西門子C與SR儀表通信完整版

HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】SiemensCP340模塊與島電SR93溫控儀表之間的ASCII碼通訊發(fā)布時間：2004-08-31作者：翁根春點擊：57081、引言智能控制儀表是工業(yè)控制中最常用的控制器之一，其主要是針對某一特定的參數(shù)(如壓力、溫度、流量等)，采用先進的控制算法(如PID、自適應PID、模糊邏輯等)來達到精確控制被控參數(shù)的目的，具有專業(yè)性強、智能化高、控制算法先進、使用方便等特點。但各個廠家的智能控制儀表存在著通訊協(xié)議不統(tǒng)一，通訊網(wǎng)絡簡單如僅提供RS485網(wǎng)絡，RS232網(wǎng)絡等缺點，因此要把智能控制儀表集成到工廠SCADAHMI(SupervisoryControlAndDataAcquisitionHumanMachineInterface)系統(tǒng)就比較難以實現(xiàn)。而可編程邏輯控制器(簡稱PLC)以其運行可靠、集成度高、可擴展性強而在工業(yè)控制中得到廣泛的應用，而且各個PLC生產(chǎn)廠家提供了多種通訊模塊，如工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet模塊，ProfibusDP現(xiàn)場總線模塊，AST模塊，點到點串行通訊模塊等。因此可以利用PLC的通訊模塊讀取智能控制儀表中的數(shù)據(jù)，然后通過PLC中的工業(yè)以太網(wǎng)模塊、現(xiàn)場總線模塊連接到企業(yè)SCADAHMI系統(tǒng)中達到完美的結合。作者在設計某自動化生產(chǎn)線時，需要將日本島電公司生產(chǎn)的SR93系列溫控儀表的參數(shù)讀取到Siemens公司的S7-300PLC中，參與實際的連鎖控制。SR93系列溫控儀表提供RS485通訊接口，但SR93系列溫控儀表的通訊協(xié)議為日本島電公司自定義的ASCII碼協(xié)議。為了能夠?qū)x表的參數(shù)讀入到SiemensPLC中，采用了Siemens公司的點到點通訊模塊CP340，通過集成在CP340通訊模塊中ASCII碼通訊協(xié)議通過RS485網(wǎng)絡讀取儀表中的數(shù)據(jù)。SR93溫控儀表與PLC之間構成的網(wǎng)絡為RS485網(wǎng)絡，雙方以9600bps的通訊速率進行通訊，以下為CP340模塊和SR93溫控儀表及通訊協(xié)議的簡單介紹。、CP340模塊CP340通訊處理器是Siemens公司提供的點到點連接的串行通訊的低成本解決方案，它可以在SimaticS7-300和ET200M中使用，該通訊模塊提供了三種不同形式的傳輸接口：a、 RS232C()b、20mA(TTY)c、Rs422/Rs485該模塊可以實現(xiàn)ASCII碼，3964(R)和打印機驅(qū)動三種通訊協(xié)議，通過集成在STEP7中的參數(shù)化工具可進行簡單的參數(shù)化，其設置主要包括通訊方式(波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)和奇偶校驗)、接收幀結束方式、接口方式(485Or422)等，對于同Sr93溫控儀表通訊，本設計中可以設置為：a、接收幀結束方式：接收到固定的36個字節(jié)的數(shù)據(jù)b、 通訊方式：9600，8，n，1c、 接口方式：RS485，其余的設置為默認方式。、SR93系列溫控儀表通訊參數(shù)SR93系列溫控儀表是日本島電公司生產(chǎn)的高性能單回路調(diào)節(jié)器，級控制精度，提供PID、自適應PID控制算法和RS485、RS232通訊接口，而且儀表為模塊化設計，可以根據(jù)用戶的選擇安裝相應的模塊。