西門子S7-200串口通訊研究與應用實例

姜 川，盧建寧，孟祥宇，栗中夏，張世超

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

二十世紀六十年代，世界首臺可編程邏輯控制器（PLC），誕生于在美國DEC公司。七十年代，這一技術被日本和西歐一些國家引進，并得到了長足的發展。2015年政府發布的《中國制造2025》報告中提到，建設重點領域智能工廠/數字化車間，必將把PLC的應用推向新的高度。

西門子作為全球電子電氣工程專業領頭羊公司，其生產的小型可編程邏輯控制器S7-200系列，具有極高的穩定性、多種內置功能和強勁的通訊能力，在工業、農業、化工業等領域得到了廣泛的應用。

1 串口通訊方式

S7-200本身配置了兩個通訊/編程接口，具有Pointto-Point Interface模式、Multi Point Interface模式及自由口通訊三種通訊模式。三種方式均可實現與計算機的通訊，但MPI和PPI模式多用于對程序的編譯與傳輸，自由口通訊方式更多的完成與第三方設備的通訊任務。

1.1 MPI通訊方式

Multi Point Interface（簡稱MPI）多點通訊，是一種保密的通訊協議。應用的系統對通訊速率要求不高、通訊量不大時，MPI通信不失為一種簡約經濟的通訊方式。其網絡的通信速率為19.2Kbps～12Mbps，能夠連接最高32個節點，通信距離亦可通過中繼器來進行擴展。

1.2 PPI通訊方式

Point-to-Point Interface（簡稱PPI）點對點接口，是PLC中央處理器的默認通訊協議。其采用了一種主從式通訊方式，主站設備發出控制指令，從站設備響應，但從站設備不主動發出信息[2]。

1.3 自由端口通訊方式

選擇自由端口通訊方式，編譯者可以通過發送中斷、接收中斷、RCV指令、XMT指令來

控制通信端口的操作，用戶可自行定義通訊協議。自由口除了可以連接組態工具監控PLC，也可以讀寫變量存儲區（V區）、位存儲區（M區）等存儲區域內的數據。使用自由口通訊，可以將多種兼容RS232接口的設備連接到PLC上，應用更加靈活。

2 通訊實例

2.1 硬件配置

本例硬件配置依托于某型視覺檢測系統，通過S7-200PLC本體的兩個串口實現PLC與上位系統及下位數據采集設備之間的信息交互。具體為Port 0端口用于PLC與數據采集設備通訊，Port 1端口執行PLC與上位系統的數據交互任務。其他電平信號與PLC的過程映像寄存器（I/O）連接。

上位系統計算機串口與PLC串口均為RS485接口，可利用屏蔽電纜將兩設備直接連接。

下位數據采集設備采用RS232接口，例如SYMBOL MS1204固定式掃碼器。數據采集設備與PLC連接時需要信號轉換。該信號轉換通過RS 232/RS 485通信協議轉換模塊實現，PLC、轉換器、掃碼器的接線示意如圖1所示。

圖1 RS232/RS485轉換器

2.2 程序設計

圖2 通訊流程圖

2.2.1 通訊端口設置

PLC串口設置自由口通訊方法，如表1所示。

2.2.1 使能中斷

LD 系統位_始終為1:SM0.0

ATCH INT_8_FORT0接收:INT8, 8

ATCH INT_9_PORT0發送完:INT9, 9

ENI

LD 系統位_始終為1:SM0.0

ATCH INT_25_PORT1接收:INT25, 25

ATCH INT_26_PORT1發送完:INT26, 26

ENI

2.2.2 端口0接收數據

當接收字符不是回車、換行時，當前中斷接收的字符拼接在接收字符串的最后一個，并將指針VD690、接收計數器VW694分別自加1

圖3 數據采集算法流程圖

LDB＜＞ SMB2, 13

AB＜＞ SMB2, 10

MOVB SMB2, *VD690

INCD VD690

INCW VW694

端口0接收到回車時，表示接收結束，置位PORT0接收完成標志M4.3，清空入口SN條碼區；將接收字符計數器VW694賦給入口SN條碼區的首字節VB1500、將接收區VB660的接收字符串賦給入口SN條碼區的字符區；對指針、接收字符計數器設定初始值。

LDB= SMB2, 13

LPS

S 狀態_PORT0讀碼接收完成:M4.3, 1

BMB 空字串長度:VB1900, 入口條碼_SN碼_長度:VB1500, 30

ITB VW694, 入口條碼_SN碼_長度:VB1500

AENO

BMB VB660, 入口條碼_SN碼_起始字:VB1501, 入口條碼_SN碼_長度:VB1500

LPP

MOVD &VB660, VD690

表1 端口0、端口1的初始化設置

AENO

MOVW +0, VW694

2.2.3 端口1接收數據

當接收字符不是;時，當前中斷接收的字符拼接在接收字符串的最后一個，并將指針VD650、接收字符計數器VW654分別自加1。

LDB＜＞ SMB2, 59

MOVB SMB2, *VD650

INCD VD650

INCW VW654

PLC檢測到;時PORT1接收結束，將PORT1接收完成標志M4.4置位；清空入口SN條碼區；將接收字符計數器VW654以字節的形式存在VB640中，對指針VD650、接收字符計數器VW654賦初值。

LDB= SMB2, 59

S 狀態_PORT1視覺接收完成:M4.4, 1

MOVB 0, *VD650

ITB VW654, VB640

MOVD &VB641, VD650

AENO

MOVW +0, VW654

PORT1的接收數據最終輸出在VB640開始的若干字節中，且VB640存放的是該字串的長度。因此字串長度賦值對像是VB640，而對指針VD650賦初值時，是指定VB641的地址作為VD650的初值的，這一點與PORT0不同。

2.2.4 端口1發送數據

使用XMT指令通過PORT1向視覺PC發送拍照前查詢型號指、拍照/坐標指令等。此處以發送預先設置好的復位指令”RESET;”為例；

LD 視覺發送復位:V15.2

EU

XMT VB600, 1

R 狀態_PORT1視覺發送完成:M4.6, 1

發送完成觸發中斷26，置位PORT1發送完成狀態位M4.6。

LD 系統位_始終為1:SM0.0

S 狀態_PORT1視覺發送完成:M4.6, 1

3 結論

本文對S7-200的串口通訊方式進行分析研究。結合理論，應用性價比高、易操作的器件，將自由通訊模式應用到工程實例中。經過工程驗證，此種通訊方式編程簡單，易于移植，運行穩定，安全可靠。

[1] PLC的發展歷程淺析[OL].中國工控網,2014.

[2] 潘必勝.西門子PLC的PPI通訊協議協議研究[J].單片機與嵌入式系統應用,2009(12).

[3] 西門子S7-200可編程控制器系統手冊,2008.