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            S7-200 自由口通信
            2020/12/4 9:07:27

            S7-200 自由口通信

            S7-200自由口通信簡介

            S7-200 CPU的通信口可以設(shè)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的操作,通信協(xié)議也完全受用戶程序控制。一般用于和第三方串行通信設(shè)備進行通信。

            自由口模式可以靈活應(yīng)用。Micro/WIN的兩個指令庫(USS和Modbus RTU)就是使用自由口模式編程實現(xiàn)的。

            在進行自由口通信程序調(diào)試時,可以使用PC/PPI電纜(設(shè)置到自由口通信模式)連接PC和CPU,在PC上運行串口調(diào)試軟件(或者Windows的Hyper Terminal-超級終端)調(diào)試自由口程序。
            USB/PPI電纜和CP卡不支持自由口調(diào)試。

            1自由口通信基本概念

            1.1 自由口通信概述

            S7-200PLC的通訊口支持RS485接口標(biāo)準(zhǔn)。采用正負(fù)兩根信號線作為傳輸線路。

            工作模式采用串行半雙工形式,在任意時刻只允許由一方發(fā)送數(shù)據(jù),另一方接收數(shù)據(jù)。

            數(shù)據(jù)傳輸采用異步方式,傳輸?shù)膯挝皇亲址瞻l(fā)雙方以預(yù)先約定的傳輸速率,在時鐘的作用下,傳送這個字符中的每一位。

            傳輸速率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200。

            字符幀格式為一個起始位、7或8個數(shù)據(jù)位、一個奇/偶校驗位或者無校驗位、一個停止位。

            字符傳輸從最低位開始,空閑線高電平、起始位低電平、停止位高電平。字符傳輸時間取決于波特率。

            數(shù)據(jù)發(fā)送可以是連續(xù)的也可以是斷續(xù)的。所謂連續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)送,是指在一個字符格式的停止位之后,立即發(fā)送下一個字符的起始位,之間沒有空閑線時間。而斷續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)送,是指當(dāng)一個字符幀發(fā)送后,總線維持空閑的狀態(tài),新字符起始位可以在任意時刻開始發(fā)送,即上一個字符的停止位和下一個字符的起始位之間有空閑線狀態(tài)。

            示例:用PLC連續(xù)的發(fā)送兩個字符(16#55和16#EE)(程序如圖3和圖4),通過示波器測量CPU通訊端口管腳3/8之間的電壓,波形如下圖1.:

            圖1.兩個字符(16#55和16#EE)的波形圖

            示例說明:

            16進制的16#55換算成2進制等于2#01010101,16進制的16#EE換算成2進制等于2#11101110。如圖所示,當(dāng)數(shù)據(jù)線上沒有字符發(fā)送時總線處于空閑狀態(tài)(高電平),當(dāng)PLC發(fā)送第一個字符16#55時,先發(fā)送該字符幀的起始位(低電平),再發(fā)送它的8個數(shù)據(jù)位,依次從數(shù)據(jù)位的最低位開始發(fā)送(分別為1、0、1、0、1、0、1、0),接著發(fā)送校驗位(高電平或低電平或無)和停止位(高電平)。因為本例中PLC連續(xù)的發(fā)送兩個字符,所以第一個字符幀的停止位結(jié)束后便立即發(fā)送下一個字符幀的起始位,之間數(shù)據(jù)線沒有空閑狀態(tài)。假如PLC斷續(xù)的發(fā)送這兩個字符,那么當(dāng)PLC發(fā)送完第一個字符幀的停止位后,數(shù)據(jù)線將維持一段時間空閑狀態(tài),再發(fā)送下一個字符幀。

            字符傳輸?shù)臅r間取決于波特率,如果設(shè)置波特率為9.6k,那么傳輸一個字符幀中的一位用時等于1/9600*1000000=104us,如果這個字符幀有11位,那么這個字符幀的傳輸時間等于11/9600*1000=1.145ms.

            自由口通信協(xié)議是什么?

            顧名思義,沒有什么標(biāo)準(zhǔn)的自由口協(xié)議。用戶可以自己規(guī)定協(xié)議。

            已知一個通信對象需要字符(字節(jié))傳送格式有兩個停止位,S7-200是否支持?

            字符格式是由最基礎(chǔ)的硬件(芯片)決定的;S7-200使用的芯片不支持上述格式。

            S7-200是否支持《S7-200系統(tǒng)手冊》上列明的通信波特率以外的其他特殊通信速率?

            通信速率是由最基礎(chǔ)的硬件(芯片)決定的;S7-200使用的芯片不支持沒有列明在手冊上的通信速率。

            1.2 自由口通信要點

            應(yīng)用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式,同時設(shè)置相應(yīng)的通信波特率和上述通信格式。用戶程序通過特殊存儲器SMB30(對端口0)、SMB130(對端口1)控制通信口的工作模式。

             CPU通信口工作在自由口模式時,通信口就不支持其他通信協(xié)議(比如PPI),此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時,自由口不能工作,Micro/WIN就可以與CPU通信。