為了能夠與CP340模塊通訊，需要設置儀表中的參數(shù)為：序號儀表中參數(shù)符號設置數(shù)值說明Addr1－255儀表通訊地址，范圍為1－255Data8n1通訊數(shù)據(jù)格式，8位數(shù)據(jù)位，無校驗，1位停止位SchrAtt通訊控制碼起始碼文本結束碼結束碼@(40H)“:”(3AH)CR(0DH)Bcc3校驗碼計算方式：異或XorBPS9600通訊波特率：9600b/s、SR93系列溫控儀表通訊協(xié)議SR93系列溫控儀表的通訊協(xié)議是日本島電公司自定義的ASCII碼通訊協(xié)議，其主要包括讀數(shù)據(jù)命令、寫數(shù)據(jù)命令、應答數(shù)據(jù)命令。A、讀寫數(shù)據(jù)發(fā)送命令發(fā)送命令中所有的位置都必須采用ASCII碼方式，其通訊發(fā)送命令格式的解釋如下：a、 通訊的起始符，占用一字節(jié)，“@”(40H)；b、 通訊儀表地址，占用兩字節(jié)，由8位二進制轉(zhuǎn)換而成，地址范圍1—255,這8位二進制碼被分成高4位和低4位，其中高4位被送入(2)中，低4位被送入(3)，并轉(zhuǎn)換成ASCII碼，如儀表地址為10,則(2)中為30H，(3)中為41H；c、 通訊儀表地址的子地址，占用一字節(jié)，固定為“1”(31H)；d、 通訊命令類型，占用一字節(jié)，“R”(52H)表明在上位機發(fā)送或儀表應答中的讀命令，“W”(57H)表明在上位機發(fā)送或儀表應答中的寫命令；e、 通訊命令讀取數(shù)據(jù)的起始地址，占用四字節(jié)，由16位二進制代碼轉(zhuǎn)換而成，這16位被分成四組，并轉(zhuǎn)換成相應的ASCII碼，如讀取的起始地址為0100，則(6)為30H，(7)為31H，(8)為30H，(9)為30H；f、 通訊中連續(xù)讀取數(shù)據(jù)的數(shù)量，占用一字節(jié)，表明上位機要連續(xù)讀取多少個參數(shù)，取值范圍為'0”(30H)?“9”(39H)，最多一次讀取10個數(shù)據(jù)；g、 通訊數(shù)據(jù)，字節(jié)數(shù)量取決于寫數(shù)據(jù)的數(shù)量，數(shù)據(jù)總以“，”(2CH)，數(shù)據(jù)項與數(shù)據(jù)項之間不需要任何分隔符，數(shù)據(jù)的長度主要取決于第(10)的數(shù)值，每一個數(shù)據(jù)項由16為二進制代碼組成(1個字)，每4為被分成一個數(shù)據(jù)單元，同時每個數(shù)據(jù)單元又被轉(zhuǎn)換成ASCII數(shù)據(jù)，當(5)為“R”讀命令時，該項沒有；h、 數(shù)據(jù)發(fā)送結束符，占用一字節(jié)，“：”(3AH)，所有數(shù)據(jù)和命令在此位之前都已發(fā)送完成；i、 BCC塊校驗，占用兩字節(jié)，這里采用Xor方式，BCC校驗數(shù)據(jù)被分成高4位和低4位，并被轉(zhuǎn)換成ASCII碼，當校驗碼錯誤，儀表將沒有響應，設有如下的發(fā)送數(shù)據(jù)，其BCC計算方式如下：例：STX021R01000EXT6ACR(30H)?(32H)?(31H)?(52H)?(30H)?(31H)?(30H)?(30H)?(30H)=6AHBCC校驗結果(13)："6"=36H(14)："A"=41Hj、 回車符，一字節(jié)，CR(0DH)圖3從上面的通訊幀格式可以看出，與上位機發(fā)送幀基本一致，唯一的區(qū)別在e、應答代碼，兩字節(jié)，由8位二進制代碼轉(zhuǎn)換而來，這8位被分成高4位和低4位，并轉(zhuǎn)換成相應的ASCII碼，可以通過查詢應答代碼表來檢查錯誤。3、軟件實現(xiàn)方法要通過CP340通訊模塊同SR93系列溫控儀表之間的通訊，PLC程序的設計也是一個比較重要的環(huán)節(jié)，其主要包括CP340發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令程序、CP340發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令程序、CP340接收儀表數(shù)據(jù)通訊程序以及對讀取到的數(shù)據(jù)進行處理的程序。(1)、CP340發(fā)送讀取程序的設計考慮到系統(tǒng)有13塊儀表，采用輪詢的方式訪問每塊儀表，而對于發(fā)送讀取數(shù)據(jù)的DB塊僅是儀表地址和BCC校驗碼不相同，因此，所有的儀表采用一個相同的DB塊來執(zhí)行根據(jù)不同的儀表號,F卿懿應的蠶校驗碼和儀表地址|

