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1 項(xiàng)目簡介 濱州市污水處理廠占地100萬立方米。采用德國BIOLAK污水處理工藝，日處理水規(guī)模為10萬立方米。項(xiàng)目使用四套S7-300和兩套S7-200建成分布式控制系統(tǒng)，完成整個(gè)污水處理的控制、數(shù)據(jù)采集功能，本文僅敘述了項(xiàng)目的一部分——S7-300和S7-200通信內(nèi)容。 S7-200PLC作為小型PLC，以其功能強(qiáng)、性價(jià)比高在工控領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。在S7-200與S7-300或WINCC通信時(shí)，通常需要安裝EM277或CP243-1模塊，成本升高，使得S7-200性價(jià)比優(yōu)勢大打折扣。自由口通信是S7-200的突出特點(diǎn)之一，本文介紹了一種經(jīng)濟(jì)靈活的通信方法，其可行性、可靠性在實(shí)際工程中得到驗(yàn)證。圖1為濱州污水處理廠監(jiān)控中心。 
圖1 濱州污水處理廠監(jiān)控中心 2 工程應(yīng)用中的硬件及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 濱州污水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，兩刮泥橋上各有一臺S7-200PLC，每臺PLC控制8臺吸泥泵及刮泥橋的正反向運(yùn)動。S7-200PLC的柜子安裝在刮泥橋上，處于不停地來回運(yùn)動中，不適合進(jìn)行有線通信，采取了無線數(shù)傳電臺方式。 S7-200CPU上的通信口是基于RS485的，通過一個(gè)RS485/232轉(zhuǎn)換器將S7-200連接到電臺；在脫水機(jī)房的S7-300上掛一串口通信模塊CP340，并連接到數(shù)傳電臺，通過編程便可以實(shí)現(xiàn)S7-300與S7-200間的通信；監(jiān)控室的上位機(jī)以MPI總線方式與S7－300通信，便可間接監(jiān)控S7-200。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2
圖2 通信結(jié)構(gòu)圖 3 通信功能的實(shí)現(xiàn) 通信程序要實(shí)現(xiàn)S7-300向一個(gè)S7-200站發(fā)送7個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后接收并存儲該S7-200返回的6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。S7-300發(fā)送的7個(gè)字節(jié)中，第1個(gè)字節(jié)是地址信息，第2、3、4字節(jié)是吸泥泵及刮泥橋控制數(shù)據(jù)信息，第5、6字節(jié)是1、2字節(jié)和3、4字節(jié)異或值，作為校驗(yàn)判斷信息，第7位字節(jié)數(shù)據(jù)信息無意義，僅僅是為了觸發(fā)一次S7-200的字符接收中斷程序；S7-200向S7-300發(fā)送的6個(gè)字節(jié)中，第1個(gè)字節(jié)是S7-200的站地址信息，第2、3、4字節(jié)是吸泥泵及刮泥橋狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，第5、6字節(jié)為校驗(yàn)信息。 3.1 S7-300端通信程序 在自由口模式下，無論S7-200還是S7-300，通信協(xié)議完全由程序控制。CP340通過調(diào)用FB2 P_RCV來接收數(shù)據(jù)，調(diào)用FB3 P_SEND來發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送功能塊FB3 P_SEND的參數(shù)REQ上升沿初始化發(fā)送請求，參數(shù)DB_NO指定發(fā)送數(shù)據(jù)塊編號，參數(shù)DBB_NO是發(fā)送數(shù)據(jù)在參數(shù)DB_NO指定數(shù)據(jù)塊中起始字節(jié)，LEN指定傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)長度；接收功能塊FB2 P_RCV參數(shù)EN_R允許讀數(shù)據(jù)，參數(shù)DB_NO指定接收數(shù)據(jù)塊編號，參數(shù)DBB_NO是接收數(shù)據(jù)在參數(shù)DB_NO指定數(shù)據(jù)塊中起始字節(jié)。 S7-300采用輪循方式與兩S7-200通信，即第一秒內(nèi)向1號站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收1號站返回的數(shù)據(jù)（S7-200在接收到S7-300發(fā)送的數(shù)據(jù)后會立刻向S7-300發(fā)送數(shù)據(jù)）；第二秒內(nèi)向2號站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收2號站返回的數(shù)據(jù)，不停地循環(huán)通信。S7-300通信程序流程如圖3。
