概述 ----本例說明如何以自由協議實現計算機與S7-200的通信,計算機作為主站,可以實現對PLC從站各寄存器的讀/寫操作。 ----計算機通過COM口發送指令到PLC的PORT0(或PORT1)口,PLC通過RCV接收指令,然后對指令進行譯碼,譯碼后調用相應的讀/寫子程序實現指令要求的操作,并返回指令執行的狀態信息。
通信協議 ----在自由口模式下,通信協議是由用戶定義的。用戶可以用梯形圖程序調用接收中斷、發送中斷、發送指令(XMT)、接受指令(RCV)來控制通信操作。在自由口模式下,通信協議完全由梯形圖程序控制。
指令格式定義
- 計算機每次發送一個33字節長的指令來實現一次讀/寫操作,指令格式見表1 說明:
- 起始字符
----起始字符標志著指令的開始,在本例中被定義為ASCII碼的"g",不同的PLC從站可以定義不同的起始字符以接收真對該PLC的指令。
- 指令類型
----該字節用來標志指令的類型,在本例中05H代表讀操作,06H代表寫操作。
- 目標PLC站地址
----目標PLC站地址占用指令的B2、B3兩個字節,以十六進制ASCII碼的格式表示目標PLC的站地址。
- 目標寄存器地址
----在PLC內部可以用4個字節來表示一個寄存器的地址(但不能表示一個位地址)。前兩個字節表示寄存器類型,后兩個字節表示寄存器號。
00 00(H): |
|
I寄存器區 |
01 00(H): |
|
Q寄存器區 |
02 00(H): |
|
M寄存器區 |
08 00(H): |
|
V寄存器區 | 例如:
IB000的地址可表示為 |
|
00 00 00 00(H) |
VB100的地址可表示為 |
|
08 00 00 64(H) |
- 讀/寫字節數M
----當讀命令時,始終讀回從目標寄存器開始的連續8個字節的數據(轉換為十六進制ASCII碼后占用16個字節),可以根據自己的需要取用,M可以任意寫入。 ----當寫命令時,M表示的是要寫入數據的十六進制ASCII碼所占用的字節數。例如要寫入1個字節的數據,數據在指令中以十六進制ASCII碼表示,它將占用2個字節,此時應向M中寫入"02"。同理,如果要寫入5個字節的數據,M中應寫入"0A"。
- 要寫入的數據
----要寫入的數據在指令中以十六進制ASCII碼的格式表示,占用指令的B14-B29共16個字節。數據區必須填滿,但只有前M個字節的數據會被寫入目標寄存器。一條指令最多可以寫入8個字節的數據(此時M中應寫入"10",代表十進制的16)
- BCC校驗碼
----在傳輸過程中,指令有可能受到任何的干擾而使原來的數據信號發生扭曲,此時的指令當然是錯誤的,為了偵測指令在傳輸過程中發生的錯誤,接收方必須對指令作進一步的確認工作,以防止錯誤的指令被執行,最簡單的方法就是使用校驗碼。BCC校驗碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCII碼以字節為單位作異或和,并將此異或和作為指令的一部分傳送出去;同樣地,接收方在接到指令后,以相同的方式對接收到的字符串作異或和,并與傳送方所送過來的值作對比,若其值相等,則代表接收到的指令是正確的,反之則是錯誤的。 ----在本例中,bcc為指令B1到B29的異或和,BCC為bcc的十六進制ASCII碼。 ----bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29
- 結束字符
----結束字符標志著指令的結束,在本例中被定義為ASCII碼的"G",不同的PLC從站可以定義不同的結束字符以接收真對該PLC的指令。
- PLC在接到上位機指令后,將發送一個21字節長反饋信息,格式見表2
說明:
- 起始字符
----起始字符標志著反饋信息的開始,在本例中被定義為ASCII碼的"g",不同的PLC從站可以定義不同的起始字符,這樣上位機可以根據信息的起始字符來判斷反饋信息的來源。
- 狀態信息
----該字節包含指令執行的狀態信息,在本例中
01H |
|
代表 |
|
讀取正確 |
02H |
|
代表 |
|
寫入正確 |
03H |
|
代表 |
|
BCC校驗碼錯誤 |
04H |
|
代表 |
|
指令不合法 |
- 數據區
----反饋信息的B3到B18為讀指令所要讀取的數據,以十六進制ASCII碼表示。
- BCC校驗碼
