西門(mén)子S7-300 PLC與模擬屏串行通信

1 引言

　　模擬屏能簡(jiǎn)單、明了地反映現場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據和狀態(tài)信息，應用十分廣泛。為了使現場(chǎng)信息及時(shí)、準確、動(dòng)態(tài)地顯示在模擬屏上，要求數據采集設備和模擬屏之間進(jìn)行通信。

　　現場(chǎng)信息量比較大，如果每個(gè)信號都獨立連接到模擬屏，信號線(xiàn)數量多、耗線(xiàn)多，不經(jīng)濟，走線(xiàn)不便，故障率高，采用串行通信可克服以上缺點(diǎn)。

　　現在通信方式多種多樣、速度越來(lái)越快，但串行通信在控制范疇一直占據著(zhù)極其重要的地位。它不僅沒(méi)有因時(shí)代的進(jìn)步而淘汰，反而在規格上越來(lái)越完善、應用越來(lái)越廣，長(cháng)久不衰。

　　與并行通信相比，它傳輸速度慢（并行一次傳8位，串行傳1位），但并行通信數據電壓傳輸過(guò)程中，容易因線(xiàn)路因素使標準電位發(fā)生變化（常見(jiàn)的電壓衰減、信號間互相串音干擾）。傳輸距離越遠，問(wèn)題越嚴重、數據錯誤越容易發(fā)生。相比之下，串行通信處理的數據電壓只有一個(gè)標準電位，數據不易漏失。

　　常用的串行通信有兩種，一種為rs232，另一種為rs422/485。工業(yè)環(huán)境常會(huì )有噪聲干擾傳輸線(xiàn)路，在用rs232進(jìn)行數據傳輸時(shí)，經(jīng)常會(huì )受到外界電氣干擾而使信號發(fā)生錯誤。rs232串行通信的信號標準電位是參考接地端而來(lái)的，干擾信號在原始信號和地線(xiàn)上均會(huì )產(chǎn)生影響，原始信號加上干擾信號后，依然傳送到接收端，而地線(xiàn)部分的信號則不能傳送到接收端。因此，信號便發(fā)生了扭曲。rs422/485傳輸的是差分信號，在發(fā)送端分成正負兩部分，到達接收端通過(guò)相減，還原成原來(lái)信號，兩條信號線(xiàn)受到的干擾的程度相同，這就防止了噪聲干擾。本文以plc和模擬屏通信為例介紹通過(guò)rs485實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)串行通信。

2 模擬屏的通信規約及設備

　?。?） 通信規約

　　rs232c/485串行口：速率9600bps，1位起始位，8位數據位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗位;傳輸報文內容以字節為單位，在信道中的傳送順序是：低字節先送，高字節后送;字節內低位先送，高位后送;數據格式為16進(jìn)制數;異步通信。

　?。?） 設備

　　開(kāi)關(guān)量處理器;開(kāi)關(guān)量指示燈;模擬量處理器;模擬量顯示器;時(shí)鐘;通信處理器;中央控制器。

3 信息傳輸途徑設備和功能

　?。?） 途徑：數據采集通過(guò)plc完成，plc向模擬屏傳輸數據，控制模擬屏狀態(tài)。rs485連接圖如圖1所示：

　?。?） 主要相關(guān)設備：中央處理器cpu 314;點(diǎn)到點(diǎn)通信模塊cp341-rs422/485。

　?。?） 功能：—向模擬屏發(fā)送模擬量數據;—向模擬屏發(fā)送開(kāi)關(guān)量信息;—控制屏狀態(tài)，包括：全屏亮暗、全屏信號分合、

　　變位幀閃光;—設定和改變時(shí)鐘時(shí)間。

4 通信實(shí)現的方法

　　4.1 初始化

　　就串行通信而言，交換數據的雙方利用傳輸在線(xiàn)的電壓改變來(lái)達到數據交換的目的。如何從不斷改變的電壓狀態(tài)中解析出其中的信息，雙方必須有一套共同的譯碼方式，遵守一定的通信規則。這就是通信端口初始化。

