1        項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。SIMATIC S7-300 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。屬于可編程序控制器，通過(guò)軟件和硬件的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無(wú)人操作的控制，自動(dòng)化控制中心使用的S7-300的PLC只是其中的一種，現(xiàn)在PLC有很多廠家就是西門(mén)子在我國(guó)的市場(chǎng)占有率大一點(diǎn)。

　　S7-200PLC作為小型PLC，以其功能強(qiáng)、性價(jià)比高在工控領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。在S7-200與S7-300或WINCC通信時(shí)，通常需要安裝EM277或CP243-1模塊，成本升高，使得S7-200性價(jià)比優(yōu)勢(shì)大打折扣。自由口通信是S7-200的突出特點(diǎn)之一，本文介紹了一種經(jīng)濟(jì)靈活的通信方法，其可行性、可靠性在實(shí)際工程中得到驗(yàn)證。圖1為濱州污水處理廠監(jiān)控中心。

　　圖1 濱州污水處理廠監(jiān)控中心

　　2        工程應(yīng)用中的硬件及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　濱州污水處理廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，兩刮泥橋上各有一臺(tái)S7-200PLC，每臺(tái)PLC控制8臺(tái)吸泥泵及刮泥橋的正反向運(yùn)動(dòng)。S7-200PLC的柜子安裝在刮泥橋上，處于不停地來(lái)回運(yùn)動(dòng)中，不適合進(jìn)行有線通信，采取了無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)方式。

　　S7-200CPU上的通信口是基于RS485的，通過(guò)一個(gè)RS485/232轉(zhuǎn)換器將S7-200連接到電臺(tái)；在脫水機(jī)房的S7-300上掛一串口通信模塊CP340，并連接到數(shù)傳電臺(tái)，通過(guò)編程便可以實(shí)現(xiàn)S7-300與S7-200間的通信；監(jiān)控室的上位機(jī)以MPI總線方式與S7－300通信，便可間接監(jiān)控S7-200。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2

　　圖2 通信結(jié)構(gòu)圖

　　3        通信功能的實(shí)現(xiàn)

　　通信程序要實(shí)現(xiàn)S7-300向一個(gè)S7-200站發(fā)送7個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后接收并存儲(chǔ)該S7-200返回的6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。S7-300發(fā)送的7個(gè)字節(jié)中，第1個(gè)字節(jié)是地址信息，第2、3、4字節(jié)是吸泥泵及刮泥橋控制數(shù)據(jù)信息，第5、6字節(jié)為校驗(yàn)信息，第7位字節(jié)數(shù)據(jù)信息無(wú)意義，僅僅是為了觸發(fā)S7-200的字符接收中斷程序。

　　3.1        S7-300端通信程序

　　在自由口模式下，無(wú)論S7-200還是S7-300，通信協(xié)議完全由程序控制。

　　S7-300與現(xiàn)有的 CPU 312、314 和 315(F)-2 DP 相比，創(chuàng)新型 S7-300 CPU 的性能有了顯著提高；例如，創(chuàng)新型 CPU 上的用戶程序處理速度至少提高了 1 倍，在某些情況下甚至更快。位處理時(shí)間甚至降至 50 ns，而字處理時(shí)間降至 90 ns。

　　S7-300采用輪循方式與兩S7-200通信，即秒內(nèi)向1號(hào)站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收1號(hào)站返回的數(shù)據(jù)；第二秒內(nèi)向2號(hào)站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收2號(hào)站返回的數(shù)據(jù)，不停地循環(huán)通信。S7-300通信程序流程如圖3。

　　圖3 S7-300通信程序流程圖

　　S7-300通信程序詳細(xì)介紹

　　AN   M     30.0

　　L    S5T#2S

　　SD   T     1

　　A    M     30.0

　　R    T     1

　　L    T     1

　　T    MW    40

　　NOP  0

　　A    T     1

　　=    M     30.0

　　//設(shè)一2秒定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到自動(dòng)進(jìn)行下定時(shí)，當(dāng)前值存入MW40

　　A(

　　L     MW    40

　　L     102

　　>I

　　)

　　A(

　　L     MW40

　　L     200

　　<I

　　)

　　=     M30.1

　　// 定時(shí)器秒鐘內(nèi)，即102<MW40<200,M30.1為1

　　A(

　　L     MW    40

　　L     2

　　>I

　　)

