如何实现自由口模式下PLC与计算机的通信方法概述

概述
----本例说明如何以自由协议实现计算机与s7-200的通信,计算机作为主站,可以实现对plc从站各寄存器的读/写操作。
----计算机通过com口发送指令到plc的port0(或port1)口,plc通过rcv接收指令,然后对指令进行译码,译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作,并返回指令执行的状态信息。
通信协议
----在自由口模式下,通信协议是由用户定义的。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令(xmt)、接受指令(rcv)来控制通信操作。在自由口模式下,通信协议完全由梯形图程序控制。
指令格式定义
计算机每次发送一个33字节长的指令来实现一次读/写操作,指令格式见表1 说明:
起始字符
----起始字符标志着指令的开始,在本例中被定义为ascii码的“g”,不同的plc从站可以定义不同的起始字符以接收真对该plc的指令。
指令类型
----该字节用来标志指令的类型,在本例中05h代表读操作,06h代表写操作。
目标plc站地址
----目标plc站地址占用指令的b2、b3两个字节,以十六进制ascii码的格式表示目标plc的站地址。
目标寄存器地址
----在plc内部可以用4个字节来表示一个寄存器的地址(但不能表示一个位地址)。前两个字节表示寄存器类型,后两个字节表示寄存器号。
00 00(h): i寄存器区
01 00(h): q寄存器区
02 00(h): m寄存器区
08 00(h): v寄存器区
例如:
ib000的地址可表示为 00 00 00 00(h)
vb100的地址可表示为 08 00 00 64(h)
读/写字节数m
----当读命令时,始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节的数据(转换为十六进制ascii码后占用16个字节),可以根据自己的需要取用,m可以任意写入。
----当写命令时,m表示的是要写入数据的十六进制ascii码所占用的字节数。例如要写入1个字节的数据,数据在指令中以十六进制ascii码表示,它将占用2个字节,此时应向m中写入“02”。同理,如果要写入5个字节的数据,m中应写入“0a”。
要写入的数据
----要写入的数据在指令中以十六进制ascii码的格式表示,占用指令的b14-b29共16个字节。数据区必须填满,但只有前m个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指令最多可以写入8个字节的数据(此时m中应写入“10”,代表十进制的16)
bcc校验码
----在传输过程中,指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲,此时的指令当然是错误的,为了侦测指令在传输过程中发生的错误,接收方必须对指令作进一步的确认工作,以防止错误的指令被执行,最简单的方法就是使用校验码。bcc校验码的方法就是将要传送的字符串的ascii码以字节为单位作异或和,并将此异或和作为指令的一部分传送出去;同样地,接收方在接到指令后,以相同的方式对接收到的字符串作异或和,并与传送方所送过来的值作对比,若其值相等,则代表接收到的指令是正确的,反之则是错误的。
----在本例中,bcc为指令b1到b29的异或和,bcc为bcc的十六进制ascii码。
----bcc=b1 xor b2 xor b3 xor b4 xor …… xor b29
结束字符
----结束字符标志着指令的结束,在本例中被定义为ascii码的“g”,不同的plc从站可以定义不同的结束字符以接收真对该plc的指令。
plc在接到上位机指令后,将发送一个21字节长反馈信息,格式见表2
说明:
起始字符
----起始字符标志着反馈信息的开始,在本例中被定义为ascii码的“g”,不同的plc从站可以定义不同的起始字符,这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息的来源。
状态信息
----该字节包含指令执行的状态信息,在本例中
01h 代表 读取正确
02h 代表 写入正确
03h 代表 bcc校验码错误
04h 代表 指令不合法
数据区
----反馈信息的b3到b18为读指令所要读取的数据,以十六进制ascii码表示。
bcc校验码
----与上位机指令中的bcc校验码类似,它是反馈信息b3到b18的异或和。
结束字符
----结束字符标志着反馈信息的结束,在本例中被定义为26h。
指令中为何要使用ascii码
----一条指令除包含数据外,还包含必要的控制字(起始字符、结束字符、指令类型等)。如果指令中的数据直接以其原本的形式传输,则不可避免的会与指令中的控制字发生混淆。
----例如本例中,指令的起始字符为“g”,其ascii码值为67h,结束字符为“g”,其ascii码值为47h。假设要写入的数据中也有47h,并且数据直接以其原本的形式传输,则plc会因为接收到了数据中的47h而停止接收,这样plc接收到的指令将是一个不完整的非法指令,很可能造成plc的误动作。
----为了避免这种情况的发生,可以用文本来传送二进制数据。通过以16进制ascii码的格式描述数据,每个二进制的字节都可以表示成一对ascii编码,这对编码表示这个字节的两个16进制字符。这种格式可以表示任何的数值,仅仅使用ascii代码的30h到39h(表示0到9)和41h到46h(表示a到f)。ascii码的其余部分可以用作控制字(起始标志、结束标志、指令类型等)。这样,数据中的47h以ascii码的形式进行传送就变成了34h 37h 两个字节,从而避免了plc因接收到数据中的47h而停止接收的错误。
plc程序执行过程
----plc在第一次扫描时执行初始化子程序,对端口及rcv指令进行初始化。初始化完成后,运行rcv指令使端口处于接受状态。
----rcv会将以“g”开头“g”结尾的指令保存到接收缓冲区,并同时产生接收完成中断。
----rcvcomplete中断服务程序用来处理接收完成中断事件,它会将接收缓冲区中的十六进制ascii码还原成数据并保存,同时置位verify子程序的触发条件(m0.1)。 ----verify子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用,然后求出接收缓冲区中指令的bcc校验码并与指令中的bcc校验码进行比对。如果相等则置bcc码校验正确的标志位(m0.0)为1;如果指令格式正确(指令的结束标志在接收缓冲区中特定的位置vb133)而bcc码不相等,则发送代表bcc校验码错误的反馈信息;如果指令格式不正确(vb133中不是指令的结束标志),则返回代表指令格式错误的反馈信息。
----read子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指令、bcc检验码正确。当条件满足时,read子程序被执行。read子程序首先禁止rcv,然后将指令所要读取的数据转换成十六进制ascii码并写入发送缓冲区、计算bcc检验码、最后发送反馈信息。
