1 引言

西門子S7-200PLC由于其體積小，可靠性高，通訊功能強大等特點，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，使用S7-200PLC高性價比的自由口通訊協(xié)議實現(xiàn)人機界面靈活方便。目前S7-200PLC接收計算機指令數(shù)據(jù)主要有兩種方法：第一種方法是使用PLC自帶的RCV指令來接收計算機數(shù)據(jù)；第二種方法采用PLC提供的“接收字符中斷”方式，將SMB2(自由口接收字符緩沖區(qū))定義指針，使用指針接收數(shù)據(jù)。

使用“RCV"指令接收數(shù)據(jù)的方法雖然簡單，但在接收大量數(shù)據(jù)的時候每次都要依次接收，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸效率。在本實驗室的一套機電一體化控制系統(tǒng)中，人機界面設(shè)計要求是：界面可以向PLC寫入QB0、QB1、QB2、傳感器采樣周期、一個判斷指令、AQ0、AQ1等不同指令數(shù)據(jù)。若一次上位機寫指令僅僅是控制QB0.3的啟動，為了寫入QB0則需要將9 B的數(shù)據(jù)全部發(fā)送，由于PLC內(nèi)接收數(shù)據(jù)是用“RCV”指令，必須將9 B的數(shù)據(jù)依次存儲，這樣會造成數(shù)據(jù)傳輸線路中的時間過長產(chǎn)生延時，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，甚至?dǎo)致誤碼出現(xiàn)，顯然這種使用“RCV”接收大量數(shù)據(jù)的方法不太適合。

使用PLC提供的“接收字符中斷”方式，將SMB2(自由口接收字符緩沖區(qū))定義指針，使用指針接收數(shù)據(jù)。此方法若僅僅定義一個指針，其效果和“RCV”指令是一樣的。但此方法由于其使用起來比較靈活，故本文設(shè)計了一種多地址指針接收數(shù)據(jù)的方法，即在計算機向PLC寫入數(shù)據(jù)時，僅寫入指針判別的代號和對應(yīng)數(shù)據(jù)就可完成上位機對下位機的寫指令，不同的代號對應(yīng)不同的地址，與以往使用“RCV”指令相比，有效地減少了寫指令的數(shù)據(jù)，提高了通訊效率。本文在設(shè)計PLC與上位機的串口通訊中設(shè)計了此種方案，尚未見其他同類文章使用。

2 指針判別

在PLC與計算機的自由口通訊中，為消除“RCV”或單指針接收計算機數(shù)據(jù)帶來的大數(shù)據(jù)流，本文在計算機每次向PLC發(fā)送指令時，第一個字節(jié)總是模式的代號，從第二個字節(jié)開始才是指令數(shù)據(jù)的內(nèi)容。在PLC接收數(shù)據(jù)時，第一個數(shù)據(jù)進入“自由口接收字符緩沖區(qū)”SMB2時，PLC通過“選擇指針”最先接收的是指針判別的代號，通過接收代號的數(shù)值比較來判斷該指令數(shù)據(jù)對應(yīng)的是哪種數(shù)據(jù)，判斷完成后定義一個地址指針接收并存儲這種數(shù)據(jù)的內(nèi)容。不同的指針判別代號對應(yīng)不同的地址指針，因此計算機每次寫入PLC指令時發(fā)送的指令數(shù)據(jù)都是由兩部分構(gòu)成：第一部分為指針判別代號，第二部分為指令數(shù)據(jù)的內(nèi)容。指針判別過程是PLC內(nèi)接收到判別代號后進行數(shù)值比較。指針判別的意義就是通過一個總指針接收模式代號，用不同模式代號再定義多個指針完成不同種類的指令數(shù)據(jù)的接收與存儲。

3 具體應(yīng)用方案

在設(shè)計本實驗室的一套電液伺服控制系統(tǒng)中，上位機的人機界面使用VB 6.0編程，下位機的通訊模式為自由口通訊。人機界面設(shè)計要求：界面可以向PLC寫入QB0、QB1、QB2、傳感器采樣周期、AQW0、AQW2等不同指令數(shù)據(jù)，PLC在定時中斷內(nèi)使用XMT指令周期地向上位機發(fā)送變量存儲器VB1～VB21中的待監(jiān)視數(shù)據(jù)(包含PLC中的數(shù)字量與模擬量)。由于在設(shè)計中上位機寫入PLC指令數(shù)據(jù)種類較多，其中包括定時中斷的時間設(shè)置、狀態(tài)位值的寫入、模擬量擴展模塊的輸出等，故本文的模式選擇可以將種類不同的指令數(shù)據(jù)用多個指針接收并存儲。表1是本設(shè)計PLC程序的部分地址分配表，以便結(jié)合PLC程序來說明多地址指針方案的具體實現(xiàn)方法。

SBR_0子程序初始化：

網(wǎng)絡(luò)1：在子程序中定義中斷事件。

INT_0接收字符中斷事件中采用指針判別：

網(wǎng)絡(luò)1：指針代號接收存儲于VB22。

網(wǎng)絡(luò)2：啟動指針1，接收數(shù)據(jù)寫入VB24，用于啟動／停止XMT(0啟動，1停止)。

網(wǎng)絡(luò)3：啟動指針2，接收數(shù)據(jù)寫VB26，VB27，VB28，用于寫入QB0，QB1，QB2。

網(wǎng)絡(luò)4：啟動指針3，接收數(shù)據(jù)為寫入定時中斷的時間設(shè)置SMB34。

網(wǎng)絡(luò)5：啟動指針4，接收數(shù)據(jù)賦值給PLC模擬量輸出AQW0。

網(wǎng)絡(luò)6：啟動指針5，接收數(shù)據(jù)賦值給PLC模擬量輸出AQW2。

INT_1定時中斷事件中PLC發(fā)送監(jiān)視數(shù)據(jù)：

網(wǎng)絡(luò)1：通過VB24接收的數(shù)據(jù)控制XMT的“啟／?！眲幼?，進而控制PLC向計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。

4 注意要點

由于在本設(shè)計中PLC每次接收數(shù)據(jù)，第一個字節(jié)“指針代號”進入SMB2時，在一次中斷事件內(nèi)，指針代號的數(shù)值也存儲在每個指針對應(yīng)的第一個存儲地址中，因此每個指針接收數(shù)據(jù)時從第2個字節(jié)起才是指令數(shù)據(jù)的信息內(nèi)容，第一個字節(jié)都是對應(yīng)該指針的代號，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤。在PLC程序設(shè)計時需要為每個指針預(yù)留第一個存儲地址來存儲該指針的代號。

故上位機每次向PLC寫指令時，第一個數(shù)據(jù)內(nèi)容是指針代號，通過上位機程序中直接賦值即可實現(xiàn)；從第2個數(shù)據(jù)開始為上位機的控制指令。

5 結(jié) 語

本設(shè)計方案已在實驗室機電一體化控制系統(tǒng)的人機界面中成功地應(yīng)用。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，大大減少了與上位機操作指令無關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸，可精確高效地將上位機指令數(shù)據(jù)寫入目標地址，有效解決了串口通訊中出現(xiàn)因大量數(shù)據(jù)傳輸而造成的延時。