----與上位機指令中的BCC校驗碼類似,它是反饋信息B3到B18的異或和。
- 結束字符
----結束字符標志著反饋信息的結束,在本例中被定義為26H。
指令中為何要使用ASCII碼 ----一條指令除包含數據外,還包含必要的控制字(起始字符、結束字符、指令類型等)。如果指令中的數據直接以其原本的形式傳輸,則不可避免的會與指令中的控制字發生混淆。 ----例如本例中,指令的起始字符為"g",其ASCII碼值為67H,結束字符為"G",其ASCII碼值為47H。假設要寫入的數據中也有47H,并且數據直接以其原本的形式傳輸,則PLC會因為接收到了數據中的47H而停止接收,這樣PLC接收到的指令將是一個不完整的非法指令,很可能造成PLC的誤動作。 ----為了避免這種情況的發生,可以用文本來傳送二進制數據。通過以16進制ASCII碼的格式描述數據,每個二進制的字節都可以表示成一對ASCII編碼,這對編碼表示這個字節的兩個16進制字符。這種格式可以表示任何的數值,僅僅使用ASCII代碼的30H到39H(表示0到9)和41H到46H(表示A到F)。ASCII碼的其余部分可以用作控制字(起始標志、結束標志、指令類型等)。這樣,數據中的47H以ASCII碼的形式進行傳送就變成了34H 37H 兩個字節,從而避免了PLC因接收到數據中的47H而停止接收的錯誤。
表1 上位機指令格式
Byte0 |
起始字符 |
Byte1 |
指令類型(讀/寫) |
Byte2 |
目標PLC站地址(十六進制ASCII碼) |
Byte3 |
Byte4 |
目標寄存器地址(十六進制ASCII碼) |
Byte5 |
Byte6 |
Byte7 |
Byte8 |
Byte9 |
Byte10 |
Byte11 |
Byte12 |
讀/寫字節數M(十六進制ASCII碼) |
Byte13 |
Byte14 |
要寫入的數據(十六進制ASCII碼) |
Byte15 |
Byte16 |
Byte17 |
Byte18 |
Byte19 |
Byte20 |
Byte21 |
Byte22 |
Byte23 |
Byte24 |
Byte25 |
Byte26 |
Byte27 |
Byte28 |
Byte29 |
Byte30 |
BCC校驗碼(十六進制ASCII碼) |
Byte31 |
Byte32 |
結束字符 |
表2 反饋信息格式
Byte0 |
起始字符 |
Byte1 |
狀態信息 |
Byte2 |
數據區(十六進制ASCII碼) |
Byte3 |
Byte4 |
Byte5 |
Byte6 |
Byte7 |
Byte8 |
Byte9 |
Byte10 |
Byte11 |
Byte12 |
Byte13 |
Byte14 |
Byte15 |
Byte16 |
Byte17 |
Byte18 |
BCC校驗碼(十六進制ASCII碼) |
Byte19 |
Byte20 |
結束字符 |
PLC程序執行過程 ----PLC在第一次掃描時執行初始化子程序,對端口及RCV指令進行初始化。初始化完成后,運行RCV指令使端口處于接受狀態。 ----RCV會將以"g"開頭"G"結尾的指令保存到接收緩沖區,并同時產生接收完成中斷。 ----RCVcomplete中斷服務程序用來處理接收完成中斷事件,它會將接收緩沖區中的十六進制ASCII碼還原成數據并保存,同時置位Verify子程序的觸發條件(M0.1)。 ----Verify子程序首先復位本身的觸發條件以防止子程序被重復調用,然后求出接收緩沖區中指令的BCC校驗碼并與指令中的BCC校驗碼進行比對。如果相等則置BCC碼校驗正確的標志位(M0.0)為1;如果指令格式正確(指令的結束標志在接收緩沖區中特定的位置VB133)而BCC碼不相等,則發送代表BCC校驗碼錯誤的反饋信息;如果指令格式不正確(VB133中不是指令的結束標志),則返回代表指令格式錯誤的反饋信息。 ----Read子程序的觸發條件為:指令中的站地址與本機站地址相符、指令類型為讀指令、BCC檢驗碼正確。當條件滿足時,Read子程序被執行。Read子程序首先禁止RCV,然后將指令所要讀取的數據轉換成十六進制ASCII碼并寫入發送緩沖區、計算BCC檢驗碼、最后發送反饋信息。 ----Write子程序的觸發條件為:指令中的站地址與本機站地址相符、指令類型為寫指令、BCC檢驗碼正確。當條件滿足時,Write子程序被執行。Write子程序首先禁止RCV,然后將指令中的數據寫入目標寄存器,最后發送代表寫入正確的反饋信息。 ----PLC每接到一條指令后都會發送一條反饋信息,當反饋信息發送完成時,會產生發送完成中斷,XMTcomplete中斷服務程序用來處理發送完成中斷事件。在XMTcomplete中斷服務程序中所要執行的操作包括:復位BCC校驗碼正確的標志位(M0.0);允許RCV;bcc碼寄存器清零;重新裝入用于計算BCC校驗碼的地址指針;接收緩沖區中存放指令結束字符的字節VB133清零(用來判斷下一條指令格式是否正確)。
