詳細(xì)介紹S7-200SMART的自由口通信

學(xué)習(xí)S7-200 SMART時(shí)了解到，基于RS485接口可實(shí)現(xiàn)一下幾種通信：

1）modbus RTU通信

2）PPI協(xié)議通信

3）USS協(xié)議通信

4）自由口通信

何為自由口通信呢？

前三種通信必須要PLC和與其通信的設(shè)備支持相同的通信協(xié)議，如果兩者之間沒(méi)有共同的通信協(xié)議則需要用到自由口通信。自由口通信也稱無(wú)協(xié)議通信，需要根據(jù)對(duì)方設(shè)備的通信數(shù)據(jù)格式編寫一個(gè)臨時(shí)協(xié)議，不僅需要編程人員學(xué)會(huì)如何編寫程序，還需要了解對(duì)方的通信數(shù)據(jù)格式，所以對(duì)編程人員要求較高，隨著標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（modbus，USS等）普及，自由口應(yīng)用越來(lái)越少，但是對(duì)于一下小的設(shè)備如掃碼槍等，并沒(méi)有集成標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，所以只能選用自由口通信，Moubus和USS其實(shí)是自由口的一個(gè)特例。很多人碰到自由口通信就手足無(wú)措了，其實(shí)只要掌握規(guī)律，自由口通信不一定很難。為此我總結(jié)了自由口通信的基本步驟：

1）讀懂對(duì)方的數(shù)據(jù)格式。

串行通信中，數(shù)據(jù)是一位一位的進(jìn)行發(fā)送，也就是0和1。為了能夠準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)去，往往會(huì)加上1個(gè)起始位，1個(gè)校驗(yàn)位，1個(gè)停止位（無(wú)校驗(yàn)是為2個(gè)停止位）如圖1-1所示。

圖1-1

我們就以Modbus RTU為例詳細(xì)看一下串口通信中數(shù)據(jù)是如何發(fā)送和就收的。

ModbusRTU代碼系統(tǒng)如下：

·1個(gè)起始位。

·7或8個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送。

·1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，設(shè)成無(wú)校驗(yàn)則沒(méi)有。

·1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)）。

數(shù)據(jù)格式的描述如下表：

11-bit字符幀（BITl-BIT8為數(shù)據(jù)位）：

10-bit字符幀（BITl-BIT7為數(shù)據(jù)位）：

通信中要保證通信雙方要有相同的波特率，數(shù)據(jù)格式，奇偶校驗(yàn)位。

波特率：通信速度，每秒中發(fā)送的位的個(gè)數(shù)，單位為Bit/S或bps。

奇偶檢驗(yàn)：偶校驗(yàn)的含義：在數(shù)據(jù)傳輸前附加一位偶校驗(yàn)位，用來(lái)表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，為偶數(shù)時(shí)，校驗(yàn)位置為“0”，否則置為“1”用以保持?jǐn)?shù)據(jù)的奇偶性不變。奇校驗(yàn)的含義：在數(shù)據(jù)傳輸前附加一位奇校驗(yàn)位，用來(lái)表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，為奇數(shù)時(shí)，校驗(yàn)位置為“0”，否則置為“1”用以保持?jǐn)?shù)據(jù)的奇偶性不變。

一個(gè)字符幀中，真正起作用的是數(shù)據(jù)位。起始位、檢驗(yàn)位和停止位的加入只是為了將數(shù)據(jù)位正確地傳輸?shù)綄?duì)方設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)一定要將主站和從站數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)、停止位設(shè)為一致。

在通信過(guò)程中一個(gè)完整的通信報(bào)文包括多個(gè)數(shù)據(jù)幀，一般包含地址幀、功能碼幀、數(shù)據(jù)幀、檢驗(yàn)幀。在Modbus RTU中，一個(gè)報(bào)文發(fā)送完成之后會(huì)保持3.5個(gè)字節(jié)的靜默時(shí)間，再發(fā)送下一個(gè)報(bào)文，如圖1-2所示。

圖1-2

地址幀：指示從站的站號(hào)，以十六進(jìn)制表示，如01H。

功能碼幀：指示操作是讀還是寫，03H為讀，06H為寫操作。

數(shù)據(jù)幀：包含要讀寫的從站參數(shù)起始地址、個(gè)數(shù)及數(shù)值，數(shù)據(jù)幀在發(fā)送的時(shí)候每個(gè)字包含兩個(gè)8位字符，先發(fā)高8位后發(fā)低8位。