            通信口的工作模式,是可以在運行過程中由用戶程序重復(fù)定義的。

            如果調(diào)試時需要在自由口模式與PPI模式之間切換,可以使用SM0.7的狀態(tài)決定通信口的模式;而SM0.7的狀態(tài)反映的是CPU運行狀態(tài)開關(guān)的位置(在RUN時SM0.7="1",在STOP時SM0.7="0") 自由口通信的核心指令是發(fā)送(XMT)和接收(RCV)指令。在自由口通信常用的中斷有"接收指令結(jié)束中斷"、"發(fā)送指令結(jié)束中斷",以及通信端口緩沖區(qū)接收中斷。 與網(wǎng)絡(luò)讀寫指令(NetR/NetW)類似,用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統(tǒng)。用戶程序使用通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊存儲器與操作系統(tǒng)交換相關(guān)的信息。 XMT和RCV指令的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)類似,起始字節(jié)為需要發(fā)送的或接收的字符個數(shù),隨后是數(shù)據(jù)字節(jié)本身。如果接收的消息中包括了起始或結(jié)束字符,則它們也算數(shù)據(jù)字節(jié)。 調(diào)用XMT和RCV指令時只需要指定通信口和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始字節(jié)地址。

            XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是,它們與網(wǎng)絡(luò)上通信對象的"地址"無關(guān),而僅對本地的通信端口操作。如果網(wǎng)絡(luò)上有多個設(shè)備,消息中必然包含地址信息;這些包含地址信息的消息才是XMT和RCV指令的處理對象。

            由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片,XMT指令和RCV指令不能同時有效。

            1.3 發(fā)送和接收指令

            XMT(發(fā)送)指令的使用比較簡單。RCV(接收)指令所需要的控制稍多一些。
            RCV指令的基本工作過程為:

            • 1.在邏輯條件滿足時,啟動(一次)RCV指令,進入接收等待狀態(tài)
            • 2.監(jiān)視通信端口,等待設(shè)置的消息起始條件滿足,然后進入消息接收狀態(tài)
            • 3.如果滿足了設(shè)置的消息結(jié)束條件,則結(jié)束消息,然后退出接收狀態(tài)

            所以,RCV指令啟動后并不一定就接收消息,如果沒有讓它開始消息接收的條件,就一直處于等待接收的狀態(tài);如果消息始終沒有開始或者結(jié)束,通信口就一直處于接收狀態(tài)。這時如果嘗試執(zhí)行XMT指令,就不會發(fā)送任何消息。

            所以確保不同時執(zhí)行XMT和RCV非常重要,可以使用發(fā)送完成中斷和接收完成中斷功能,在中斷程序中啟動另一個指令。

            在《S7-200系統(tǒng)手冊》中關(guān)于XMT和RCV指令的使用有一個例子。這個例子非常經(jīng)典,強烈建議學(xué)習(xí)自由口通信時先做通這個例子。

            S7-200 CPU提供了通信口字符接收中斷功能,通信口接收到字符時會產(chǎn)生一個中斷,接收到的字符暫存在特殊存儲器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2,但兩個口的字符接收中斷號不同。 每接收到一個字符,就會產(chǎn)生一次中斷。對于連續(xù)發(fā)送消息,需要在中斷服務(wù)程序中將單個的字符排列到用戶規(guī)定的消息保存區(qū)域中。實現(xiàn)這個功能可能使用間接尋址比較好。

            對于高通信速率來說,字符中斷接受方式需要中斷程序的執(zhí)行速度足夠快。

            一般情況下,使用結(jié)束字符作為RCV指令的結(jié)束條件比較可靠。如果通信對象的消息幀中以一個不定的字符(字節(jié))結(jié)束(如校驗碼等),就應(yīng)當(dāng)規(guī)定消息或字符超時作為結(jié)束RCV指令的條件。但是往往通信對象未必具有嚴(yán)格的協(xié)議規(guī)定、工作也未必可靠,這就可能造成RCV指令不能正常結(jié)束。這種情況下可以使用字符接收中斷功能。

            1.4 字符接收中斷

            S7-200 CPU提供了通信口字符接收中斷功能,通信口接收到字符時會產(chǎn)生一個中斷,接收到的字符暫存在特殊存儲器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2,但兩個口的字符接收中斷號不同。
            每接收到一個字符,就會產(chǎn)生一次中斷。對于連續(xù)發(fā)送消息,需要在中斷服務(wù)程序中將單個的字符排列到用戶規(guī)定的消息保存區(qū)域中。實現(xiàn)這個功能可能使用間接尋址比較好。

            對于高通信速率來說,字符中斷接受方式需要中斷程序的執(zhí)行速度足夠快。

             一般情況下,使用結(jié)束字符作為RCV指令的結(jié)束條件比較可靠。如果通信對象的消息幀中以一個不定的字符(字節(jié))結(jié)束(如校驗碼等),就應(yīng)當(dāng)規(guī)定消息或字符超時作為結(jié)束RCV指令的條件。但是往往通信對象未必具有嚴(yán)格的協(xié)議規(guī)定、工作也未必可靠,這就可能造成RCV指令不能正常結(jié)束。這種情況下可以使用字符接收中斷功能。

            2自由口通信使用指南

            2.1 通訊口初始化

            SMB30(對于端口0)和SMB130(對于端口1)被用于選擇波特率和校驗類型。SMB30和SMB130可讀可寫。見表1.