　　A(

　　L     MW    40

　　L     100

　　<I

　　)

　　=   M     30.2

　　//定時(shí)器第二秒鐘內(nèi)M30.2為1

　　A    (

　　A     M     30.1

　　JNB   _001

　　L     0

　　T     MW    34

　　SET

　　SAVE

　　CLR

　　_001: A     BR

　　)

　　JNB   _002

　　L     0

　　T     MW    36

　　_002: NOP   0

　　// M30.1為1時(shí)，即定時(shí)器秒內(nèi)，使MW34＝0、MW36＝0，作為起始字節(jié)值

　　A    (

　　A     M     30.2

　　JNB   _003

　　L     8

　　T     MW    34

　　SET

　　SAVE

　　CLR

　　_003: A     BR

　　)

　　JNB   _004

　　L     8

　　T     MW    36

　　_004: NOP   0

　　// M30.2為1時(shí)，即定時(shí)器第二秒內(nèi)，使MW34＝8、MW36＝8，作為起始字節(jié)值

　　O     M     30.1

　　O     M     30.2

　　=     M     33.0

　　A     M     33.0

　　=     L     20.0

　　BLD   103

　　CALL  "P_SEND" , DB19

　　REQ   :=L20.0

　　R     :=

　　LADDR :=320

　　DB_NO :=2

　　DBB_NO:=MW34

　　LEN   :=7

　　DONE  :=M50.1

　　ERROR :=M50.2

　　STATUS:=MW52

　　NOP   0

　　// 調(diào)用發(fā)送指令，當(dāng)M30.1為1時(shí)（其上升沿初始化發(fā)送請(qǐng)求），個(gè)字節(jié)為1站地址；當(dāng)M30.2為1時(shí)（其上升沿初始化發(fā)送請(qǐng)求），個(gè)字節(jié)為2站地址

　　A     M     33.0

　　=     L     20.0

　　BLD   103

　　CALL  "P_RCV" , DB20

　　EN_R  :=L20.0

　　R     :=

　　LADDR :=320

　　DB_NO :=22

　　DBB_NO:=MW36

　　NDR   :=M60.1

　　ERROR :=M60.2

　　LEN   :=MW62

　　STATUS:=MW64

　　NOP   0

　　// 調(diào)用接收指令，當(dāng)M30.1為1時(shí)（允許讀數(shù)據(jù)），存入DB22數(shù)據(jù)塊中，起始字節(jié)為DB22.DBB0；當(dāng)M30.2為1時(shí)，存入DB22數(shù)據(jù)塊中，起始字節(jié)為DB22.DBB8

　　3.2  S7-200端通信程序

　　S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。

　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。

　　S7-200 PLC程序分為主程序、子程序和中斷程序，主程序完成控制和子程序調(diào)用功能，子程序完成通信口初始化功能，中斷程序完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能。發(fā)送數(shù)據(jù)采用發(fā)送指令XMT,通信口接收每個(gè)字節(jié)都會(huì)暫存到特殊存儲(chǔ)器SMB2中，利用中斷程序控制數(shù)據(jù)的接收。

　　當(dāng)SM0.7為1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_0設(shè)置SMB30,允許進(jìn)行自由口通信；SM0.7為0時(shí)，調(diào)用子程序SBR_1重新設(shè)置SMB30，便于用Micro/WIN軟件對(duì)CPU運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。S7-200通信程序流程如圖4

　　圖4 S7-200通信程序流程圖

　　S7-200通信程序詳細(xì)介紹（1號(hào)站）

　　主程序MAIN(只給出與通信有關(guān)程序)

　　LD     SM0.1

　　MOVB   1, VB1

　　//設(shè)置站地址

　　LD     SM0.7

　　EU

　　O      SM0.1

　　CALL   SBR_0

　　//首次運(yùn)行或模式開(kāi)關(guān)從TERM打到ON時(shí)定義通信口為自由口

　　LD     SM0.7

　　ED

　　CALL   SBR_1

　　//模式開(kāi)關(guān)從ON撥到TERM時(shí)定義通信口為PPI從站

　　子程序SBR_0

　　LD     SM0.0

　　MOVB   16#09, SMB30

　　ENI

　　ATCH   INT_11, 8

　　//定義通信口0為自由口模式，9.6K波特率，無(wú)校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，連接接收字符中斷為中斷程序INT_11

