態(tài)時發(fā)送數(shù)據(jù)。①可利用字符中斷控制接收數(shù)據(jù)字符及時取出。②可利用接收結(jié)束中斷控制接收數(shù)據(jù)可在接收到最后一個字符后，通過中斷子程序迅速處理接收到緩沖區(qū)的字符。端口0端口1字節(jié)含義接受信息狀態(tài)字節(jié)70條件引起的接收信息結(jié)束；E=1：接收到結(jié)束字符；接受信息控制字節(jié)70每當(dāng)執(zhí)行RCV指令時，檢查允許接收信息位。BK：是否使用中斷條件來檢測起始信息。0=忽略，1=使用。信息的開始字符信息的結(jié)束字符空閑線時間段。按毫秒設(shè)定?？臻e線時間溢出后接收的第一個字符是新信息最低有效字節(jié)。字符間/信息間定時器超時。按毫秒設(shè)定。如果超過這個時間段，則終止接收有效字節(jié)。注：不論何情況，這個范圍必須設(shè)置到所希望的最大緩沖區(qū)大小。的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到打印機或顯示器。編程要點是首先利用首次掃描脈沖，進行自由口通信協(xié)議的設(shè)置，即初始化自由端口；然后在發(fā)送空閑時執(zhí)行發(fā)送命令。對應(yīng)的梯形圖程序如第一次掃描接通創(chuàng)建一個發(fā)送數(shù)據(jù)的指針初始化自由端口信息初始化自由端口傳送字節(jié)數(shù)20裝入緩沖器首地址接收完成時連接到中斷服務(wù)程序發(fā)送完成時連接到中斷服務(wù)程序INT_1全局開中斷a）接收指令編程主程序接收完成時發(fā)送數(shù)據(jù)b）接收完成中斷服務(wù)程序0發(fā)送完成時c）發(fā)送完成中斷服務(wù)程序1址方式外，還可支持間接尋址?？紤]到該程序?qū)Πl(fā)送數(shù)據(jù)所存放地址的靈②接收程序同發(fā)送程序，先進行通信方式的設(shè)定，在主程序中將接這樣符合中斷程序編制得越短越好的原則。243CPU工作方式開關(guān)在TERM位置時，設(shè)置自由有口通信協(xié)議CPU工作方式開關(guān)在RUN位置時，設(shè)置點對點接口協(xié)議創(chuàng)建一個發(fā)送數(shù)據(jù)的指針指定發(fā)送的字節(jié)數(shù)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)置于待發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中執(zhí)行發(fā)送命令，將數(shù)據(jù)從端口0發(fā)送到甲機的數(shù)據(jù)緩沖器SMB2中乙機發(fā)送梯形C作方式開關(guān)在TERM位置時，設(shè)置自由有口通信協(xié)議CPU工作方式開關(guān)在RUN位置時，設(shè)置點對點接口協(xié)議設(shè)置接收完成中斷連接開中斷將接收到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)取出b）甲機接收中斷服務(wù)程序244個網(wǎng)絡(luò)中，PLC之間的連接則通過網(wǎng)絡(luò)連接器來完成，如圖8-5所示。這種網(wǎng)絡(luò)使用PPI協(xié)議進行通訊。PPI協(xié)議是一個主/從協(xié)議。這是一種基于字符的協(xié)議，共使用字符11于特定起始位字符和結(jié)束字符，源和目的站地址，幀長，以及全部數(shù)據(jù)和校驗字符。這個協(xié)議支持一主機多從機連接和多主機多從機連接方式。在這個協(xié)議中，主站給從站發(fā)送申請，從站進行響應(yīng)。從站不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請或查詢時，從站才響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上的所有S7-200CPU都作為從站。如果在程序中允許PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作為主站。一旦允許主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫指令讀寫其他CPU。當(dāng)S7-200CPU作為PPI主站時，它還可以作為從站響應(yīng)來自其他主245245站的申請。對于任何一個從站有多少個主站和他通訊，PPI沒有限制，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個主站。在計算機或編程設(shè)備中插入一塊MPI（多點接口卡）卡或CP（通訊處以將計算機或編程設(shè)備直接通過RS-485電纜與S7-200系列PLC進行相連，如圖8-6所示。