楊永清

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，西門子公司生產(chǎn)出了S7-200系列小型可編程序控制器。S7-200系列目前由于其優(yōu)異的表現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，文章根據(jù)S7-200的工作特點(diǎn)，分析其網(wǎng)絡(luò)通信功能，并對(duì)其通信能力進(jìn)行了詳細(xì)的研究。最后詳細(xì)說(shuō)明了 S7-200控制技術(shù)，并對(duì)S7-200的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：S7-200；網(wǎng)絡(luò)研究；通信技術(shù)

為了更快速高效地進(jìn)行編程控制，西門子公司研發(fā)出了S7-200系列小型可編程序控制器。目前S7-200系列產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)至第二代，這種控制器具有結(jié)構(gòu)巧妙、穩(wěn)定性高、運(yùn)行速度快的特點(diǎn)。第二代在第一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，在CPU方面由CPU212， 214， 215， 216改造為221，222， 224，226。較一代相比，二代與其有著不同的技術(shù)特征，可以更加靈活地控制任務(wù)。S7-200系列產(chǎn)品根據(jù)控制任務(wù)的不同特點(diǎn)進(jìn)行不同功能的擴(kuò)展系統(tǒng)，使其影響范圍覆蓋面積更廣，甚至可以控制極為復(fù)雜的小型控制系統(tǒng)。S7-200系列產(chǎn)品也有著多功能性，可以適應(yīng)不同的編程語(yǔ)言或者指令集，通過(guò)這些指令可以進(jìn)行復(fù)雜任務(wù)的編寫。并且S7-200系列還具有極強(qiáng)的通信功能，使用戶之間組網(wǎng)變得更加便捷，更輕松地完成復(fù)雜自動(dòng)化方案程序的編程。

1 S7-200PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能

S7-200PLC具有兩個(gè)相同的編程口，這兩個(gè)編程口均具有相應(yīng)的PPI通信協(xié)議，并且都可以作為從站接入MPI網(wǎng)，同時(shí)CPU可以通過(guò)增加EM277 PROFIBUS-DP擴(kuò)展模塊與現(xiàn)場(chǎng)總線DP進(jìn)行連接，科學(xué)合理地使用RS-485的串行口，可以將以下網(wǎng)絡(luò)連接得以實(shí)現(xiàn)[1]。

1.1 SIMATICS7-200網(wǎng)絡(luò)

運(yùn)用PPI協(xié)議，將接口進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)接操作，并且申請(qǐng)由主站發(fā)出，從站進(jìn)行相應(yīng)，從站對(duì)于信息的處理設(shè)置為禁止初始化。然而主站發(fā)出申請(qǐng)或詢問(wèn)時(shí)，從站允許進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的回應(yīng)。其中，主站可以使用不同型號(hào)的CRJ主機(jī)，從站為S7-200。若S7-200中CPU允許PPI主站模式，當(dāng)系統(tǒng)處于RUN模式時(shí)，也可以將S7-200作為主站。并且在這種模式下，S7-200可以通過(guò)發(fā)送通信指令的方式來(lái)獲取其他主站數(shù)據(jù)。同時(shí)，可以將其作為從站來(lái)回應(yīng)主站發(fā)出的申請(qǐng)以及其他命令。

1.2 自由口模式

運(yùn)用可供編程的便捷自由通信端口的模式即可稱為自由口模式。在用戶程序中設(shè)置任務(wù)，使S7-200PLC能夠根據(jù)程序任務(wù)控制終端裝置、變頻裝置等，使S7-200PLC可以進(jìn)行更加便捷靈活的通信。

1.3 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)

由于僅有一臺(tái)CPU215支持DP協(xié)議，因此該服務(wù)器智能作為從站，不能作為主站進(jìn)行使用。提供了S7-200與其之間更加良好的網(wǎng)絡(luò)通信功能，并且所有的SIMATIC系統(tǒng)組件可以直接進(jìn)入快速的現(xiàn)場(chǎng)縱向領(lǐng)域。

1.4 AS-1 網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)合理使用C242-2的通信擴(kuò)展模塊，可以將其作為4AS-1的網(wǎng)絡(luò)主站進(jìn)行使用。并且由于其所攜帶的傳感設(shè)備具有較強(qiáng)適應(yīng)性，可以和S7-200PLC進(jìn)行直接連接。因此在通信擴(kuò)展模塊與S7-200PLC連接成功后，S7-200PLC可以在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中作為主站進(jìn)行工作。

1.5 以太網(wǎng)絡(luò)

首先完成CP243-1模板配置，要求其中以太網(wǎng)木塊配置成服務(wù)器端接受所有客戶端的連接請(qǐng)求。其次設(shè)置TSAP地址，根據(jù)S7-200的槽號(hào)自動(dòng)生成本地TSAP地址，配置地址完成后進(jìn)入PC Access進(jìn)行設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)S7-200以太網(wǎng)絡(luò)通信[2]。