            表1.特殊存儲器字節(jié)SMB30/SMB130

            示例:定義端口0為自由口模式,9600波特率,8位數(shù)據(jù)位,偶校驗,程序如下圖2.:

            圖2.通訊口初始化程序

            2.2 發(fā)送數(shù)據(jù):

            發(fā)送指令XMT能夠發(fā)送一個字節(jié)或多個字節(jié)的緩沖區(qū),最多為255個。使用邊沿觸發(fā)。

            發(fā)送緩沖區(qū)格式:第一個字節(jié)為字符個數(shù),其后為發(fā)送的信息字符。

            示例:如果PLC連續(xù)發(fā)送2個字符16#55和16#EE,程序如下圖3.:

            圖3.發(fā)送指令程序

            示例說明:PLC通過數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)。XMT指令中TBL緩沖區(qū)首地址VB200寫入發(fā)送字符的個數(shù),VB201和VB202分別寫入發(fā)送字符。通訊口波形圖如圖1.

            判斷發(fā)送完成的方法

            方法一:發(fā)送完成中斷。通過連接中斷服務(wù)程序到發(fā)送結(jié)束事件上,在發(fā)送完緩沖區(qū)中的最后一個字符時,則會產(chǎn)生一個中斷。對通訊口0為中斷事件9,對通訊口1為中斷事件26。連接中斷程序到中斷事件示例如下圖4.:

            圖4.建立發(fā)送完成中斷的程序

            方法二:發(fā)送空閑位。當(dāng)port0發(fā)送空閑時,SM4.5=1。當(dāng)port1發(fā)送空閑時,SM4.6=1.

            示例:如果PLC斷續(xù)的發(fā)送2個字符16#55和16#EE.

            方法一:利用發(fā)送完成中斷,在主程序中建立中斷事件,執(zhí)行XMT發(fā)送16#55,發(fā)送完成后,進入發(fā)送完成中斷程序中,執(zhí)行XMT發(fā)送16#EE。波形圖如圖5.

            圖5.字符波形圖

            方法二:利用發(fā)送空閑位。當(dāng)執(zhí)行XMT發(fā)送完16#55后,利用SM4.5/4.6的上升沿(確保發(fā)送的字符幀發(fā)送完成),往XMT的TBL緩沖區(qū)寫入新字符16#EE,并再次觸發(fā)發(fā)送。波形圖如圖6.

            圖6.字符波形圖

            兩種方法均斷續(xù)發(fā)送字符,即兩個字符之間有空閑狀態(tài)。注意:由于SM4.5/4.6的使用受程序掃描周期的影響,編程中推薦使用發(fā)送完成中斷。

            Break斷點

            Break狀態(tài):持續(xù)以當(dāng)前波特率傳輸16位數(shù)據(jù),且一直維持"0"狀態(tài)。

            產(chǎn)生方式:把字符數(shù)設(shè)置為0并執(zhí)行XMT指令,可以產(chǎn)生一個Break狀態(tài)。

            Break用途:可以作為接收的起始條件。

            示例:通過XMT指令發(fā)送一個Break斷點。偶校驗,8個數(shù)據(jù)位,9.6K。程序如下圖7.:

            圖7.發(fā)送一個斷點的程序

            Break狀態(tài)的波形圖如下圖8.

            圖8.一個斷點波形圖

            如果通過接收方為上位機或者S7-200PLC,那么它們接收到的字符為16#00.

            那么通過發(fā)送一個Break斷點接收到的16#00與發(fā)送一個字符幀16#00有什么不同呢?Break狀態(tài)是傳輸16位數(shù)據(jù)一直為0。而發(fā)送一個字符16#00(幀格式為1個起始位,8個數(shù)據(jù)位,偶校驗和停止位)則傳輸11位該字符幀。如下圖9.

            圖9.一個斷點和字符0的波形圖

            2.3 接收數(shù)據(jù)

            接收指令RCV能夠接收一個字節(jié)或多個字節(jié)的緩沖區(qū),最多為255個。使用邊沿觸發(fā)或第一個掃描周期觸發(fā)。

            接收緩沖區(qū)格式:第一個字節(jié)表示接收的字符個數(shù),其后為接收的信息字符。

            RCV使能會將TBL緩沖區(qū)中的字符個數(shù)清零。

            示例:如果發(fā)送方給PLC發(fā)送2個字符16#55和16#EE,PLC的接收程序如下圖10.:

            圖10.接收指令程序

            示例說明:RCV指令TBL緩沖區(qū)的首地址VB200保存的是接收字符個數(shù),其后是信息字符。

            判斷接收完成的方法:

            方法一:接收完成中斷。通過連接中斷服務(wù)程序到接收信息完成事件上,在接收完緩沖區(qū)中的最后一個字符時,則會產(chǎn)生一個中斷。對端口0為中斷事件23,對端口1為中斷事件24。連接中斷程序到中斷事件示例如下圖11.:

            圖11.建立接收完成中斷的程序

            方法二:接收狀態(tài)字節(jié)。SMB86(port0),SMB186(port1)。

            當(dāng)接收狀態(tài)字節(jié)為0,表示接收正在進行。

            當(dāng)接收狀態(tài)字節(jié)不為0,表示接收指令未被激活或者已經(jīng)被中止。見下表2.

            表2.接收狀態(tài)字節(jié)SMB86(port0)/SMB186(port1)

            接收指令起始和結(jié)束條件

            接收指令使用接收信息控制字節(jié)(SMB87或SMB187)中的位來定義信息起始和結(jié)束條件。必須為接收信息功能操作定義一個起始條件和一個結(jié)束條件(最大字符數(shù))。如下圖12.