PLC寄存器地址分配 ----此程序占用PLC寄存器的VB100-VB199,內部繼電器占用M0.0和M0.1。寄存器地址分配見表3、表4、表5、表6。
表3 接收緩沖區
VB100 |
字符數 |
VB101 |
起始字符 |
Byte0 |
VB102 |
指令類型(讀/寫) |
Byte1 |
VB103 |
目標PLC站地址(十六進制ASCII碼) |
Byte2 |
VB104 |
Byte3 |
VB105 |
目標寄存器地址(十六進制ASCII碼) |
Byte4 |
VB106 |
Byte5 |
VB107 |
Byte6 |
VB108 |
Byte7 |
VB109 |
Byte8 |
VB110 |
Byte9 |
VB111 |
Byte10 |
VB112 |
Byte11 |
VB113 |
讀/寫字節數M(十六進制ASCII碼) |
Byte12 |
VB114 |
Byte13 |
VB115 |
要寫入的數據(十六進制ASCII碼) |
Byte14 |
VB116 |
Byte15 |
VB117 |
Byte16 |
VB118 |
Byte17 |
VB119 |
Byte18 |
VB120 |
Byte19 |
VB121 |
Byte20 |
VB122 |
Byte21 |
VB123 |
Byte22 |
VB124 |
Byte23 |
VB125 |
Byte24 |
VB126 |
Byte25 |
VB127 |
Byte26 |
VB128 |
Byte27 |
VB129 |
Byte28 |
VB130 |
Byte29 |
VB131 |
BCC校驗碼(十六進制ASCII碼) |
Byte30 |
VB132 |
Byte31 |
VB133 |
結束字符 |
Byte32 |
表4 譯碼區
VB134 |
PLC站號(ATH from VB103-VB104) |
VB135 |
合成為VD135作為目標寄存器的地址指針 (ATH from VB105-VB112) |
VB136 |
VB137 |
VB138 |
VB139 |
讀/寫字節數(ATH from VB113-VB114) |
VB140 |
bcc碼(ATH from VB131-VB132) |
VB141 |
未使用 |
VB142 |
VB143 |
VB144 |
VB145 |
VB146 |
VB147 |
VB148 |
VB149 |
和成為VD149作為VB102的地址指針 用以計算BCC校驗碼 |
VB150 |
VB151 |
VB152 |
表5 發送緩沖區
VB153 |
字符數 |
VB154 |
起始字符 |
Byte0 |
VB155 |
狀態信息 |
Byte1 |
VB156 |
數據區(十六進制ASCII碼) |
Byte2 |
VB157 |
Byte3 |
VB158 |
Byte4 |
VB159 |
Byte5 |
VB160 |
Byte6 |
VB161 |
Byte7 |
VB162 |
Byte8 |
VB163 |
Byte9 |
VB164 |
Byte10 |
VB165 |
Byte11 |
VB166 |
Byte12 |
VB167 |
Byte13 |
VB168 |
Byte14 |
VB169 |
Byte15 |
VB170 |
Byte16 |
VB171 |
Byte17 |
VB172 |
BCC校驗碼(十六進制ASCII碼) |
Byte18 |
VB173 |
Byte19 |
VB174 |
結束字符 |
Byte20 |
表6 其它
VB175 |
合成為VW175 作為接收時計算bcc碼循環的INDX |
VB176 |
VB177 |
合成為VW177 作為發送時計算bcc碼循環的INDX |