2 S7-200PLC的自由口通信模式

2.1 與自由口模式有關(guān)的特殊寄存器與相關(guān)位

自由口模式由兩個(gè)特殊寄存器SMB30和SMB130進(jìn)行控制，包括配置自由口的通信參數(shù)、奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)位等。若PLC主機(jī)上有通信端口 1，則使用SMB130寄存器來(lái)進(jìn)行控制。自由口模式下往往存在SMB2在暫態(tài)寄存器，其作用是存在自由通信模式下所接收到的數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)。

SM3.0是自由口模式中的通信校驗(yàn)結(jié)果標(biāo)志位，按照SMB30所設(shè)置的奇偶校驗(yàn)方式，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。若在教研過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，貝UPLC自動(dòng)將SM3.0設(shè)置為1。若SM3.0=0則表示校驗(yàn)正確，根據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行信息取舍。

工作方式標(biāo)志位為SM0.7， SM0.7可以對(duì)CPU工作位置進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)開關(guān)處于RUN位置時(shí)，可正常進(jìn)行自由端進(jìn)口通信。為了使其能夠與其他設(shè)備進(jìn)行正常通信，使開關(guān)處于TERM位置時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)。

SM4.5是自由口模式下的發(fā)送空閑標(biāo)志位，其主要任務(wù)為收發(fā)有關(guān)指令以及S7-200PLC專門的發(fā)送指令。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最大要求為225，并且在自由口模式下，PROT指定通信口要求為0。正在發(fā)送信息時(shí)SM4.5=0，信息發(fā)送完成后SM4.5=1。由此可以判斷數(shù)據(jù)信息是否發(fā)送完畢，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行中斷控制[3]。運(yùn)用RCV TABLE與SMB86?SMB94寄存器進(jìn)行配合，即可中止信息的發(fā)送或接收。

2.2 S7-200系列PLC的通信中斷

在S7-200系列PLC進(jìn)行通信工作時(shí)，通信端口 0可以通過(guò)8號(hào)進(jìn)行接受字符的中斷控制，9號(hào)進(jìn)行發(fā)送字符的中斷控制。并且用戶可以通過(guò)ENI指令進(jìn)行全局中斷，DISI指令禁止所有中斷指令。

3 應(yīng)用實(shí)例

以交通燈為例，介紹S7-200的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。交通同部分梯形圖如圖1所示。

運(yùn)用S7-200PLC系列的CPU226使本交通信號(hào)燈系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)中共包括24個(gè)接入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)我國(guó)交通法律及對(duì)交通信號(hào)燈的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，將PLC控制系統(tǒng)的元件分別設(shè)置。再設(shè)計(jì)時(shí)要注意，該系統(tǒng)中存在兩個(gè)輸入地址，分別為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕以及停止按鈕，分為6個(gè)輸出地址，分別是交通燈南北方向與東西方向的信號(hào)燈。PLC控制系統(tǒng)采用以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖的編程方法，將轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)器的常開觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)串聯(lián)，并且作為所有后續(xù)步對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)器職位，和所有的前級(jí)步對(duì)應(yīng)位存儲(chǔ)器復(fù)位的條件。

3.1 PLC通信程序

在進(jìn)行S7-200PLC與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信工作中，一般采用自由端口的通信模式。其中波特率設(shè)置為9 600 bps，字符為8位，無(wú)奇偶校驗(yàn)。并且采用主從式通信協(xié)議，將PC設(shè)為主站，S7-200設(shè)為從站[4]。PLC接受指令RCV進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受以及中斷，以這種方式為前提，進(jìn)行SMB87?SMB94的設(shè)置，具體程序如下：

MOVB 9， SMB30//通信參數(shù)MOVB 16#170， SMB87//報(bào)文接收控制參數(shù)MOVB 16#0A，SMB89 //報(bào)文結(jié)束字符為0AHMOVW+5， SMW90//空閑線時(shí)間為5msMOVB 10， SMB94//接收的最大字符數(shù)為10ATCHINT_0，23//報(bào)文接收結(jié)束中斷ATCH INT_2，9//發(fā)送結(jié)束中斷ENI//允許中斷RCV VB30，0//執(zhí)行接收指令，接收緩沖區(qū)指向VB30。

3.2 上位PC機(jī)程序設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)PLC，并進(jìn)行處理。一般傳輸共16位兩個(gè)字節(jié)的方式[5]。為了將PC機(jī)所接收到的字符進(jìn)行處理，需要注意將變量中的高低字節(jié)進(jìn)行交換，使PC機(jī)能夠接收到正確的高低字節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以交通燈為例，介紹了S7-200系列PLC通信及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。S7-200可以實(shí)現(xiàn)包括以太網(wǎng)絡(luò)，4AS-1網(wǎng)絡(luò)等5種網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸。并且S7-200具有高可靠性、靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性高的特點(diǎn)，得到了廣泛使用。并且由于S7-200系統(tǒng)使通信變得更加便捷，適用性極強(qiáng)，可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于各種控制系統(tǒng)的全面控制要求。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，S7-200系列PLC具有極高的系統(tǒng)控制程度，極強(qiáng)的實(shí)效性，具有較大推廣意義。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]沃玉報(bào)，王玉明.S7-200PLC自由口通信在監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2016（1）：65-68.

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