            圖12.接收控制字節(jié)SMB87(port0)/SMB187(port1)

            接收指令起始條件

            接收指令支持幾種起始條件:

            1.空閑線檢測

            定義:在傳輸線上一段安靜或空閑的時間。

            當(dāng)接收指令執(zhí)行時,接收信息對空閑線時間進行檢測。在空閑線時間到之前接收的字符,被忽略且按照SMW90/190給定的時間重新啟動空閑線定時器。在空閑線時間到之后,接收的字符存入信息緩沖區(qū)。

            空閑時間的典型值為在指定波特率下傳輸3個字符的時間。

            示例:PLC接收的起始條件定義為空閑線檢測(設(shè)置SMB87中的il=1,sc=0,bk=0,空閑線超時時間SMW90=10ms);接收的結(jié)束條件定義為最大字符個數(shù)SMB94=10。程序如下圖13.

            圖13.空閑線檢測程序

            示例說明:

            (紫色部分:)當(dāng)啟動接收指令后,PLC對空閑線時間進行檢測,如果在SMW90中設(shè)定的空閑線時間到之前,已經(jīng)接收到了字符1,則字符1被忽略,并且按照SMW90中設(shè)定的時間重新啟動空閑定時器。

            (橙色部分:)同樣的,如果在SMW90中設(shè)定的空閑線時間到之前,已經(jīng)接收到了字符2,則字符2也被忽略且空閑線定時器重新啟動。

            (綠色部分:)如果在SMW90中設(shè)定的空閑線時間到之后,接收到字符3,則字符3作為第一個信息字符存入接收緩沖區(qū)。見下圖14.

            圖14.用空閑時間檢測來啟動接收指令

            2.起始字符檢測

            當(dāng)接收到SMB88/188指定起始字符后,接收信息功能將起始字符作為信息的第一個字符存入接收緩沖區(qū)。

            起始字符之前的字符被忽略,起始字符和其后的所有字符存入接收緩沖區(qū)。

            示例:PLC接收的起始條件定義為起始字符檢測(設(shè)置SMB87中的il=0,sc=1,bk=0,起始字符SMB88=16#55);接收的結(jié)束條件定義為最大字符個數(shù)SMB94=4。程序如下圖15.

            圖15.起始字符檢測程序

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符,16#01、16#02、16#03、16#55、16#AA、16#BB、16#CC,當(dāng)PLC檢測到起始字符16#55后,開始接收并將16#55作為第一個信息字符存入接收緩沖區(qū),起始字符之前的3個字符被忽略。如下圖16.

            圖16.用起始字符檢測來啟動接收指令

            3.空閑線和起始字符

            接收指令執(zhí)行時,先檢測空閑線條件,在空閑線條件滿足后,檢測起始字符。如果接收的字符不是起始字符,則重新檢測空閑線條件。

            在空閑線條件滿足和接收到起始字符之前接收的字符被忽略。起始字符和字符串一起存入緩沖區(qū)。

            適用于通訊連接線上有多個設(shè)備的情況。

            示例:PLC接收的起始條件定義為空閑線和起始字符(設(shè)置SMB87中的il=1,sc=1,bk=0,空閑線檢測時間SMW90=10ms,起始字符SMB88=16#55),結(jié)束條件為最大字符個數(shù)2.

            示例說明:PLC接收總線上傳來的數(shù)據(jù),分幾種情況:

            當(dāng)空閑線條件不滿足,即使空閑后出現(xiàn)起始字符,PLC也不開始接收。如圖17.

            圖17.

            當(dāng)PLC先檢測到起始字符,再檢測到空閑線條件滿足,PLC不啟動接收?;蛘弋?dāng)PLC檢測到空閑線條件滿足后,接收到除起始字符之外的任意字符,PLC也不啟動接收。如圖18.

            圖18.

            只有當(dāng)PLC檢測空閑線條件滿足后,接收到起始字符,PLC才啟動接收,在空閑線條件滿足和接收到起始字符之前接收的字符被忽略。起始字符和字符串一起存入緩沖區(qū),緩沖區(qū)首地址VB200。如圖19.

            圖19.用空閑線和起始字符來啟動接收指令

            4.斷點檢測

            大于一個完整字符傳輸時間的一段時間內(nèi),接收數(shù)據(jù)一直為0.

            在斷點之前接收的字符被忽略,在斷點之后接收的字符存入信息緩沖區(qū)。

            示例:PLC接收的起始條件定義為斷點檢測(設(shè)置SMB87中的il=0,sc=0,bk=1),結(jié)束條件為最大字符個數(shù)8。

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符和斷點,依次為16#0016#00(連續(xù)的兩個字符間沒有空閑)、16#0016#00(斷續(xù)的兩個字符間有空閑)、第一個Break斷點、16#55、第二個Break斷點、16#EE。當(dāng)PLC檢測到第一個斷點狀態(tài)后,啟動接收,接收的字符存入信息緩沖區(qū)(第二個斷點),第一個斷點之前的字符被忽略。接收緩沖區(qū)起始地址為VB200。如下圖20.

            圖20.用斷點檢測來啟動接收指令

            5.斷點和起始字符

            在斷點條件滿足后,檢測起始字符。

            在斷點條件滿足后,如果收到除起始字符外的任意字符,重新檢測新的斷點。

            在滿足斷點和起始字符之前接收的字符將被忽略,起始字符和字符串一起存入信息緩沖區(qū)。

            示例:PLC接收的起始條件定義為斷點和起始字符(設(shè)置il=0,sc=1,bk=1,起始字符SMB88=16#55)。結(jié)束條件為最大字符個數(shù)8.

