自由口模式下PLC与计算机的通信

概述
　　----本例说明如何以自由协议实现计算机与S7-200的通信，计算机作为主站，可以实现对PLC从站各寄存器的读/写操作。
　　----计算机通过COM口发送指令到PLC的PORT0（或PORT1）口，PLC通过RCV接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。
通信协议
　　----在自由口模式下，通信协议是由用户定义的。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）、接受指令（RCV）来控制通信操作。在自由口模式下，通信协议完全由梯形图程序控制。
　　指令格式定义
　　计算机每次发送一个33字节长的指令来实现一次读/写操作，指令格式见表1 说明：

 

　　起始字符
　　----起始字符标志着指令的开始，在本例中被定义为ASCII码的“g”，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符以接收真对该PLC的指令。
　　指令类型
　　----该字节用来标志指令的类型，在本例中05H代表读操作，06H代表写操作。
　　目标PLC站地址
　　----目标PLC站地址占用指令的B2、B3两个字节，以十六进制ASCII码的格式表示目标PLC的站地址。
　　目标寄存器地址
　　----在PLC内部可以用4个字节来表示一个寄存器的地址（但不能表示一个位地址）。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。
　　00 00（H）： I寄存器区
　　01 00（H）： Q寄存器区
　　02 00（H）： M寄存器区
　　08 00（H）： V寄存器区
　　例如：
　　IB000的地址可表示为 00 00 00 00（H）
　　VB100的地址可表示为 08 00 00 64（H）
　　读/写字节数M
　　----当读命令时，始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节的数据（转换为十六进制ASCII码后占用16个字节），可以根据自己的需要取用，M可以任意写入。
　　----当写命令时，M表示的是要写入数据的十六进制ASCII码所占用的字节数。例如要写入1个字节的数据，数据在指令中以十六进制ASCII码表示，它将占用2个字节，此时应向M中写入“02”。同理，如果要写入5个字节的数据，M中应写入“0A”。
　　要写入的数据
　　----要写入的数据在指令中以十六进制ASCII码的格式表示，占用指令的B14-B29共16个字节。数据区必须填满，但只有前M个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指令最多可以写入8个字节的数据（此时M中应写入“10”，代表十进制的16）
　　BCC校验码
　　----在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，最简单的方法就是使用校验码。BCC校验码的方法就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去；同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的。
　　----在本例中，bcc为指令B1到B29的异或和，BCC为bcc的十六进制ASCII码。
　　----bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29
　　结束字符
　　----结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为ASCII码的“G”，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收真对该PLC的指令。
　　PLC在接到上位机指令后，将发送一个21字节长反馈信息，格式见表2

 