校驗(yàn)幀：CRC校驗(yàn)值，也拆分成兩個(gè)字節(jié)，先發(fā)低字節(jié)后發(fā)高字節(jié)。校驗(yàn)幀的原理是將將所有數(shù)據(jù)幀進(jìn)行CRC運(yùn)算，算出一個(gè)檢驗(yàn)值，加在數(shù)據(jù)幀后面一起發(fā)送過(guò)去，從站設(shè)備接收到數(shù)據(jù)后再進(jìn)行一次運(yùn)算，將運(yùn)算的檢驗(yàn)值和接收的值進(jìn)行比較，如果不一致則說(shuō)明數(shù)據(jù)發(fā)送出錯(cuò)。

例如：從01H號(hào)站變頻器，讀取從0004H地址開(kāi)始的2個(gè)數(shù)據(jù)的值。

發(fā)送報(bào)文：01H（地址幀），03H（功能碼幀），00H（起始地址高位），04H（起始地址低位），00H（數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)高位），02H（數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)低位），85H（CRC低位），CAH（CRC高位）

例如：將5000（1388H）寫到從站地址02H變頻器的0004H地址中。

發(fā)送報(bào)文：02H，06H，00H，04H，13H，88H，C5H,6EH

了解了通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，接下來(lái)就是編寫自由口通信程序:，下面就以通過(guò)自由口通信控制英威騰變頻器啟停為例講解程序的編寫。

歸納總結(jié)了一下分為以下幾步：

1）定義通信端口。

SMB30和SMB130分別為端口0和1的控制字節(jié)，提供了波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和通信協(xié)議的選擇，如圖1-3所示。

圖1-3

利用字節(jié)傳送指令將分析所得的控制字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到SMB30或SMB130中，如圖1-4所示。

圖1-4

往SMB30中寫入2#01001001，則定義端口0為自由協(xié)議，波特率9600，8位數(shù)據(jù)位,偶校驗(yàn)。

2）按照發(fā)送指令XMT的緩沖區(qū)格式定義發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。

圖1-5

圖1-5中TBL（VB0）為發(fā)送緩沖區(qū)起始地址，格式為：

VB0：發(fā)送字節(jié)總數(shù)。

VB1：報(bào)文第一幀，即地址幀，16#01

VB2：功能碼幀，寫16#06。

VB3：通信地址高位，控制啟停地址為16#2000，高位為16#20。

VB4:通信地址低位，16#00。

VB5：寫入數(shù)值高位，16#00（寫入16#0001正轉(zhuǎn)，16#0002反轉(zhuǎn)，16#0005停止）。

VB6：寫入數(shù)值低位，16#01。

VB7：CRC校驗(yàn)碼低位，16#43。

VB8：CRC校驗(yàn)碼高位，16#CA。（校驗(yàn)碼為16#CA43）

程序如圖1-6所示，此處用到一個(gè)CRC算法程序，

圖1-6

3）觸發(fā)發(fā)送指令XMT，如圖1-7所示。

圖1-7

3）接收數(shù)據(jù)，接收有兩種方式，一是利用RCV指令接收，應(yīng)用較為復(fù)雜，此處不介紹；一是利用SMB2緩沖地址接收，因?yàn)槎丝?接收到一個(gè)字符會(huì)觸發(fā)8號(hào)中斷，并將其存放于SMB2中，通常利用8號(hào)事件觸發(fā)中斷，在中斷中將SMB2的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其它地址，否則下一數(shù)據(jù)將覆蓋該數(shù)據(jù)，直到接收完所有數(shù)據(jù)后置位一個(gè)完成標(biāo)志，延時(shí)一定事件再次觸發(fā)發(fā)送指令。接收中斷程序如圖1-8所示。

圖1-8

以上介紹了S7-200SMART的自由口通信，使用自由口通信時(shí)編寫程并不是難點(diǎn)，關(guān)鍵在于讀懂對(duì)方通信數(shù)據(jù)格式，在以后編程過(guò)程中盡量選用支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的設(shè)備，確實(shí)需要選用自由口也不用害怕，只要按照上述步驟一步步來(lái)完成，相信肯定可以通信成功。