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符和斷點,依次為16#55、break、16#AA、16#55、break、16#55、16#EE、16#FF. 分幾種情況理解:

            當(dāng)PLC先檢測到起始字符再檢測到斷點,PLC不啟動接收。(SC+BK)

            當(dāng)PLC檢測到斷點后,接收到除起始字符外的任意字符,PLC不啟動接收。(BK+Char+SC)

            只有當(dāng)PLC檢測到斷電后,緊接著檢測到起始字符,才啟動接收并且將起始字符和字符串一同存入信息緩沖區(qū),斷點和起始字符之前接收的字符將被忽略。(BK+SC)如圖21.

            圖21.用斷點和起始字符檢測來啟動接收指令

            6.任意字符。

            任意字符接收是空閑線檢測的特例。

            設(shè)置方式:il=1,sc=0,bk=0,空閑線時間SMW90/190=0。

            接收指令一執(zhí)行,立即接收任意字符,并把所有接收字符存入信息緩沖區(qū)。

            允許使用信息定時器監(jiān)控接收是否超時。當(dāng)接收指令執(zhí)行時,信息定時器啟動,如果沒有其他終止條件滿足,信息定時器超時會接收接收功能。

            接收指令結(jié)束條件

            接收指令支持以下一種或幾種組合的結(jié)束條件:

            1.結(jié)束字符檢測

            在起始條件之后,接收指令檢查接收的所有字符,如果檢測到結(jié)束字符,則將其存入緩沖區(qū),結(jié)束接收。

            示例:PLC接收的結(jié)束條件定義為結(jié)束字符檢測(設(shè)置SMB87中的ec=1,定義結(jié)束字符SMB89=16#55),接收起始條件定義為起始字符檢測(起始字符16#AA)。

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符,依次為16#AA、16#BB、16#CC、16#55、16#EE、16#FF。當(dāng)PLC檢測到起始字符16#AA后,啟動接收,當(dāng)檢測到結(jié)束字符16#55后,結(jié)束接收并將接收的所有字符存入信息緩沖區(qū)。如下圖22.

            圖22.用結(jié)束字符檢測來結(jié)束接收指令

            2.字符間隔定時器

            字符間隔時間定義:從一個字符的結(jié)尾(停止位)到下一個字符的結(jié)尾(停止位)之間的時間。

            接收到字符后,字符間隔定時器重新啟動。

            兩個字符之間的間隔時間超過SMW92/192則結(jié)束接收。

            示例:PLC接收的結(jié)束條件定義為字符間隔定時器(設(shè)置SMB87中的c/m=0,tmr=1,信息超時時間SMW92),接收起始條件定義為起始字符檢測。

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符,當(dāng)PLC滿足接收條件后啟動接收,接收完一個字符的停止位后,重新啟動字符間隔定時器,如果檢測到下一個字符幀停止位時SMW92時間未到,則重新啟動字符間隔定時器,如果當(dāng)SMW92時間到時還未檢測到下一個字符幀的停止位,則結(jié)束接收。如下圖23.

            圖23.用字符間隔定時器來結(jié)束接收指令

            3.信息定時器

            當(dāng)接收啟動條件一滿足,信息定時器就啟動,當(dāng)時間超過SMW92/192指定的時間,信息定時器時間到結(jié)束接收。

            示例:PLC接收的結(jié)束條件定義為信息定時器(設(shè)置SMB87中的c/m=1,tmr=1,信息超時時間SMW92),接收起始條件定義為起始字符檢測。

            示例說明:PLC接收總線上傳來的一串字符,當(dāng)PLC滿足接收條件后啟動接收,信息定時器啟動,當(dāng)SMW92時間到時,結(jié)束接收。如圖24.

            圖24.用信息定時器來結(jié)束接收指令

            4.最大字符計數(shù)

            當(dāng)接收字符個數(shù)達到或超過最大字符個數(shù)(SMB94/SMB194),接收功能結(jié)束。

            由于接收指令需要知道接收信息的最大長度,以保證信息緩沖區(qū)之后的數(shù)據(jù)不被覆蓋,所以即使不被用作接收結(jié)束條件,也必須指定最大字符個數(shù)。

            如果沒有指定最大字符個數(shù),則SM86.6/186.6=1(輸入?yún)?shù)錯誤或丟失啟動或結(jié)束條件)

            5.校驗結(jié)束

            當(dāng)接收字符的同時出現(xiàn)硬件信號校驗錯誤時,接收指令會自動結(jié)束。

            只有在SMB30/130中使能校驗位,才有可能出現(xiàn)校驗錯誤。沒有辦法禁止此功能。

            6.用戶結(jié)束。

            通過程序結(jié)束接收功能:將SM87.7或SM187.7置為0,且需邊沿觸發(fā)RCV接收指令。

            以上內(nèi)容是通過發(fā)送和接收指令實現(xiàn)S7-200PLC的自由口通訊。另外,S7-200PLC還提供了通訊口字符接收中斷功能。見下文。

             如何人為結(jié)束RCV接收狀態(tài)?