　　子程序SBR_1

　　LD     SM0.0

　　MOVB   16#C0, SMB30

　　DTCH   8

　　DTCH   9

　　//恢復(fù)普通PPI通信設(shè)置

　　中斷程序INT_11

　　LD     SM0.0

　　AB=    SMB2, VB1

　　MOVW   +5, VW200

　　MOVD   &VB640, VD688

　　ATCH   INT_12, 8

　　//若站地址正確，連接接收字符中斷到中斷程序INT_12，并使VW200=5來(lái)計(jì)數(shù)，在INT_12中連續(xù)接收五個(gè)字節(jié)，在S7-300中程序中將其余六個(gè)字節(jié)的高位進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)為內(nèi)容1或2地址信息的字節(jié)，程序也會(huì)在接下來(lái)1～2個(gè)接收過(guò)程中，恢復(fù)到正常接收狀態(tài)。

　　中斷程序INT_12

　　LD     SM0.0

　　MOVB   SMB2, *VD688

　　INCD   VD688

　　DECW   VW200

　　//接收5個(gè)字節(jié)

　　LD     SM1.0

　　MOVB   1, VB639

　　MOVW   VW639, VW700

　　XORW   VW641, VW700

　　ATCH   INT_13, 8

　　//通過(guò)異或指令進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，連接接收字符中斷到中斷程序INT_13，即由第七個(gè)字節(jié)觸發(fā)中斷程序INT_13

　　中斷程序INT_13

　　LD     SM0.0

　　DTCH   8

　　//中斷分離

　　LDW=   VW700, VW643

　　MOVD   VD640, VD400  //校驗(yàn)正確，將控制信息數(shù)據(jù)存到VB400～VB402

　　MOVB   6, VB600

　　MOVB   VB1, VB601

　　BMB    VB100, VB602, 5

　　ATCH   INT_14, 9

　　XMT    VB600, 0

　　//校驗(yàn)正確,使能發(fā)送，發(fā)送6字節(jié)數(shù)據(jù)VB601～VB606，連接發(fā)送指令結(jié)束到中斷程序INT_14

　　LDW<>  VW700, VW643

　　ATCH   INT_11, 8

　　//校驗(yàn)不正確，連接接收字符中斷到中斷程序INT_11，進(jìn)行新接收

　　中斷程序INT_14

　　LD     SM0.0

　　DTCH   9

　　ATCH   INT_11, 8

　　//發(fā)送結(jié)束則連接接收字符中斷到中斷程序INT_11，進(jìn)行新接收

　　4        電臺(tái)選型和故障判斷

　　數(shù)傳電臺(tái)選擇了深圳友訊達(dá)科技發(fā)展公司的FC-201/B，該數(shù)傳電臺(tái)以其價(jià)格合理、運(yùn)行穩(wěn)定在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)友訊達(dá)提供的電臺(tái)軟件pfc5對(duì)電臺(tái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：發(fā)射頻率453.00,接收頻率465.00，空中速率1200bps,工作模式為透明模式，串口波特率9600bps，串口校驗(yàn)和設(shè)為無(wú)；在S7-300站處將電臺(tái)的參數(shù)中發(fā)射頻率設(shè)為465.00,接收頻率設(shè)為453.00，與S7-200站處電臺(tái)收發(fā)頻率對(duì)應(yīng)，其余參數(shù)一致。

　　FC-201/B數(shù)傳電臺(tái)有一個(gè)發(fā)送和接收指示燈。根據(jù)此燈可以方便的判斷通訊是否正常。在無(wú)外界干擾，數(shù)據(jù)發(fā)送沒(méi)有校驗(yàn)錯(cuò)誤的情況下，S7-200站處的電臺(tái)通訊燈是綠閃兩下，紅閃一下，處在不停的綠－綠－紅循環(huán)狀態(tài)，即接收兩次數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)。如果通訊出現(xiàn)故障，根據(jù)通訊燈的閃爍狀態(tài)，便可很容易查出通訊故障所在。

　　5  結(jié)束語(yǔ)

　　上位機(jī)WINCC通過(guò)訪問(wèn)S7-300的數(shù)據(jù)塊DB2和DB22，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)S7-200PLC站的監(jiān)控。本通信方案經(jīng)濟(jì)、靈活，程序可移植性強(qiáng)，對(duì)于類似項(xiàng)目具有很高的借鑒意義。