S7-300与S7-200自由口无线通信实现方法

　　1        项目简介

　　S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。SIMATIC S7-300 可编程序控制器是模块化结构设计。各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。属于可编程序控制器，通过软件和硬件的连接来实现自动化无人操作的控制，自动化控制中心使用的S7-300的PLC只是其中的一种，现在PLC有很多厂家就是西门子在我国的市场占有率大一点。

　　S7-200PLC作为小型PLC，以其功能强、性价比高在工控领域中被广泛应用。是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。在S7-200与S7-300或WINCC通信时，通常需要安装EM277或CP243-1模块，成本升高，使得S7-200性价比优势大打折扣。自由口通信是S7-200的突出特点之一，本文介绍了一种经济灵活的通信方法，其可行性、可靠性在实际工程中得到验证。图1为滨州污水处理厂监控中心。

　　图1 滨州污水处理厂监控中心

　　2        工程应用中的硬件及网络结构

　　滨州污水处理厂自动化监控系统中，两刮泥桥上各有一台S7-200PLC，每台PLC控制8台吸泥泵及刮泥桥的正反向运动。S7-200PLC的柜子安装在刮泥桥上，处于不停地来回运动中，不适合进行有线通信，采取了无线数传电台方式。

　　S7-200CPU上的通信口是基于RS485的，通过一个RS485/232转换器将S7-200连接到电台；在脱水机房的S7-300上挂一串口通信模块CP340，并连接到数传电台，通过编程便可以实现S7-300与S7-200间的通信；监控室的上位机以MPI总线方式与S7－300通信，便可间接监控S7-200。系统网络结构如图2

　　图2 通信结构图

　　3        通信功能的实现

　　通信程序要实现S7-300向一个S7-200站发送7个字节的数据，然后接收并存储该S7-200返回的6个字节数据。S7-300发送的7个字节中，第1个字节是地址信息，第2、3、4字节是吸泥泵及刮泥桥控制数据信息，第5、6字节为校验信息，第7位字节数据信息无意义，仅仅是为了触发S7-200的字符接收中断程序。

　　3.1        S7-300端通信程序

　　在自由口模式下，无论S7-200还是S7-300，通信协议完全由程序控制。

　　S7-300与现有的 CPU 312、314 和 315(F)-2 DP 相比，创新型 S7-300 CPU 的性能有了显著提高；例如，创新型 CPU 上的用户程序处理速度至少提高了 1 倍，在某些情况下甚至更快。位处理时间甚至降至 50 ns，而字处理时间降至 90 ns。

　　S7-300采用轮循方式与两S7-200通信，即秒内向1号站发送数据，然后接收1号站返回的数据；第二秒内向2号站发送数据，然后接收2号站返回的数据，不停地循环通信。S7-300通信程序流程如图3。

　　图3 S7-300通信程序流程图

　　S7-300通信程序详细介绍

　　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

　　//设一2秒定时器，定时时间到自动进行下定时，当前值存入MW40

　　A(

　　L     MW    40

　　L     102

　　>I

　　)

　　A(

　　L     MW40

　　L     200

　　<I

　　)

　　=     M30.1

　　// 定时器秒钟内，即102<MW40<200,M30.1为1

　　A(

　　L     MW    40

　　L     2

　　>I

　　)

　　A(

　　L     MW    40

　　L     100

　　<I

　　)

　　=   M     30.2

　　//定时器第二秒钟内M30.2为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为1时，即定时器秒内，使MW34＝0、MW36＝0，作为起始字节值

　　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为1时，即定时器第二秒内，使MW34＝8、MW36＝8，作为起始字节值

　　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

　　// 调用发送指令，当M30.1为1时（其上升沿初始化发送请求），个字节为1站地址；当M30.2为1时（其上升沿初始化发送请求），个字节为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

　　// 调用接收指令，当M30.1为1时（允许读数据），存入DB22数据块中，起始字节为DB22.DBB0；当M30.2为1时，存入DB22数据块中，起始字节为DB22.DBB8

　　3.2  S7-200端通信程序

　　S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

　　S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

　　S7-200 PLC程序分为主程序、子程序和中断程序，主程序完成控制和子程序调用功能，子程序完成通信口初始化功能，中断程序完成数据的接收和发送功能。发送数据采用发送指令XMT,通信口接收每个字节都会暂存到特殊存储器SMB2中，利用中断程序控制数据的接收。