bjJlolvalniE!1.0S-S6.0T.O0BODBVAKC[1]DBVAP0[2]DBYAF^[7]DB_VAKO(5]DBVAJ?ntSJDB.VAPCI1?J陽VAPD[a]DBVAR0[9]BYTEBYTEBYTEBYTTBYTE儀表采用一個相同的DB塊來執(zhí)行根據(jù)不同的儀表號,F卿懿應的蠶校驗碼和儀表地址|

bjJlolvalniE!1.0S-S6.0T.O0BODBVAKC[1]DBVAP0[2]DBYAF^[7]DB_VAKO(5]DBVAJ?ntSJDB.VAPCI1?J陽VAPD[a]DBVAR0[9]BYTEBYTEBYTEBYTTBYTEemBVTIBYTIemBQJ.6#0BIlEfDBfieinBHGfOail&fSDUjF16-1303il&f30Bfl6-f3Q。發(fā)送數(shù)據(jù)的DB塊結構如下:|通蘇毎碼 ■我菽詐IL&flASCI工嗎BYTEBflGfQBYTEBflGfQ1D.Q11,0DB_VAPC[丄JL]bAVAlilj[153BYTEBV1TBfl6#O@nc?o12.0BYTEBfLEfD13.n1D.Q11,0DB_VAPC[丄JL]bAVAlilj[153BYTEBV1TBfl6#O@nc?o12.0BYTEBfLEfD13.nDBVAPD[14JBYTEElflBfO盯丄MTD圖4儀表地址的修改采用周期中斷0B35來執(zhí)行，每中斷一次，儀表號加1,直到13為止，然后回到地址1重復執(zhí)行。至于發(fā)送命令的設計則采用如下的程序來執(zhí)行：號1"快表號與網(wǎng)較，是否i■陰得儀表"0踝不是，月湃崗較下一農(nóng)表號號1"快表號與網(wǎng)較，是否i■陰得儀表"0踝不是，月湃崗較下一農(nóng)表號說特一呂杖融很表號和6國送入發(fā)蛍UE中L 1==IolOIu1 B|il6(l30T -「P_SENDI>atB.時.DB_VkR0E2]1 Biitim ~T ”呂END Bh匕社 R,r?DB_7^0[3]i B(Teji3fiT ”匕丑ND 恥厘 R“-DB_VARQL1刃L BfL6f4JT FrF_SENDJataR'\DS_Vim0[i3]TOC\o"1-5"\h\zL 7i MW 也JTj QLiOOr戊他根喪如上址理心調(diào)用祠醫(yī)敕普測換//報BT甘碾中，0.險//OT40地址"發(fā)運數(shù)據(jù)疑地址"發(fā)運數(shù)據(jù)起妃地址〃發(fā)送數(shù)據(jù)檢廈nLllO; Ir戊他根喪如上址理心調(diào)用祠醫(yī)敕普測換//報BT甘碾中，0.險//OT40地址"發(fā)運數(shù)據(jù)疑地址"發(fā)運數(shù)據(jù)起妃地址〃發(fā)送數(shù)據(jù)檢廈CALI"P-SEW1*,riP_SEHDInstar.ceD屮\o"CurrentDocument"RZt)： □.4R :*?r匚CMiiputEr:LinkIrL3trnr.iJ_En\o"CurrentDocument"LMJER：=256 ~DB_MO：=SDEB_ira：-(]!=UDUNE；=X】?(JERHOR; .1STJnTT5[nHWL0U圖5(2)、CP340發(fā)送寫數(shù)據(jù)程序的設計由于系統(tǒng)對儀表進行寫數(shù)據(jù)操作不是一個連續(xù)的過程，僅是在需要的時候才發(fā)送命令到儀表中，因此，發(fā)送寫數(shù)據(jù)程序不能采用連續(xù)調(diào)用過程，而是采用一個脈沖調(diào)用，同時在發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令時，一定要屏蔽讀數(shù)據(jù)命令的發(fā)送。由此，寫數(shù)據(jù)PLC程序設計如下所示：