            接收指令控制字節(jié)(SMB87/SMB187)的en位可以用來允許/禁止接收狀態(tài)??梢栽O(shè)置SM87.7/SM187.7為"0",然后對此端口執(zhí)行RCV指令,即可結(jié)束RCV指令。

             

            字符中斷

            使用字符中斷方式接收數(shù)據(jù),接收每個字符時都會產(chǎn)生中斷。在執(zhí)行與接收字符事件相連的中斷程序前,接收的字符存入SMB2寄存器中,校驗狀態(tài)存入SM3.0。 SMB2、SM3.0都是只讀的。

            Port0/Port1共用SMB2/SMB3。Port0對應(yīng)于中斷事件8。Port1對應(yīng)于中斷事件25。

            SMB2使用條件:RCV指令不使能,通訊端口為自由口模式,且建立中斷事件8/25。

            字符中斷使用方法:

            以端口0接收字符為例:如圖25.

            圖25.字符中斷程序


            當(dāng)CPU通過端口0接收到一個字符后,會將該字符存入接收字符緩沖區(qū)SMB2,然后進入相連接的中斷程序中。

            注意:對于這段程序,如果在中斷程序中不作任何編程,那么當(dāng)CPU接收n個字符時,中斷程序?qū)⒈粓?zhí)行n次,SMB2寄存器存儲接收到的最后一個字符。

            如上位機通過串口調(diào)試軟件給CPU發(fā)送3個字符16#AA、16#BB和16#CC,如下圖26.

            圖26.通過串口調(diào)試軟件發(fā)送字符


            那么與接收字符事件相連的中斷程序?qū)⒈粓?zhí)行3次,SMB2中只能保存最后一個接收到的字符16#CC。如下圖27.

            圖27.狀態(tài)表監(jiān)控SMB2

             用SMB接收多個字符,如何編程?

            由于SMB2只能存儲一個字符(一個字節(jié)),如果要想接受多個字符,則應(yīng)當(dāng)在CPU接收下一個字符之前,在中斷程序中通過指針編程將SMB2中存儲的字符移出來,以便下一次接收字符。以一個例程說明:如圖28.

            圖28.接收多個字符的程序

            VD0作為地址指針指向VB100,當(dāng)端口0接收到第一個字符,將第一個字符存入SMB2,進入接收中斷,將SMB2中的字符復(fù)制到指針VD0指向的地址字節(jié)VB100中,指針地址加1,VD0指向下一個字節(jié)VB101。當(dāng)接收第二

            個字符,將字符存入SMB2,進入接收中斷,將SMB2中的第二個字符復(fù)制到指針VD0指向的地址字節(jié)VB101中,指針地址加1,VD0指向下一個字節(jié)VB102。當(dāng)接收第三個字符時以此類推。

            另外,如果需要接收n個字符就結(jié)束接收,或者需要接收n個字符后循環(huán)接收,可以在中斷程序中設(shè)置一個標(biāo)志位,下面我們試舉例說明:


            例程1,接收到5個字符就結(jié)束接收的程序:如圖29.

            圖29.程序


            例程2,接收到5個字符后循環(huán)接收的程序:如圖30.

            圖30.程序


            注意,程序中的的指針不要選擇累加器AC,因為累加器不能在主程序和中斷程序中傳遞參數(shù)。

             字符中斷和RCV指令之間有什么關(guān)系?

            簡單地說,當(dāng)RCV指令使能時,接收字符不進入SMB緩沖區(qū)。

            分析實驗如下:

            在主程序中我們既定義PLC執(zhí)行RCV接收指令的起始結(jié)束條件(起始條件為起始字符16#AA,結(jié)束條件為結(jié)束字符16#BB),又建立字符中斷事件8,上升沿條件觸發(fā)RCV指令。

            上位機通過串口調(diào)試軟件給CPU發(fā)送字符。如圖31.。

            圖31.通過串口調(diào)試軟件發(fā)送字符

            程序如下圖32.:

            圖32.測試程序

            狀態(tài)表監(jiān)控結(jié)果:如下圖33.

            圖33.狀態(tài)表監(jiān)控結(jié)果

            結(jié)論:

            當(dāng)RCV指令不觸發(fā)的話,接收字符只進入SMB2緩沖區(qū),不進入RCV指令的接收緩沖區(qū)。

            當(dāng)RCV指令觸發(fā)后,滿足CPU接收的起始和結(jié)束條件的字符存入RCV指令對應(yīng)的TBL緩沖區(qū)。起始條件之前的字符既不存入RCV緩沖區(qū),也不存入SMB2緩沖區(qū)。結(jié)束條件之后接收到的字符,存入SMB2緩沖區(qū)。

             

            2.4 自由口通信例程

            為了更好的理解自由口的編程,可參考下面的例程。

            該例程涉及到兩臺S7-200PLC,其中發(fā)送方向接收方發(fā)送數(shù)據(jù),接收方接收到數(shù)據(jù)后再給發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù),如此往復(fù)。

            發(fā)送方例程

            自由口發(fā)送方程序:先發(fā)送3個字符'a'、'b'、'c' 到接收方,然后轉(zhuǎn)為接收狀態(tài),接收到對方的3個字符'1'、'2'、'3' 后重新啟動發(fā)送指令,將'd'、'e'、'f' 發(fā)送到接收方后再啟動接收,隨后收到3個字符'4'、'5'、'6'。然后重復(fù)上述過程。

            接收方例程

            自由口接收方程序:先接收3個字符'a'、'b'、'c' ,然后轉(zhuǎn)為發(fā)送,給對方發(fā)出3個字符'1'、'2'、'3' 后重新啟動接收指令,待收到'd'、'e'、'f' 后重新啟動發(fā)送指令,發(fā)出3個字符'4'、'5'、'6'后再次轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)。然后重復(fù)上述過程。

            注意:此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負(fù)任何責(zé)任。使用該軟件的風(fēng)險完全由用戶自行承擔(dān)。由于它是免費的,所以不提供任何擔(dān)保,錯誤糾正和熱線支持,用戶不必為此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。

             需要定時向通信對象發(fā)送消息并等待回復(fù)的消息,如果因故消息沒有正常接收,下次無法發(fā)送消息怎么辦?