圖3 S7-300通信程序流程圖 S7-300通信程序詳細(xì)介紹 AN M 30.0 L S5T#2S SD T 1 A M 30.0 R T 1 L T 1 T MW 40 NOP 0 A T 1 = M 30.0 //設(shè)一2秒定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間到自動進(jìn)行下一次定時(shí)，當(dāng)前值存入MW40 A（ L MW 40 L 102 》I ） A（ L MW40 L 200 《I ） = M30.1 // 定時(shí)器第一秒鐘內(nèi)，即102《MW40《200，M30.1為1 A（ L MW 40 L 2 》I ） A（ L MW 40 L 100 《I ） = M 30.2 //定時(shí)器第二秒鐘內(nèi)M30.2為1 A （ A M 30.1 JNB _001 L 0 T MW 34 SET SAVE CLR _001： A BR ） JNB _002 L 0 T MW 36 _002： NOP 0 // M30.1為1時(shí)，即定時(shí)器第一秒內(nèi)，使MW34＝0、MW36＝0，作為起始字節(jié)值 A （ A M 30.2 JNB _003 L 8 T MW 34 SET SAVE CLR _003： A BR ） JNB _004 L 8 T MW 36 _004： NOP 0 // M30.2為1時(shí)，即定時(shí)器第二秒內(nèi)，使MW34＝8、MW36＝8，作為起始字節(jié)值 O M 30.1 O M 30.2 = M 33.0 A M 33.0 = L 20.0 BLD 103 CALL “P_SEND” ， DB19 REQ ：=L20.0 R ：= LADDR ：=320 DB_NO ：=2 DBB_NO：=MW34 LEN ：=7 DONE ：=M50.1 ERROR ：=M50.2 STATUS：=MW52 NOP 0 // 調(diào)用發(fā)送指令，當(dāng)M30.1為1時(shí)（其上升沿初始化發(fā)送請求），即定時(shí)器第一秒內(nèi)發(fā)送DB2.DBB0起始的7個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為1站地址；當(dāng)M30.2為1時(shí)（其上升沿初始化發(fā)送請求），即定時(shí)器第2秒內(nèi)發(fā)送DB2.DBB8起始的7個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為2站地址 A M 33.0 = L 20.0 BLD 103 CALL “P_RCV” ， DB20 EN_R ：=L20.0 R ：= LADDR ：=320 DB_NO ：=22 DBB_NO：=MW36 NDR ：=M60.1 ERROR ：=M60.2 LEN ：=MW62 STATUS：=MW64 NOP 0 // 調(diào)用接收指令，當(dāng)M30.1為1時(shí)（允許讀數(shù)據(jù)），即定時(shí)器第一秒內(nèi)接收1號S7-200站回傳的6字節(jié)數(shù)據(jù)，存入DB22數(shù)據(jù)塊中，起始字節(jié)為DB22.DBB0；當(dāng)M30.2為1時(shí)，即定時(shí)器第2秒內(nèi)接收2號S7-200站回傳的6字節(jié)數(shù)據(jù)，存入DB22數(shù)據(jù)塊中，起始字節(jié)為DB22.DBB8 3.2 S7-200端通信程序 S7-200 PLC程序分為主程序、子程序和中斷程序，主程序完成控制和子程序調(diào)用功能，子程序完成通信口初始化功能，中斷程序完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能。發(fā)送數(shù)據(jù)采用發(fā)送指令XMT，接收數(shù)據(jù)采用逐字節(jié)接收方法，通信口接收每個(gè)字節(jié)都會暫存到特殊存儲器SMB2中，并且產(chǎn)生中斷，利用中斷程序控制數(shù)據(jù)的接收。由于S7-200CPU的通信是建立在RS-485半雙工通信硬件的基礎(chǔ)上，接收和發(fā)送不能同時(shí)進(jìn)行。通信中斷程序要做到：接收指令不結(jié)束，就不能執(zhí)行發(fā)送指令。 反映S7-200CPU工作方式的模式開關(guān)當(dāng)前位置的特殊存儲器位為SM0.7，它控制自由端口模式的進(jìn)入。當(dāng)模式開關(guān)處于TERM位置時(shí)，SM0.7為0；當(dāng)模式開關(guān)處于RUN位置時(shí)，SM0.7為1。SMB30是自由口模式控制字節(jié)，用來設(shè)定校驗(yàn)方式、通信協(xié)議、波特率等通信參數(shù)（其各個(gè)位含義參閱相關(guān)手冊），中斷事件號8為端口0接收字符中斷，中斷事件號9為端口0發(fā)送完成中斷。 當(dāng)SM0.7為1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_0設(shè)置SMB30，允許進(jìn)行自由口通信；SM0.7為0時(shí)，調(diào)用子程序SBR_1重新設(shè)置SMB30，停止自由口通信，恢復(fù)PPI通信，便于用Micro/WIN軟件對CPU運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。S7-200通信程序流程如圖4
圖4 S7-200通信程序流程圖 S7-200通信程序詳細(xì)介紹（1號站） 主程序MAIN（只給出與通信有關(guān)程序） LD SM0.1 MOVB 1， VB1 //設(shè)置站地址 LD SM0.7 EU O SM0.1 CALL SBR_0 //首次運(yùn)行或模式開關(guān)從TERM打到ON時(shí)定義通信口為自由口 LD SM0.7 ED CALL SBR_1 //模式開關(guān)從ON撥到TERM時(shí)定義通信口為PPI從站 子程序SBR_0 LD SM0.0 MOVB 16#09， SMB30 ENI ATCH INT_11， 8 //定義通信口0為自由口模式，9.6K波特率，無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，連接接收字符中斷為中斷程序INT_11 子程序SBR_1 LD SM0.0 MOVB 16#C0， SMB30 DTCH 8 DTCH 9 //恢復(fù)普通PPI通信設(shè)置 中斷程序INT_11 LD SM0.0 AB= SMB2， VB1 MOVW +5， VW200 MOVD &VB640， VD688 ATCH INT_12， 8 //若站地址正確，連接接收字符中斷到中斷程序INT_12，并使VW200=5來計(jì)數(shù)，在INT_12中連續(xù)接收五個(gè)字節(jié)；若站地址錯(cuò)誤，則繼續(xù)由INT_11接收字節(jié)數(shù)據(jù)，要在S7-300中程序中將其余六個(gè)字節(jié)的高位進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)為內(nèi)容1或2地址信息的字節(jié)，即使傳輸過程中因外界干擾，其余六個(gè)字節(jié)出現(xiàn)為1或2的假地址情況，程序也會在接下來1～2個(gè)接收過程中，因INT_13中斷程序中的校驗(yàn)指令作用，得到錯(cuò)誤校驗(yàn)值，而恢復(fù)到正常接收狀態(tài)。 