VB178 |
VB179 |
接收數據的bcc碼 |
VB180 |
發送數據的bcc碼 |
VB181 |
合成為VD181作為VB156的地址指針 (計算發送反饋信息的bcc碼時使用) |
VB182 |
VB183 |
VB184 |
VB185至VB198 |
未使用 |
VB199 |
本機站號 |
程序清單
主程序:
NETWORK 1 |
LD |
SM0.1 |
//第一次掃描調用初始化子程序 |
CALL |
initialize |
|
|
NETWORK 2 |
LDB= |
VB134, VB199 |
//指令中的站地址與本機站地址相符 |
AB= |
VB102, 5 |
//指令類型為讀指令 |
A |
M0.0 |
//BCC碼校驗正確 |
CALL |
Read |
//調用讀子程序 |
|
NETWORK 3 |
LDB= |
VB134, VB199 |
//指令中的站地址與本機站地址相符 |
AB= |
VB102, 6 |
//指令類型為寫指令 |
A |
M0.0 |
//BCC碼校驗正確 |
CALL |
Write |
//調用寫子程序 |
|
NETWORK 4 |
LD |
M0.1 |
//指令接收完成后調用BCC碼校驗子程序 |
CALL |
Verify |
|
|
NETWORK 5 |
LD |
SM4.5 |
//當端口空閑時啟動RCV |
RCV |
VB100, 0 |
|
Read子程序:
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
//停止端口0的接收 |
R |
SM87.7, 1 |
|
R |
M0.0, 1 |
|
RCV |
VB100, 0 |
|
|
NETWORK 2 |
LD |
SM0.0 |
//將數據寫入發送緩沖區 |
MOVB |
103, VB154 |
|
MOVB |
1, VB155 |
|
HTA |
*VD135, VB156, 16 |
|
MOVB |
26, VB174 |
|
MOVB |
21, VB153 |
|
|
NETWORK 3 |
LD |
SM0.0 |
//計算BCC校驗碼 |
FOR |
VW177, +1, +16 |
|
|
NETWORK 4 |
LD |
SM0.0 |
|
XORB |
*VD181, VB180 |
|
|
NETWORK 5 |
LD |
SM0.0 |
|
INCD |
VD181 |
|
|
NETWORK 6 |
NEXT |
|
|
|
NETWORK 7 |
LD |
SM0.0 |
|
HTA |
VB180, VB172, 2 |
//BCC校驗碼寫入發送緩沖區 |
|
NETWORK 8 |
LD |
SM4.5 |
//發送反饋信息 |
XMT |
VB153, 0 |
|
Write子程序:
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
//停止端口0的接收 |
R |
SM87.7, 1 |
|
R |
M0.0, 1 |
|
RCV |
VB100, 0 |
|
|
NETWORK 2 |
LD |
SM0.0 |
//裝入要寫如數據源的地址指針 |
MOVD |
&VB115, VD145 |
|
|
NETWORK 3 |
LD |
SM0.0 |
//寫入數據 |
ATH |
*VD145, *VD135, VB139 |
|
|
NETWORK 4 |
LD |
SM0.0 |
//指令執行的反饋信息寫入發送緩沖區 |
MOVB |
21, VB153 |
|
MOVB |
103, VB154 |
|
MOVB |
2, VB155 |
|
MOVB |
26, VB174 |
|
|
NETWORK 5 |
LD |
SM4.5 |
//發送指令執行的反饋信息 |
XMT |
VB153, 0 |
|
Verify子程序:
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
|
R |
M0.1, 1 |
//復位verify子程序的執行條件 |
|
NETWORK 2 |
LD |
SM0.0 |
//計算BCC碼 |
FOR |
VW175, +1, +29 |
|
|
NETWORK 3 |