            可以在開始發(fā)送消息時加上人為中止RCV指令的程序。

             自由口通信中,主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù),為何收到多個從站的混亂響應(yīng)?

            這說明從站沒有根據(jù)主站的要求發(fā)送消息。有多個從站的通信網(wǎng)絡(luò)中,從站必須能夠判斷主站的消息是不是給自己的,這需要從站的通信程序中有必要的判斷功能。

            3RS485網(wǎng)絡(luò)

            RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)采用平衡信號傳輸方式,或者稱為差動模式。平衡傳輸方式可以有效地抑制傳輸過程中干擾。

            平衡方式采用一對導(dǎo)線,利用兩根導(dǎo)線間的電壓差傳輸傳輸信號。這兩根導(dǎo)線被命名為A(TxD/RxD-)和B(TxD/RxD+)。當(dāng)B的電壓比A高時,認(rèn)為傳輸?shù)氖沁壿?高"電平;當(dāng)B的電壓比A低時,認(rèn)為傳輸?shù)氖沁壿?低"電平信號。能夠有效工作的差動電壓范圍十分寬廣,可以從零點幾伏到接近十伏。

            RS-485通信端口可以做到很高的通信速率,較長的通信距離,以及并聯(lián)連接多個端口。

             平衡通信方式能否有效工作受到共模電壓差的影響。RS-485接口的兩根導(dǎo)線相對于通信對象信號地的電壓差就是共模電壓。非電氣隔離的RS-485接口能在一定的范圍內(nèi)抵抗共模電壓對通信的干擾。

            S7-200 CPU通信口的共模抑制電壓是12V。所以對于這類非隔離型的RS-485端口,保證通信口之間的信號地等電位非常重要,最好將它們連接在一起(并不是說一定要接地)。

            S7-200系統(tǒng)中的RS-485端口是半雙工的,不能同時發(fā)送和接收信號。

            在S7-200系統(tǒng)中,選擇合適的通信設(shè)備,可以做到波特率從1200到12M,單段距離1000m,單段站點32個的通信網(wǎng)絡(luò)。通過中繼器,RS-485電氣網(wǎng)絡(luò)還可以擴展通信距離,增加通信站點。詳情請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》關(guān)于通信的專門一章。

            雖然常見的RS-485通信器件在電氣性能上基本一致,但物理接口卻五花八門,沒有統(tǒng)一的規(guī)定。

            3.1 通信口引腳定義

            表3. S7-200 CPU通信口引腳定義:

            CPU插座(9針母頭) 引腳號 PROFIBUS名稱 Port0/Port1(端口0/端口1)引腳定義
            1 屏蔽 機殼接地(與端子PE相同)/屏蔽
            2 24V返回 邏輯地(24V公共端)
            3 RS-485信號 B RS-485信號 B 或 TxD/RxD +
            4 發(fā)送請求 RTS(TTL)
            5 5V返回 邏輯地(5V公共端)
            6 +5V +5V,通過100 Ohm電阻
            7 +24V +24V
            8 RS-485信號 A RS-485信號 A 或 TxD/RxD -
            9 不用 10位協(xié)議選擇(輸入)
            金屬殼 屏蔽 機殼接地(與端子PE相同)/與電纜屏蔽層連通

            上表中,3和8為RS-485信號,它們的背景顏色與PROFIBUS電纜、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)插頭上的顏色標(biāo)記一致。通信端口可以從2和7向外供24V直流電源。

             注意:

            • CPU通信口上的2、5針在內(nèi)部是連通的,并且它們和CPU上的傳感器電源(+24V)的M也是連通的
            • 通信口插座的金屬殼、1號針,與CPU接線端子上的電源部分的PE導(dǎo)通,而與上述的M不通
            • 擁有兩個通信口的CPU,其Port0、Port1的25針相通,也與M連通

            3.2 RS-485網(wǎng)絡(luò)的硬件組成

            在S7-200系統(tǒng)中,無論是組成PPI、MPI還是RPOFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò),用到的主要部件都是一樣的:

            • 1.PROFIBUS電纜:電纜型號有多種,其中最基本的是PROFIBUS FC(Fast Connect快速連接)Standard電纜(訂貨號6XV1 830-0EH10)
            • 2.PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器:網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式,如出線角度不同等等

            連接網(wǎng)絡(luò)連接器

            A. 電纜和剝線器。使用FC技術(shù)不用剝出裸露的銅線。


            圖34. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器(FCS,訂貨號6GK1905-6AA00)。

            B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊,然后掀開芯線鎖。


            圖35. 打開的PROFIBUS連接器

            C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護層,將芯線按照相應(yīng)的顏色標(biāo)記插入芯線鎖,再把鎖塊用力壓下,使內(nèi)部導(dǎo)體接觸。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。


            圖36. 插入電纜

             由于通信頻率比較高,因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。

            D. 復(fù)位電纜壓塊,擰緊螺絲,消除外部拉力對內(nèi)部連接的影響。

            網(wǎng)絡(luò)連接器

            網(wǎng)絡(luò)連接器主要分為兩種類型:帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng),帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時仍然提供一個編程連接端口,用于編程或者連接HMI等。