----write子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为写指令、bcc检验码正确。当条件满足时,write子程序被执行。write子程序首先禁止rcv,然后将指令中的数据写入目标寄存器,最后发送代表写入正确的反馈信息。
----plc每接到一条指令后都会发送一条反馈信息,当反馈信息发送完成时,会产生发送完成中断,xmtcomplete中断服务程序用来处理发送完成中断事件。在xmtcomplete中断服务程序中所要执行的操作包括:复位bcc校验码正确的标志位(m0.0);允许rcv;bcc码寄存器清零;重新装入用于计算bcc校验码的地址指针;接收缓冲区中存放指令结束字符的字节vb133清零(用来判断下一条指令格式是否正确)。
plc寄存器地址分配
----此程序占用plc寄存器的vb100-vb199,内部继电器占用m0.0和m0.1。寄存器地址分配见表3、表4、表5、表6。
程序清单
主程序:
network 1
ldsm0.1//第一次扫描调用初始化子程序
callinitialize
network 2
ldb=vb134, vb199 //指令中的站地址与本机站地址相符
ab=vb102, 5//指令类型为读指令
am0.0//bcc码校验正确
callread//调用读子程序
network 3
ldb=vb134, vb199//指令中的站地址与本机站地址相符
ab= vb102, 6//指令类型为写指令
am0.0//bcc码校验正确
callwrite//调用写子程序
network 4
ldm0.1//指令接收完成后调用bcc码校验子程序
callverify
network 5
ldsm4.5//当端口空闲时启动rcv
rcvvb100, 0
read子程序:
network 1
ldsm0.0//停止端口0的接收
rsm87.7, 1
rm0.0, 1
rcvvb100, 0
network 2
ldsm0.0//将数据写入发送缓冲区
movb 103, vb154
movb1, vb155
hta*vd135, vb156, 16
movb26, vb174
movb21, vb153
network 3
ldsm0.0//计算bcc校验码
forvw177, +1, +16
network 4
ldsm0.0
xorb*vd181, vb180
network 5
ldsm0.0
incdvd181
network 6
next
network 7
ldsm0.0
htavb180, vb172, 2//bcc校验码写入发送缓冲区
network 8
ldsm4.5//发送反馈信息
xmtvb153, 0
write子程序:
network 1
ldsm0.0//停止端口0的接收
rsm87.7, 1
rm0.0, 1
rcvvb100, 0
network 2
ldsm0.0//装入要写如数据源的地址指针
movd&vb115, vd145
network 3
ldsm0.0//写入数据
ath*vd145, *vd135, vb139
network 4
ldsm0.0//指令执行的反馈信息写入发送缓冲区
movb21, vb153
movb103, vb154
movb2, vb155
movb26, vb174
network 5
ldsm4.5//发送指令执行的反馈信息
xmtvb153, 0
verify子程序:
network 1
ldsm0.0
rm0.1, 1//复位verify子程序的执行条件
network 2
ldsm0.0//计算bcc码
forvw175, +1, +29
network 3
ldsm0.0
xorb*vd149, vb179
network 4
ldsm0.0
incdvd149
network 5
next
network 6
ldb=vb179, vb140//当bcc码校验正确时,m0.0置1
ab=vb133, 71
sm0.0, 1
network 7
ldb=vb133, 71//bcc码错误时发送反馈信息
ab《》vb179, vb140
movb21, vb153
movb103, vb154
movb3, vb155
movb26, vb174
rsm87.7, 1
rcvvb100, 0
xmtvb153, 0
network 8
ldb《》vb133, 71//指令格式错误或rcv超时时发送反馈信息
movb21, vb153
movb103, vb154
movb4, vb155
movb26, vb174
rsm87.7, 1
rcvvb100, 0
xmtvb153, 0
initialize子程序:
network 1
ldsm0.0
movb9, smb30//0口“9600,n,8,1”
network 2
ldsm0.0//rcv指令初始化
movb16#ec, smb87
movb103, smb88
movb71, smb89
movb+1000, smw92
movb35, smb94
rsm87.2, 1
network 3
ldsm0.0
atchrcvcomplete, 23//连接口0接收完成的中断
network 4
ldsm0.0
atchxmtcomplete, 9//连接口0发送完成的中断
network 5
ldsm0.0
eni //中断允许
network 6
ldsm0.0
movb2, vb199//将本机站地址装入寄存器
network 7
ldsm0.0
movb&vb102, vd149//装入地址指针
movb0, vb179//bcc码寄存器清零
movb&vb156, vd181//装入地址指针
movb0, vb180//bcc码寄存器清零
rcvcomplete中断程序
network 1
ldsm0.0
athvb103, vb134, 2//指令译码(ascii码到十六进制)
athvb105, vb135, 8
athvb113, vb139, 2
athvb131, vb140, 2
sm0.1, 1//置位verify子程序的触发条件
movb0, vb179//bcc码寄存器清零
movd&vb102, vd149//装入地址指针
xmtcomplete中断程序
network 1
ldsm0.0
rm0.0, 1//复位bcc校验码正确的标志位
ssm87.7, 1//允许口0进行接收
movb0, vb179//bcc校验码寄存器清零
movb0, vb180//bcc校验码寄存器清零
movd&vb102, vd149//重新装入地址指针
movd&vb156, vd181
movb0, vb133 //接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零

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