说明：
　　起始字符
　　----起始字符标志着反馈信息的开始，在本例中被定义为ASCII码的“g”，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符，这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息的来源。[page]
　　状态信息
　　----该字节包含指令执行的状态信息，在本例中
　　01H 代表 读取正确
　　02H 代表 写入正确
　　03H 代表 BCC校验码错误
　　04H 代表 指令不合法
　　数据区
　　----反馈信息的B3到B18为读指令所要读取的数据，以十六进制ASCII码表示。
　　BCC校验码
　　----与上位机指令中的BCC校验码类似，它是反馈信息B3到B18的异或和。
　　结束字符
　　----结束字符标志着反馈信息的结束，在本例中被定义为26H。
指令中为何要使用ASCII码
　　----一条指令除包含数据外，还包含必要的控制字（起始字符、结束字符、指令类型等）。如果指令中的数据直接以其原本的形式传输，则不可避免的会与指令中的控制字发生混淆。
　　----例如本例中，指令的起始字符为“g”，其ASCII码值为67H，结束字符为“G”，其ASCII码值为47H。假设要写入的数据中也有47H，并且数据直接以其原本的形式传输，则PLC会因为接收到了数据中的47H而停止接收，这样PLC接收到的指令将是一个不完整的非法指令，很可能造成PLC的误动作。
　　----为了避免这种情况的发生，可以用文本来传送二进制数据。通过以16进制ASCII码的格式描述数据，每个二进制的字节都可以表示成一对ASCII编码，这对编码表示这个字节的两个16进制字符。这种格式可以表示任何的数值，仅仅使用ASCII代码的30H到39H（表示0到9）和41H到46H（表示A到F）。ASCII码的其余部分可以用作控制字（起始标志、结束标志、指令类型等）。这样，数据中的47H以ASCII码的形式进行传送就变成了34H 37H 两个字节，从而避免了PLC因接收到数据中的47H而停止接收的错误。
PLC程序执行过程
　　----PLC在第一次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化。初始化完成后，运行RCV指令使端口处于接受状态。
　　----RCV会将以“g”开头“G”结尾的指令保存到接收缓冲区，并同时产生接收完成中断。
　　----RCVcomplete中断服务程序用来处理接收完成中断事件，它会将接收缓冲区中的十六进制ASCII码还原成数据并保存，同时置位Verify子程序的触发条件（M0.1）。 ----Verify子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用，然后求出接收缓冲区中指令的BCC校验码并与指令中的BCC校验码进行比对。如果相等则置BCC码校验正确的标志位（M0.0）为1；如果指令格式正确（指令的结束标志在接收缓冲区中特定的位置VB133）而BCC码不相等，则发送代表BCC校验码错误的反馈信息；如果指令格式不正确（VB133中不是指令的结束标志），则返回代表指令格式错误的反馈信息。
　　----Read子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Read子程序被执行。Read子程序首先禁止RCV，然后将指令所要读取的数据转换成十六进制ASCII码并写入发送缓冲区、计算BCC检验码、最后发送反馈信息。
　　----Write子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为写指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Write子程序被执行。Write子程序首先禁止RCV，然后将指令中的数据写入目标寄存器，最后发送代表写入正确的反馈信息。
　　----PLC每接到一条指令后都会发送一条反馈信息，当反馈信息发送完成时，会产生发送完成中断，XMTcomplete中断服务程序用来处理发送完成中断事件。在XMTcomplete中断服务程序中所要执行的操作包括：复位BCC校验码正确的标志位（M0.0）；允许RCV；bcc码寄存器清零；重新装入用于计算BCC校验码的地址指针；接收缓冲区中存放指令结束字符的字节VB133清零（用来判断下一条指令格式是否正确）。
　　PLC寄存器地址分配
　　----此程序占用PLC寄存器的VB100-VB199，内部继电器占用M0.0和M0.1。寄存器地址分配见表3、表4、表5、表6。

 

 

 