　　通信端口初始化有以下幾個(gè)項目必須設置或確認：

　?。?） 通信模式

　　串行通信分同步和異步兩種模式。同步傳輸在通信的兩端使用同步信號作為通信的依據，異步傳輸則使用起始位和停止位作為通信的判斷。模擬屏通信模式：異步傳輸;西門(mén)子plc通信模式：異步傳輸;二者通信模式相同。

　?。?） 數據的傳輸速率

　　異步通信雙方并沒(méi)有一個(gè)可參考的同步時(shí)鐘作為基準。這樣雙方傳送的高低電位代表幾個(gè)位就不得而知了。要使雙方的數據讀取正常，就要考慮到傳輸速率。收發(fā)雙方通過(guò)傳輸在線(xiàn)的電壓改變來(lái)交換數據，但發(fā)送端發(fā)送的電壓改變的速率必須和接收端的接受速率保持一致。模擬屏的通信速率：9600bps;西門(mén)子plc通信速率：600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps，57600bps，76800bps。初始化，將plc波特率設為：9600bps

　?。?） 起始位及停止位

　　當發(fā)送端準備發(fā)送數據時(shí)，會(huì )在所送出的字符前后分別加上高電位的起始位及低電位的停止位。接收端會(huì )因起始位的觸發(fā)而開(kāi)始接收數據，并因停止位的通知而確定數據的字符信號已經(jīng)結束。起始位固定為1位，而停止位則有1，1.5，2等多種選擇。模擬屏的停止位：1位;西門(mén)子plc的停止位：1位或2位。初始化，將plc數據停止位設為：1位。

　?。?） 數據的發(fā)送單位

　　不同的協(xié)議會(huì )用到不同的發(fā)送單位（歐美一般用8位、日本一般用7位組成一字節），使用幾位合成一字節，雙方必須一致。模擬屏的數據發(fā)送單位：8位為一字節;西門(mén)子plc的數據發(fā)送單位：7位或8位為一字節。初始化，將plc數據發(fā)送單位設為：8位。

　?。?） 校驗位的檢查

　　為了預防錯誤的產(chǎn)生，使用校驗位作為檢查的機制。校驗位是用來(lái)檢查所發(fā)送數據正確性的一種校對碼，它分奇偶校驗，也可無(wú)校驗。模擬屏校驗位：none;西門(mén)子plc校驗位：none，odd，even;初始化，將plc校驗位設為：none。

　?。?） 工作模式

　　交換數據是通過(guò)一定的通信線(xiàn)路來(lái)實(shí)現的。微機在進(jìn)行數據的發(fā)送和接收時(shí)通信線(xiàn)路上的數據流動(dòng)方式有三種：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工。rs232和rs422使用全雙工模式，rs485使用半雙工模式。模擬屏工作模式：rs232全雙工/rs485半雙工;西門(mén)子plc工作模式：rk512全雙工四線(xiàn)制（rs422）;3964r全雙工四線(xiàn)制（rs422）;ascii全雙工四線(xiàn)制（rs422）;ascii半雙工兩線(xiàn)制（rs485）;初始化，將plc工作模式設為：ascii半雙工兩線(xiàn)制（rs485）。

　?。?） 數據流控制—握手

　　傳輸工作進(jìn)行時(shí)，發(fā)送速度若大于接收速度，而接收端的cpu處理速度不夠快時(shí)，接收緩沖區就會(huì )在一定時(shí)間后溢滿(mǎn)，造成后來(lái)發(fā)送過(guò)來(lái)的數據無(wú)法進(jìn)入緩沖區而漏失。采用數據流控制，就是為了保證傳輸雙方能正確地發(fā)送和接收數據，而不會(huì )漏失。數據流控制一般稱(chēng)為握手，握手分為硬件握手和軟件握手。模擬屏數據流控制：none;西門(mén)子plc數據流控制：none。要通過(guò)用戶(hù)程序詢(xún)問(wèn)和控制。

　?。?） 錯誤預防—校驗碼

　　在傳輸的過(guò)程中，數據有可能受到干擾而使原來(lái)的數據信號發(fā)生扭曲。為了監測數據在發(fā)送過(guò)程中的錯誤，必須對數據作進(jìn)一步的確認工作，最簡(jiǎn)單的方式就是使用校驗碼。模擬屏校驗碼：異或校驗和。要在plc上編校驗碼程序。