這種網(wǎng)絡(luò)使用MPI協(xié)議通訊。主站主站OP15MPI電纜（RS-485）從站CPU224CPU221CPU224CPU221CPU224TD200圖8-6多點網(wǎng)絡(luò)示意圖MPI協(xié)議可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。協(xié)議如何操作有賴于設(shè)備類型。如果設(shè)備是S7-300CPU，那么就建立主/主連接。因為所有的S7-300CPU都是網(wǎng)絡(luò)主站。如果是S7-200CPU，是從站。MPI總是在兩個相互通訊的設(shè)備之間建立連接。主站為了應(yīng)用可以短時間建立一個連接，或無限地保持連接的斷開。3）PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)S7-200PROFIBUS所示。系列PLC通過EM277PROFIBUS-DP模塊可以方便地與現(xiàn)場總線進行連接，進而實現(xiàn)低檔設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)運行，如圖8-7CPUCPU400ET200BEM277計算機CPU224CPU300TTTTTT它只能很有限的訪問第一個主站的從站。統(tǒng)交換文件，可以在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)控制器和當(dāng)今辦公環(huán)境中所使用的普服務(wù)器II工業(yè)以太網(wǎng)IIXXI1I3PCTXI1T247在SIMATICS7的網(wǎng)絡(luò)中，S7-200被默認為從站。只有在采用PPI通信協(xié)議時，有些S7-200系列的PLC允許工作于PPI主站模式。將PLC的通信端口0或通信端口1設(shè)定工作于PPI主站模式，是通過設(shè)置SMB30或的低兩位取值2#10，就將PLC的通信端口0或通信端口1設(shè)定工作于PPI主站模式，就可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令了。1）網(wǎng)絡(luò)讀指令的格式與功能（見表8-5）表8-5網(wǎng)絡(luò)讀指令的格式與功能語句表語句表STL梯形圖LAD操作碼操作數(shù)指定的通信口，根據(jù)TBL指定的表中的定義讀取遠程裝置的數(shù)據(jù)NETREN表中的定義將數(shù)據(jù)寫入遠程設(shè)備中去NETWTBL，PORTNETRTBL，PORT指令指令TBLPORT（1）TBL指定被讀/寫的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)表，其尋址的寄存器為VB、NETWMB、*VD、NAC，其表的格式見表8-5；TBL指令。表8-6PPI主站與從站之間傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)表格式字節(jié)偏移地址012345678…字節(jié)名稱狀態(tài)字節(jié)遠程設(shè)備地址遠程設(shè)備的數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)字節(jié)0數(shù)據(jù)字節(jié)1被訪問數(shù)據(jù)的間接指針指針可以指向I，Q，M和V數(shù)據(jù)區(qū)遠程站點上被訪問數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)點讀到的數(shù)據(jù)存放在這個數(shù)據(jù)區(qū)中；對NETW，執(zhí)行NETW前，要發(fā)送到遠程站點的數(shù)據(jù)存放在這個數(shù)據(jù)區(qū)表8-7網(wǎng)絡(luò)通信指令錯誤編碼表無錯誤時間溢出錯誤：遠程站無響應(yīng)錯誤碼012接收錯誤：校驗錯誤，或檢查時出錯3離線錯誤：站號重復(fù)或硬件損壞45/NETW指令67沒有資源：遠程站忙89信息錯誤：錯誤的數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)長度不正確未用，為將來的使用保留網(wǎng)絡(luò)通信過程中，B機是被動的，它不需要編寫通信程序。所以只要求設(shè)示。表8-8網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)表字節(jié)意義字節(jié)意義狀態(tài)字節(jié)遠程站地址遠程站數(shù)據(jù)區(qū)指針讀寫的數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)字節(jié)首次掃描初始化自由口通信儲單元清0將B機的站地址送數(shù)據(jù)表將數(shù)據(jù)表中指針指向B機設(shè)置讀取B機字節(jié)的個數(shù)當(dāng)NETW有效且無錯誤將B機的站地址送數(shù)據(jù)表將數(shù)據(jù)表中指針指向B機設(shè)置寫到B機的字節(jié)個數(shù)將A機的IB0狀態(tài)存數(shù)據(jù)交換表將A機的IB0狀態(tài)寫入BPLC與變頻器之間的通訊在西門子產(chǎn)品中是分以下幾個步驟來完成實現(xiàn)對變頻器的控制。