            圖37. 左側(cè)為不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器(訂貨號:6ES7 972-0BA52-0XA0)
            右側(cè)的是帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器(訂貨號:6ES7 972-0BB52-0XA0)

            線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

            通過PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡(luò)插頭,構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。


            圖38. 總線型網(wǎng)絡(luò)連接

            在上圖中,網(wǎng)絡(luò)連接器A、B、C分別插到三個通信站點的通信口上;電纜a把插頭A和B連接起來,電纜b連接插頭B和C。線型結(jié)構(gòu)可以照此擴展。

            注意圓圈內(nèi)的"終端電阻"開關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)終端的插頭,其終端電阻開關(guān)必須放在"ON"的位置;中間站點的插頭其終端電阻開關(guān)應(yīng)放在"OFF"位置。

            終端電阻和偏置電阻

            一個正規(guī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)使用終端電阻和偏置電阻。在網(wǎng)絡(luò)連接線非常短、臨時或?qū)嶒炇覝y試時也可以不使用終端和偏置電阻。

            • 1.  終端電阻:在線型網(wǎng)絡(luò)兩端(相距最遠的兩個通信端口上),并聯(lián)在一對通信線上的電阻。根據(jù)傳輸線理論,終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波,有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當(dāng)基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗
            • 2.  偏置電阻:偏置電阻用于在電氣情況復(fù)雜時確保A、B信號的相對關(guān)系,保證"0"、"1"信號的可靠性

             西門子的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器已經(jīng)內(nèi)置了終端和偏置電阻,通過一個開關(guān)方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值完全符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。
             合上網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)插頭的終端電阻開關(guān),可以非常方便地切斷插頭后面的部分網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸。

             與其他設(shè)備通信時(采用PROFIBUS電纜),對方的通信端口可能不是D-SUB9針型的,或者引腳定義完全不同。如西門子的MM4x0變頻器,RS-485通信口采用端子接線形式,這種情況下需要另外連接終端電阻,西門子可以提供一個比較規(guī)整的外接電阻。對于其他設(shè)備,可以參照《S7-200系統(tǒng)手冊》上的技術(shù)數(shù)據(jù)制作。

             西門子網(wǎng)絡(luò)插頭中的終端電阻、偏置電阻的大小與西門子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配,強烈建議用戶配套使用西門子的PROFIBUS電纜和網(wǎng)絡(luò)插頭。可以避免許多麻煩。

             記住聯(lián)網(wǎng)的格言:你糊弄它,它就糊弄你!

            3.3 通信有關(guān)注意事項(硬件)

            硬件對能否正常通信有決定性的影響,如果硬件條件不能滿足,采取其他措施往往不能從根本上改善通信中的問題。

             記住聯(lián)網(wǎng)的格言:你糊弄它,它就糊弄你!

            應(yīng)當(dāng)注意:

            • 使用符合要求的硬件(電纜、插頭),并按規(guī)范制作
              S7-200系統(tǒng)中用到的電纜、插頭等都有特定的要求,強烈建議使用西門子的電纜和附件。
               參看通信硬件
            • 保持通信端口(驅(qū)動電路)之間的共模電壓差在一定范圍內(nèi)
              對于非隔離的通信口(如CPU上的通信口),保證它們之間等電位非常重要。在S7-200 CPU聯(lián)網(wǎng)時,可以將所有CPU模塊的傳感器電源輸出的L+/M中的M端子,用導(dǎo)線串接起來。在S7-200 CPU與變頻器通信時,要將所有變頻器通信端口的M(在西門子MM4x0系列是二號端子)連接起來,并與CPU上的傳感器電源M連接。
            • 電磁干擾
              電磁環(huán)境的好壞及采取的應(yīng)對措施,對于通信的可靠性非常重要。例如,通信電纜不應(yīng)與動力電纜平行放置,距離過近;變頻器輸出動力電纜,如果沒有選用屏蔽電纜,對通信的干擾就非常大;220V供電的CPU,如果電源與變頻器輸入側(cè)電源共用,高頻干擾的影響也非常大……
               屏蔽(PE)端的連接。注意所有CPU或者EM277模塊上PE(保護接地)端子必須連接到大地、或者柜殼上。否則電纜的屏蔽層等于沒有用。
               西門子有一本《西門子自動化與驅(qū)動產(chǎn)品符合電磁兼容規(guī)則的安裝規(guī)范手冊》,很有價值,如果需要可致電西門子技術(shù)支持熱線索取其電子版本,或者直接到以下網(wǎng)址下載:
              http://www.ad.siemens.com.cn/service/e-training/micro

             新的PC/PPI電纜能否支持自由口通信?

            新的RS-232/PPI電纜(6ES7 901-3CB30-0XA0)可以支持自由口通信;但需要將DIP開關(guān)5設(shè)置為"0",并且設(shè)置相應(yīng)的通信速率。

            新的USB/PPI電纜(6ES7 901-3DB30-0XA0)不能支持自由口通信。

             已經(jīng)用于自由口的通信口,是否可以連接操作面板(HMI)?

            不能。

            可以使用具有兩個通信口的CPU,或者使用EM277擴展HMI連接口。如果是其他廠商的HMI,須咨詢他們。

             通過工作在自由口模式下的通信口如何給PLC下載程序?

            需要先通過CPU本體的模式開關(guān)將CPU設(shè)置為STOP模式后,再通過該通信口進行下載。

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