基于西门子PLC S7-200的无线通信控制系统

一、 背景 　　2002年开始开发焦炉四大机车自动化系统（见下图）的时候，遇到了无线通信的难题，众所周知目前的电台不能直接支持PPI协议，别的的无线通信的方案要么成本过高，要么性能不稳定，不可靠。 所以早期的时候，都是用自由口，自己编写基于主、从通信协议的通信程序，不过很不灵活，协议一旦确定就很难更改，如果有升级和变动，都需要大量的修改代码，维护极不方便。 　　后来西门子推出了Micro Win32引入了库的概念，可以直接提供Moubus Rtu Slave库供开发人员使用，但是只提供Moubus Slave，没有提供Moubus Client，所以PLC直接通过Moubus协议访问还是有问题。 二、 实施方案 　　Modbus是一个公开协议，包括ASCII、RTU和TCP几种，很显然我选择了Rtu，因为西门子提供的Slave就是基于Rtu协议的。 　　我们知道Modbus支持好多功能，如下表： 　　如果在PLC中把所有的功能都实现了，不光代码编写较为繁琐，对PLC本身的程序和容量空间都是考验。所以根据需要我仅实现3和16号指令，详细的协议如下： 　　1、 读取保持寄存器（单个和多个，以字为最小单位） 发送命令帧： 返回命令帧： 说明： 命令正确： 1) 设备地址相同Addr0＝Addr1 2) 功能码相同 3) 返回的数据字节数N=DataNum×2 DataNum的范围（0～120） 4) 返回数据的意义 a＝HoldStart n= DataNum－1 命令有误： 1) 没有任何返回 2) 返回异议帧 2、 设置保持寄存器（多个，以字为最小单位） 发送命令帧： 返回命令帧： 说明： 数据字节数：bytN= DataNum×2 命令正确： 1) 设备地址相同Addr0＝Addr1 2) 功能码相同 3) 地址相同 4) 数据量相同 命令有误： 1） 没有任何返回 2） 返回异议帧 　　有了协议，有知道了西门子库的开发方法，剩下的事，就是开工，下面详细介绍最终的完成成果： 　　Modbus RTU客户程序由于建立在PLC中，所以它的读写函数的处理方法和一般上位机的读写程序不一样，PLC内部的程序执行是扫描式的，而读写数据时的通信却是过程的需要一定时间来等待的，所以读写的函数不是独立的，它需要一个专门的服务程序来反馈执行的结果。同时需要注意的是，读写操作在某一时刻只允许一个执行（最好读写操作之间留一定时间间隔）。 　　此外，西门子提供的Modbus RTU Slave程序不支持广播命令。 I、地址定义 1、 V变量区的占用 一共需要V变量区786个字节。在程序设计时，用户程序不要占用该内存区。 特别注意：V变量区的占用地址是相对的，通过修改库内存地址，可以改变使用V变量区的范围。 2、 定时器的占用 占用了定时器T100，用户程序不要再使用T100了。 变量名 说明 备注 T100 10ms定时器 II、接口函数说明 1、YFMBUS_INIT a. 名称：YFMBUS_INIT b. 类型： c. 功能：Modbus RTU Client初始化 d. 参数： 2、YFMBUS_ Server a. 名称：YFMBUS_Server b. 类型： c. 功能：Modbus RTU Client服务程序，负责通信后台的处理 d. 参数： 名 称 类 型 说 明 备 注 Done BOOL 0 － 服务空闲 1 － 正在服务 输出 3、YFMBUS_ReadVW a. 名称：YFMBUS_ ReadVW b. 类型： c. 功能：读取指定VW变量区的数据 d. 参数： inErrorAddr的反馈信息： 4、YFMBUS_WriteVW a. 名称：YFMBUS_ WriteVW b. 类型： c. 功能：写指定VW变量区的数据 d. 参数： inErrorAddr的反馈信息： III、样例程序 网格 1 // 网络注解 LD SM0.1 //PLC初次扫描 //-------------------------------- //PLC的端口号:0/1|波特率0-4800 1-9600 2-19200|校验:0-无 1-奇校验 2-偶校验 CALL YFMBUS_INIT, 0, 1, 2 //-------------------------------- MOVB 0, VB0 网格 2 LD SM0.0 //端口0 JRModbus客户端程序 CALL YFMBUS_Server, M0.1 网格 3 LD SM0.0 TON T32, +200 网格 4 LD T32 R T32, 1 AB<> 16#CC, VB0 //操作完毕 INCB VB10 LPS AB> VB10, 1 MOVB 0, VB10 LRD AB= VB10, 0 //读数据 //从站号|从站存放地址（VW100）|数据量|主PLC存放数据地址|反馈信息 CALL YFMBUS_ReadVW, 1, 50, 10, &VB50, &VB0 LPP AB= VB10, 1 //写数据 //从站号|从站存放地址（VW200）|数据量|主PLC存放数据地址|反馈信息 CALL YFMBUS_WriteVW, 1, 100, 10, &VB100, &VB0 //---- INCW VW100 //测试数据 自加1 三、 结语 　　从实施以来，无线通信的数据包结构变化很大，但这个通信架构却没有再改变过，近两年的多时间在多个现场，它都运行的很稳定，完全实现了无线通信基于PLC的应用． 北京金日：叶帆 公司网址：http://www.bjjr.com.cn 我的Blog：http://blog.csdn.net/yefanqiu