　　当SM0.7为1时，调用子程序SBR_0设置SMB30,允许进行自由口通信；SM0.7为0时，调用子程序SBR_1重新设置SMB30，便于用Micro/WIN软件对CPU运行状态进行监视。S7-200通信程序流程如图4

　　图4 S7-200通信程序流程图

　　S7-200通信程序详细介绍（1号站）

　　主程序MAIN(只给出与通信有关程序)

　　LD     SM0.1

　　MOVB   1, VB1

　　//设置站地址

　　LD     SM0.7

　　EU

　　O      SM0.1

　　CALL   SBR_0

　　//首次运行或模式开关从TERM打到ON时定义通信口为自由口

　　LD     SM0.7

　　ED

　　CALL   SBR_1

　　//模式开关从ON拨到TERM时定义通信口为PPI从站

　　子程序SBR_0

　　LD     SM0.0

　　MOVB   16#09, SMB30

　　ENI

　　ATCH   INT_11, 8

　　//定义通信口0为自由口模式，9.6K波特率，无校验，8位数据位，连接接收字符中断为中断程序INT_11

　　子程序SBR_1

　　LD     SM0.0

　　MOVB   16#C0, SMB30

　　DTCH   8

　　DTCH   9

　　//恢复普通PPI通信设置

　　中断程序INT_11

　　LD     SM0.0

　　AB=    SMB2, VB1

　　MOVW   +5, VW200

　　MOVD   &VB640, VD688

　　ATCH   INT_12, 8

　　//若站地址正确，连接接收字符中断到中断程序INT_12，并使VW200=5来计数，在INT_12中连续接收五个字节，在S7-300中程序中将其余六个字节的高位进行设计，避免出现为内容1或2地址信息的字节，程序也会在接下来1～2个接收过程中，恢复到正常接收状态。

　　中断程序INT_12

　　LD     SM0.0

　　MOVB   SMB2, *VD688

　　INCD   VD688

　　DECW   VW200

　　//接收5个字节

　　LD     SM1.0

　　MOVB   1, VB639

　　MOVW   VW639, VW700

　　XORW   VW641, VW700

　　ATCH   INT_13, 8

　　//通过异或指令进行数据校验，连接接收字符中断到中断程序INT_13，即由第七个字节触发中断程序INT_13

　　中断程序INT_13

　　LD     SM0.0

　　DTCH   8

　　//中断分离

　　LDW=   VW700, VW643

　　MOVD   VD640, VD400  //校验正确，将控制信息数据存到VB400～VB402

　　MOVB   6, VB600

　　MOVB   VB1, VB601

　　BMB    VB100, VB602, 5

　　ATCH   INT_14, 9

　　XMT    VB600, 0

　　//校验正确,使能发送，发送6字节数据VB601～VB606，连接发送指令结束到中断程序INT_14

　　LDW<>  VW700, VW643

　　ATCH   INT_11, 8

　　//校验不正确，连接接收字符中断到中断程序INT_11，进行新接收

　　中断程序INT_14

　　LD     SM0.0

　　DTCH   9

　　ATCH   INT_11, 8

　　//发送结束则连接接收字符中断到中断程序INT_11，进行新接收

　　4        电台选型和故障判断

　　数传电台选择了深圳友讯达科技发展公司的FC-201/B，该数传电台以其价格合理、运行稳定在国内得到广泛应用。通过友讯达提供的电台软件pfc5对电台进行参数设置：发射频率453.00,接收频率465.00，空中速率1200bps,工作模式为透明模式，串口波特率9600bps，串口校验和设为无；在S7-300站处将电台的参数中发射频率设为465.00,接收频率设为453.00，与S7-200站处电台收发频率对应，其余参数一致。

　　FC-201/B数传电台有一个发送和接收指示灯。根据此灯可以方便的判断通讯是否正常。在无外界干扰，数据发送没有校验错误的情况下，S7-200站处的电台通讯灯是绿闪两下，红闪一下，处在不停的绿－绿－红循环状态，即接收两次数据，发送数据。如果通讯出现故障，根据通讯灯的闪烁状态，便可很容易查出通讯故障所在。

　　5  结束语

　　上位机WINCC通过访问S7-300的数据块DB2和DB22，就可以实现对两个S7-200PLC站的监控。本通信方案经济、灵活，程序可移植性强，对于类似项目具有很高的借鉴意义。