LD |
SM0.0 |
|
XORB |
*VD149, VB179 |
|
|
NETWORK 4 |
LD |
SM0.0 |
|
INCD |
VD149 |
|
|
NETWORK 5 |
NEXT |
|
|
|
NETWORK 6 |
LDB= |
VB179, VB140 |
//當BCC碼校驗正確時,M0.0置1 |
AB= |
VB133, 71 |
|
S |
M0.0, 1 |
|
|
NETWORK 7 |
LDB= |
VB133, 71 |
//BCC碼錯誤時發送反饋信息 |
AB<> |
VB179, VB140 |
|
MOVB |
21, VB153 |
|
MOVB |
103, VB154 |
|
MOVB |
3, VB155 |
|
MOVB |
26, VB174 |
|
R |
SM87.7, 1 |
|
RCV |
VB100, 0 |
|
XMT |
VB153, 0 |
|
|
NETWORK 8 |
LDB<> |
VB133, 71 |
//指令格式錯誤或RCV超時時發送反饋信息 |
MOVB |
21, VB153 |
|
MOVB |
103, VB154 |
|
MOVB |
4, VB155 |
|
MOVB |
26, VB174 |
|
R |
SM87.7, 1 |
|
RCV |
VB100, 0 |
|
XMT |
VB153, 0 |
|
Initialize子程序:
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
|
MOVB |
9, SMB30 |
//0口"9600,N,8,1" |
|
NETWORK 2 |
LD |
SM0.0 |
//RCV指令初始化 |
MOVB |
16#EC, SMB87 |
|
MOVB |
103, SMB88 |
|
MOVB |
71, SMB89 |
|
MOVB |
+1000, SMW92 |
|
MOVB |
35, SMB94 |
|
R |
SM87.2, 1 |
|
|
NETWORK 3 |
LD |
SM0.0 |
|
ATCH |
RCVcomplete, 23 |
//連接口0接收完成的中斷 |
|
NETWORK 4 |
LD |
SM0.0 |
|
ATCH |
XMTcomplete, 9 |
//連接口0發送完成的中斷 |
|
NETWORK 5 |
LD |
SM0.0 |
|
ENI |
|
//中斷允許 |
|
NETWORK 6 |
LD |
SM0.0 |
|
MOVB |
2, VB199 |
//將本機站地址裝入寄存器 |
|
NETWORK 7 |
LD |
SM0.0 |
|
MOVB |
&VB102, VD149 |
//裝入地址指針 |
MOVB |
0, VB179 |
//BCC碼寄存器清零 |
MOVB |
&VB156, VD181 |
//裝入地址指針 |
MOVB |
0, VB180 |
//BCC碼寄存器清零 |
RCVcomplete中斷程序
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
|
ATH |
VB103, VB134, 2 |
//指令譯碼(ASCII碼到十六進制) |
ATH |
VB105, VB135, 8 |
|
ATH |
VB113, VB139, 2 |
|
ATH |
VB131, VB140, 2 |
|
S |
M0.1, 1 |
//置位Verify子程序的觸發條件 |
MOVB |
0, VB179 |
//BCC碼寄存器清零 |
MOVD |
&VB102, VD149 |
//裝入地址指針 |
XMTcomplete中斷程序
NETWORK 1 |
LD |
SM0.0 |
|
R |
M0.0, 1 |
//復位BCC校驗碼正確的標志位 |
S |
SM87.7, 1 |
//允許口0進行接收 |
MOVB |
0, VB179 |
//BCC校驗碼寄存器清零 |
MOVB |
0, VB180 |
//BCC校驗碼寄存器清零 |
MOVD |
&VB102, VD149 |
//重新裝入地址指針 |
MOVD |
&VB156, VD181 |
|
MOVB |
0, VB133 |
//接收緩沖區中存放指令結束字符的字節 |
|