AM 0.3//O.5S的脈沖信號』由FLC時鐘產(chǎn)生ArrCoiiiput.erLinkInstrurr.TiT_En"屏蔽讀取數(shù)據(jù)命令的發(fā)詵JCMaOllCALLrrTTriteData""調(diào)用寫數(shù)據(jù)發(fā)送命令塊hiOll:NOP0ArrCoiiiput-erLinkInstrurr.T'T_En"對屏蔽讀取數(shù)據(jù)命令1e后恢宦讀取數(shù)據(jù)命令FKT 0"同時1將屏蔽讀取命令位苣ULU#16#2001SDT 0AT 0RrrCoiiiput-erInstELirr?TT_En圖6對于寫數(shù)據(jù)發(fā)送命令程序塊，主要完成填寫設置數(shù)據(jù)地址、BCC碼計算、儀表地址的修改和設置數(shù)據(jù)的填寫，最后調(diào)用發(fā)送FB3將數(shù)據(jù)發(fā)送到對應的儀表。(3)、CP340接收程序的設計接收程序的設計比較簡單，其程序如下所示：〃接收SffiFE塊jF理//t?允許數(shù)詰接收//CJ340地址〃接收SffiFE塊jF理//t?允許數(shù)詰接收//CJ340地址//數(shù)據(jù)放萱的班號EH_R:=TRUER~:=FAL5ELAI?DR:=256DB_NODEB_UO:=ONDR：=H1.2ERR血:=M1.3LEU:=MJ'U04STATUS: 06圖7而接收數(shù)據(jù)的DB塊，只需要定義成BYTE類型的數(shù)組，并且長度不小于39字節(jié)就可以了，對于每次從溫控儀表中讀取的數(shù)據(jù)放入到不同的DB塊中。、ASCII碼通訊結果處理由于SR93系列溫控儀表發(fā)送回來的數(shù)據(jù)都是將實際的16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4位ASCII碼傳輸過來的，如實際數(shù)據(jù)為42(十六進制：002AH),則在DB塊中得到的數(shù)據(jù)為30H，30H，32H，41H，而且高數(shù)據(jù)位在DB塊的低地址上，因此為了便于上位機的顯示就需要對此數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，其中最高一位的處理方法如下所示，其他位的轉(zhuǎn)換方法與此類似，僅是左移位數(shù)不同：

LDB12.DBB6/7將讀到的ASC口碼數(shù)據(jù)放入冊W54中TDB655L0T54LIjB6.I)ET.T54打?qū)?shù)據(jù)減去兀HLT咤止頸ClDB6.DET.T54LLDB6.DETiT954"將蚯去和脂的結果與蘇目比JCNhilOOLDBS.DETiT54心若結果大于9，說明為人-F的數(shù)值，再減去TL7心猖到10-15的數(shù)值TDBS?皿可54DilOC;L■V將數(shù)據(jù)左移坨位后LDD6.IBT.T545LT.TTDB6.DET.T54LDB6.DET.TS6"與保存第果的D珊進行或迂算，得到高位的數(shù)據(jù)LDB6.DET'T54OTTTDBS.DETiT56圖84、結束語通過使用點到點串行通訊模塊CP340與SR93系列溫控儀表通過RS485網(wǎng)絡以ASCII碼方式進行通訊，讀取儀表中溫度測量值、設定值等，同時可以通過PLC進行遠程設置溫控儀表中的數(shù)據(jù)，極大方便了現(xiàn)場的控制和操作。由此看來，利用CP340通訊模塊和ASCII碼通訊協(xié)議來解決SiemensPLC與第三方智能控制儀表之間的通訊是一個值得推廣的方式，在實際的控制系統(tǒng)中，一定會取得更加成功的應用。參考文獻：【1】SimaticCP340PointtoPointComm