表8-9USS_INIT初始化指令格式及功能梯形圖LAD操作碼操作數(shù)用于允許和初始化d令格式及功能中各輸入輸出端子名稱、功能及尋址的寄存器如表表8-10USS_INIT初始化指令的輸入輸出端子說明被啟動通訊協(xié)議選擇端常數(shù)可尋址寄存器1端子名稱使能端符號用于激活需要通信的變頻器，雙字寄存器的位表示被激活的變頻常數(shù)L變頻器激活端設(shè)置標志端錯指示端字雙字位字節(jié)通訊速率設(shè)置端表8-11執(zhí)行USS協(xié)議可能出現(xiàn)的錯誤沒有出錯變頻器不能響應(yīng)檢測到變頻器響應(yīng)中包含加和校驗錯誤檢測到變頻器響應(yīng)中包含奇偶校驗錯誤由用戶程序干擾引起的錯誤企圖執(zhí)行非法命令提供非法的變頻器地址通信口正忙于處理指令輸入的變頻器速率超出范圍變頻器響應(yīng)的長度不正確變頻器響應(yīng)的第一字符不正確變頻器響應(yīng)的長度字符不正確變頻器錯誤響應(yīng)提供的參數(shù)號不正確所選擇的協(xié)議無效指定了非法的波特率沒有通信；變頻器沒有激活在變頻器中響應(yīng)中的參數(shù)和數(shù)值有錯碼代碼0123456789操作碼頻器。命令放在一個通信緩沖區(qū)內(nèi)，經(jīng)通信緩沖區(qū)發(fā)送到由DRIVE參數(shù)指定的變頻器，如果該變頻器已由參數(shù)選中，則變頻器將按選中的命令運行。梯形圖LAD操作數(shù)符號USS_CTRL驅(qū)動變頻器指令指令中各輸入輸出端子名稱、功能及尋址的寄存器端子名稱狀態(tài)作用可尋址寄存器使能端運行/停止控制端減速停止控制端快速停止控制端故障確認端方向控制端地址輸入端類型選擇1位位位位位字節(jié)字節(jié)變頻器開始以規(guī)定的速度和方向運轉(zhuǎn)。變頻器開始輸出頻率下降，直至為0變頻器順時針方向運行變頻器逆時針方向運行變頻器的地址可在0～31范圍內(nèi)選擇速度設(shè)定端變頻器響應(yīng)確認端出錯狀態(tài)字工作狀態(tài)指示端速度指示端運行狀態(tài)指示端旋轉(zhuǎn)方向指示端禁止位狀態(tài)指示端故障狀態(tài)指示端位字節(jié)字位位位位設(shè)定變頻器的速度，若值為負則變頻器反向旋轉(zhuǎn)有數(shù)據(jù)錯情況其顯示的變頻器工作狀態(tài)如圖存儲全速度百分值的變頻器速為0變頻器順時針旋轉(zhuǎn)為1，逆時針旋轉(zhuǎn)為0變頻器被禁止時為1，不禁止時為0變頻器故障為1，無故障為0*LD0=當(dāng)前是滑行停止命令0=當(dāng)前是快速停止命令0=頻率沒有達到1=變頻器輸出順時針1=變頻器輸出逆時針0=留作將來使用0=留作將來使用0=留作將來使用梯形圖LAD操作數(shù)操作碼操作數(shù)變頻器參數(shù)指令格式及功能r收到命令時或發(fā)送一個出錯參數(shù)寫入到指定的位置，當(dāng)變頻器確認接收到命令時或發(fā)送一個出錯狀況時，則完在該處理等待響應(yīng)時，邏輯掃描仍繼續(xù)進行指令格式及功能中各輸入輸出端子名稱、功能及尋址的寄存器如表尋址的寄存器Drive用于啟動發(fā)送請求其接通時間必參數(shù)號輸入端索引地址緩沖區(qū)初始地址設(shè)定端指令執(zhí)行結(jié)束標志端出錯狀態(tài)字參數(shù)值存取端字字雙字位字節(jié)字發(fā)送到這個地址的變頻器。每個變頻用于指定變頻器的參數(shù)號，以便讀寫該項參數(shù)值需要讀取參數(shù)的索引值用這個緩沖區(qū)以存儲向變頻器所發(fā)送命令的結(jié)果入到變頻器的參數(shù)值數(shù)*LD字&VB2.變頻器的設(shè)置行設(shè)置。具體操作內(nèi)容如下：到最大頻率所需的時間；機減速到完全停止所需時間；⑼串行通信超時設(shè)定。用于設(shè)定兩個輸入數(shù)據(jù)報文之間的最大允許時間間隔。當(dāng)收到了有效數(shù)據(jù)報文后開始計時，如果在規(guī)定的時間間隔內(nèi)沒表8-16PLC內(nèi)部資源使用情況為1時0號變頻器以減速停車方式停車為1時0號變頻器以快速停車方式停車位接通一次錯誤代碼輸入輸出輸入輸出VB1VB2其錯誤代碼讀取操作命令示其錯誤代碼寫出操作命令示其錯誤代碼讀取變頻器參數(shù)的存儲初始地址寫變頻器參數(shù)的存儲初始地址VW40號變頻器的工作狀態(tài)顯示存儲由0號變頻器讀取的參數(shù)0號變頻器故障時為1，無故障時為0存儲全速度百分值的變頻器速度2598.3計算機/文本顯示器/人機界面在PLC網(wǎng)絡(luò)中的作用在工廠自動化中，計算機的通信功能作為各級之間接口是十分必要的。PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的綜合系統(tǒng)，可使PLC與計算機互補功能的不足。對于控制，PLC對現(xiàn)場、對設(shè)備都極為方便，但打印圖表、圖形顯示、中文輸出就遜色一些，而這些功能正是計算機的特長。PLC與計算機聯(lián)計算機通常主要用于編程、修改參數(shù)、數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)管理等方面。計算機對PLC的編程、監(jiān)控、修改參數(shù)等操作，一般采用PLC廠家的PLC編程軟件就可以實現(xiàn)。而對PLC的圖形監(jiān)控及數(shù)據(jù)報表處理則需要另一種軟件——工控組態(tài)軟件來完成。一般情況下，用戶不需要自己編寫計算機與PLC之間的通訊程序。PLC與計算機之間的通信一般是通過RS-485口和RS-232C口進信息交換的方式為字符串方式，運用RS-485和RS-232C通道，容易配置一個與計算機進行通信的系統(tǒng)。將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)由PLC送入計算設(shè)備的初始值和設(shè)定值，從而實現(xiàn)計算機對PLC的直接控制。為了適應(yīng)聯(lián)網(wǎng)，幾乎所有的PLC都開發(fā)了與計算機通信的接口，例如S7-200系列PLC上都配備有專用于RS-485通信的1屏蔽邏輯0邏輯02邏輯0邏輯034請求發(fā)送沒有使用請求發(fā)送5邏輯06789沒有使用沒有使用插座外殼屏蔽機殼地2．文本顯示器的作用用。時鐘及日期。2613.觸摸屏的作用使用時人們通過計算機對它進行組態(tài)設(shè)計，然后再將設(shè)計好的組態(tài)結(jié)果下載到觸摸屏，在觸摸屏與PLC已聯(lián)機的情況下，操作者就可以通過觸摸屏對PLC進行各種操作，其主要作用是：①通過組態(tài)畫面實時監(jiān)視生產(chǎn)過程的各種狀態(tài)；②通過組態(tài)畫面中的各種觸摸鍵控制生產(chǎn)過程的啟、停、運行等；③通過組態(tài)畫面設(shè)置系統(tǒng)所需參數(shù)；④還可連接打印機設(shè)備輸出系統(tǒng)運行報表等。觸摸屏與PLC之間的連接如圖8-15所示。OPOP/PLC電纜圖8-15觸摸屏與PLC之間的連接8.4通信功能上機實踐實踐1網(wǎng)絡(luò)通信上機實踐用NETR與NETW指令實現(xiàn)3臺PLC的網(wǎng)絡(luò)通信。3臺PLC甲、乙、丙與計算機通過RS-485通信接口和網(wǎng)絡(luò)連接器（見圖8-16）組成一個使用計計算機不斷循環(huán)的依次亮。帶編程口的帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器裸線套內(nèi)部連接電纜網(wǎng)絡(luò)連接器從站從站主站（1）通信數(shù)據(jù)交換表的設(shè)置字節(jié)意義字節(jié)意義狀態(tài)字節(jié)遠程站地址遠程站數(shù)據(jù)區(qū)指針讀寫的數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)字節(jié)與乙通信用與丙機通信以秒速度依次亮。燈依次亮；這樣整個網(wǎng)絡(luò)控制的24盞燈將按順序依次亮。首次掃描初始化位移位寄存器初始化網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)交換表圖8-18甲機通信設(shè)置及存儲器初始化程序?qū)⒁覚C的站地址送數(shù)據(jù)表將數(shù)據(jù)表中指針指向乙機的設(shè)置讀取乙機字節(jié)的個數(shù)將乙機的站地址送數(shù)據(jù)表將數(shù)據(jù)表中指針指向乙機的MB0設(shè)置寫到乙機的字節(jié)個數(shù)將甲機的MB0狀態(tài)存數(shù)據(jù)交換表將甲機的MB0狀態(tài)寫入乙機當(dāng)NETR有效且無錯誤將丙機的站地址送數(shù)據(jù)表將數(shù)據(jù)表中指針指向丙機設(shè)置讀取丙機的字節(jié)個數(shù)當(dāng)NETW有效且無錯誤將丙機的站地址送數(shù)據(jù)表將指針指向丙機的MB0設(shè)置寫到丙機的字節(jié)數(shù)乙機讀出）存數(shù)據(jù)交換表位數(shù)據(jù)每隔1s鐘向高位移動一位（開機時由初始化脈沖首先執(zhí)行移位操作）在其上位機的最后一位得電