西門子S7-1500 PLC串行通信的應用

沈盛陽，徐 凱，唐 堅

(揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000)

當前的沖壓現場，智能化儀表的應用十分廣泛，現場管理的上位機往往需要讀取這些儀表的實時數據，以便進一步的監控，很多智能儀表由于成本的因素，更多的選擇開放程度高的串行通信。西門子的S7-1500PLC由于其強大的運算控制能力，成為沖壓設備電氣控制的首選，那么研究二者之間的串行通信就顯得很有必要。

1 TIA博途軟件

TIA博途軟件是西門子公司近期發布的一款全新的集成自動化軟件，將其全部自動化組態設計工具完美地整合在一個開發環境之中，提供了一個統一的工程開發平臺。TIA博途軟件包含STEP7、WinCC、Startdrive和SCOUT四個組件，本文主要介紹STEP7的運用。需要注意的是，在安裝TIA博途軟件V14以上版本時，推薦使用Windows 7 64位操作系統。

2 串行通信

串行通信主要用于連接電力表、掃描儀、閱讀器等帶有串行通信接口的設備，本文中涉及到的MODBUS RTU就屬于串行通信的范疇。西門子的S7-1500 PLC的串行通信接口有RS-232、RS-422/485兩種類型。RS-232接口的最大通訊距離為15m，為9針串行接口，且只能連接單個設備。RS-422/485的接口最大通信距離為1200m，為15針串行接口，可以連接多個設備。可在TIA博途軟件中對RS-422/485串行接口的配置，選擇該口作為RS-422接口或者RS-485接口使用。其中RS-422為4線全雙工模式，RS-485為2線制半雙工模式。

3 組態配置

3.1 硬件配置

本文以S7-1500的CPU1511-1PN和CM PtP RS422/485 HF為例進行配置，具體型號見表1。

表1 硬件配置

硬件配置完畢后，按照圖1所示接線，注意，15針連接頭引腳4接從站端的低電平端子，引腳11接從站端的高電平端子。如果連接的電纜（雙絞線）長度超過50m,則需要在接收端焊一個330Ω的終端電阻。

3.2 程序實例

圖1 硬件接線

在TIA博途軟件的STEP7的組件中調用函數Modbus_Comm_Load，來初始化串口參數，程序如圖2所示。具體的參數說明，REQ：出現上升沿時，進行端口初始化，將接口參數寫入到模塊中；PORT：通信模塊的硬件標識符，安裝組態完CM PtP RS422/485 HF模塊后，便可在機架上設備組態的“硬件ID”找到端口值；BAUD：選擇數據傳輸速率，本例中選擇默認值（9600）；PARITY: 選擇奇偶校驗，0—無，1—奇校驗，2—偶校驗，本例中選擇默認值（0）；FLOW_CTRL：選擇流控制，本例中選擇默認值（0）；RTS_ON_DLY：RTS接通延遲選擇，本例中選擇默認值（0）；RTS_OFF_DLY：RTS關斷延遲選擇，本例中選擇默認值（0）；RESP_TO：響應超時，本例中選擇默認值（1000）；MB_DB：對函數 Modbus_Master背景數據塊的引用，用于將初始化的結果與MODBUS主站進行關聯，參數為背景數據塊中的靜態變態MB_DB；DONE：如果上一個請求完成并沒有錯誤，那么本例中的M3000.0輸出為高電平“1”，并保持一個周期。ERROR：如果上一個請求出錯，那么本例中的M3000.1輸出為高電平“1”，并保持一個周期。STATUS：錯誤代碼，如果有錯誤存儲在本例中的MW4000。最后，需要在在該數據背景塊的靜態變量中，將MODE參數設為4，表示使用半雙工（RS-485）二線制模式。

接著，繼續調用函數Modbus_Master，讀取從站的數據，如圖3所示。具體參數說明，REQ:發送請求，該參數為高電平信號“1”時，啟動該模塊，這里要注意，因為RS-485為半雙工機制，如果讀取多個從站參數時，應該編寫一段輪詢程序，輪流啟動函數Modbus_Master，這樣不會有沖突；MB_ADDR：讀取從站的地址，本例中設定為2；MODE：0—讀取，1—寫入，本例只讀取從站的參數，故設定為0；DATA_ADDR：從站保持寄存器的首地址，根據西門子MODBUS RTU通訊模式對應的功能碼及地址，這里設為40001；DATA_LEN：從站保持寄存器的數據長度，因為本例需要讀取6個字。這里就設定為6；DA-TA_PTR：指向數據緩沖區的指針，該緩沖區用于存儲MODBUS從站讀取的數據，本例將地址為2的電子凸輪40001-40006數據區域讀出，存放在PLC的DB15.DBW30-DB15.DBW35中。其余參數的含義與上文函數Modbus_Comm_Load的一致，就不再贅述。

圖2 主站MODBUS通信模塊參數初始化

圖3 主站通信程序

將編譯好的程序下載到PLC后，監控相應的數據塊，就會看到我們需要的從站數據已經讀取到PLC上。

4 結論

本文所述的西門子S7-1500串行通信的應用對壓機的智能制造有很大的提升，不僅能提高生產效率，也能滿足客戶數據采集的要求，集合MES系統，進一步夯實了“智能化、無人化”車間的基礎。