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程序清单　　　　
        主程序：
　　NETWORK 1
　　LDSM0.1//第一次扫描调用初始化子程序
　　CALLinitialize
　　NETWORK 2
　　LDB=VB134， VB199 //指令中的站地址与本机站地址相符
　　AB=VB102， 5//指令类型为读指令
　　AM0.0//BCC码校验正确
　　CALLRead//调用读子程序
　　NETWORK 3
　　LDB=VB134， VB199//指令中的站地址与本机站地址相符
　　AB= VB102， 6//指令类型为写指令
　　AM0.0//BCC码校验正确
　　CALLWrite//调用写子程序
　　NETWORK 4
　　LDM0.1//指令接收完成后调用BCC码校验子程序
　　CALLVerify
　　NETWORK 5
　　LDSM4.5//当端口空闲时启动RCV
　　RCVVB100， 0
　　Read子程序：
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0//停止端口0的接收
　　RSM87.7， 1
　　RM0.0， 1
　　RCVVB100， 0
　　NETWORK 2
　　LDSM0.0//将数据写入发送缓冲区
　　MOVB 103， VB154
　　MOVB1， VB155
　　HTA*VD135， VB156， 16
　　MOVB26， VB174
　　MOVB21， VB153
　　NETWORK 3
　　LDSM0.0//计算BCC校验码
　　FORVW177， +1， +16
　　NETWORK 4
　　LDSM0.0
　　XORB*VD181， VB180
　　NETWORK 5
　　LDSM0.0
　　INCDVD181
　　NETWORK 6
　　NEXT
　　NETWORK 7
　　LDSM0.0
　　HTAVB180， VB172， 2//BCC校验码写入发送缓冲区
　　NETWORK 8
　　LDSM4.5//发送反馈信息
　　XMTVB153， 0
　　Write子程序：
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0//停止端口0的接收
　　RSM87.7， 1
　　RM0.0， 1
　　RCVVB100， 0
　　NETWORK 2
　　LDSM0.0//装入要写如数据源的地址指针
　　MOVD&VB115， VD145
　　NETWORK 3
　　LDSM0.0//写入数据
　　ATH*VD145， *VD135， VB139
　　NETWORK 4
　　LDSM0.0//指令执行的反馈信息写入发送缓冲区
　　MOVB21， VB153
　　MOVB103， VB154
　　MOVB2， VB155
　　MOVB26， VB174
　　NETWORK 5
　　LDSM4.5//发送指令执行的反馈信息
　　XMTVB153， 0
　　Verify子程序：
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0
　　RM0.1， 1//复位verify子程序的执行条件
　　NETWORK 2
　　LDSM0.0//计算BCC码
　　FORVW175， +1， +29
　　NETWORK 3
　　LDSM0.0
　　XORB*VD149， VB179
　　NETWORK 4
　　LDSM0.0
　　INCDVD149
　　NETWORK 5
　　NEXT
　　NETWORK 6
　　LDB=VB179， VB140//当BCC码校验正确时，M0.0置1
　　AB=VB133， 71
　　SM0.0， 1
　　NETWORK 7
　　LDB=VB133， 71//BCC码错误时发送反馈信息
　　AB《》VB179， VB140
　　MOVB21， VB153
　　MOVB103， VB154
　　MOVB3， VB155
　　MOVB26， VB174
　　RSM87.7， 1
　　RCVVB100， 0
　　XMTVB153， 0
　　NETWORK 8
　　LDB《》VB133， 71//指令格式错误或RCV超时时发送反馈信息
　　MOVB21， VB153
　　MOVB103， VB154
　　MOVB4， VB155
　　MOVB26， VB174
　　RSM87.7， 1
　　RCVVB100， 0
　　XMTVB153， 0
　　Initialize子程序：
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0
　　MOVB9， SMB30//0口“9600，N，8，1”
　　NETWORK 2
　　LDSM0.0//RCV指令初始化
　　MOVB16#EC， SMB87
　　MOVB103， SMB88
　　MOVB71， SMB89
　　MOVB+1000， SMW92
　　MOVB35， SMB94
　　RSM87.2， 1
　　NETWORK 3
　　LDSM0.0
　　ATCHRCVcomplete， 23//连接口0接收完成的中断
　　NETWORK 4
　　LDSM0.0
　　ATCHXMTcomplete， 9//连接口0发送完成的中断
　　NETWORK 5
　　LDSM0.0
　　ENI //中断允许
　　NETWORK 6
　　LDSM0.0
　　MOVB2， VB199//将本机站地址装入寄存器
　　NETWORK 7
　　LDSM0.0
　　MOVB&VB102， VD149//装入地址指针
　　MOVB0， VB179//BCC码寄存器清零
　　MOVB&VB156， VD181//装入地址指针
　　MOVB0， VB180//BCC码寄存器清零
　　RCVcomplete中断程序
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0
　　ATHVB103， VB134， 2//指令译码（ASCII码到十六进制）
　　ATHVB105， VB135， 8
　　ATHVB113， VB139， 2
　　ATHVB131， VB140， 2
　　SM0.1， 1//置位Verify子程序的触发条件
　　MOVB0， VB179//BCC码寄存器清零
　　MOVD&VB102， VD149//装入地址指针
　　XMTcomplete中断程序
　　NETWORK 1
　　LDSM0.0
　　RM0.0， 1//复位BCC校验码正确的标志位
　　SSM87.7， 1//允许口0进行接收
　　MOVB0， VB179//BCC校验码寄存器清零
　　MOVB0， VB180//BCC校验码寄存器清零
　　MOVD&VB102， VD149//重新装入地址指针
　　MOVD&VB156， VD181
　　MOVB0， VB133 //接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零