中斷程序INT_12 LD SM0.0 MOVB SMB2， *VD688 INCD VD688 DECW VW200 //接收5個(gè)字節(jié) LD SM1.0 MOVB 1， VB639 MOVW VW639， VW700 XORW VW641， VW700 ATCH INT_13， 8 //通過異或指令進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，連接接收字符中斷到中斷程序INT_13，即由第七個(gè)字節(jié)觸發(fā)中斷程序INT_13 中斷程序INT_13 LD SM0.0 DTCH 8 //中斷分離 LDW= VW700， VW643 MOVD VD640， VD400 //校驗(yàn)正確，將控制信息數(shù)據(jù)存到VB400～VB402 MOVB 6， VB600 MOVB VB1， VB601 BMB VB100， VB602， 5 ATCH INT_14， 9 XMT VB600， 0 //校驗(yàn)正確，使能發(fā)送，發(fā)送6字節(jié)數(shù)據(jù)VB601～VB606，連接發(fā)送指令結(jié)束到中斷程序INT_14 LDW《》 VW700， VW643 ATCH INT_11， 8 //校驗(yàn)不正確，連接接收字符中斷到中斷程序INT_11，進(jìn)行新一次接收 中斷程序INT_14 LD SM0.0 DTCH 9 ATCH INT_11， 8 //發(fā)送結(jié)束則連接接收字符中斷到中斷程序INT_11，進(jìn)行新一次接收 4 電臺選型和故障判斷 數(shù)傳電臺選擇了深圳友訊達(dá)科技發(fā)展公司的FC-201/B，該數(shù)傳電臺以其價(jià)格合理、運(yùn)行穩(wěn)定在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。通過友訊達(dá)提供的電臺軟件pfc5對電臺進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，在S7-200兩個(gè)站處將電臺參數(shù)設(shè)置為：發(fā)射頻率453.00，接收頻率465.00，空中速率1200bps，工作模式為透明模式，串口波特率9600bps，串口校驗(yàn)和設(shè)為無；在S7-300站處將電臺的參數(shù)中發(fā)射頻率設(shè)為465.00，接收頻率設(shè)為453.00，與S7-200站處電臺收發(fā)頻率對應(yīng)，其余參數(shù)一致。 FC-201/B數(shù)傳電臺有一個(gè)發(fā)送和接收指示燈，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)為紅燈，接收數(shù)據(jù)時(shí)為綠燈。根據(jù)此燈可以方便的判斷通訊是否正常，正常情況下，S7-300輪循方式與兩S7-200通信，即第一秒內(nèi)向1號站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收1號站返回的數(shù)據(jù)（S7-200在接收到S7-300發(fā)送的數(shù)據(jù)后會立刻向S7-300發(fā)送數(shù)據(jù)）；第二秒內(nèi)向2號站發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收2號站返回的數(shù)據(jù)，不停地循環(huán)通信。S7-300站處電臺通訊指示燈紅閃一下，接著綠閃一下，處在不停的紅－綠－紅－綠循環(huán)狀態(tài)。而S7-200站在接收S7-300發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，要經(jīng)過地址數(shù)據(jù)字節(jié)判斷，確認(rèn)地址為本站，并且對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，確定接收數(shù)據(jù)無誤才回傳S7-300數(shù)據(jù)，但是只要S7-300發(fā)送數(shù)據(jù)，S7-200就接收數(shù)據(jù)，即使是發(fā)送給另一個(gè)S7-200站的數(shù)據(jù)。所以在無外界干擾，數(shù)據(jù)發(fā)送沒有校驗(yàn)錯(cuò)誤的情況下，S7-200站處的電臺通訊燈是綠閃兩下，紅閃一下，處在不停的綠－綠－紅循環(huán)狀態(tài)，即接收兩次數(shù)據(jù)，發(fā)送一次數(shù)據(jù)。如果通訊出現(xiàn)故障，根據(jù)通訊燈的閃爍狀態(tài)，便可很容易查出通訊故障所在。 5 結(jié)束語 上位機(jī)WINCC通過訪問S7-300的數(shù)據(jù)塊DB2和DB22，就可以實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)S7-200PLC站的監(jiān)控。自本系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，收到用戶好評。本通信方案經(jīng)濟(jì)、靈活，程序可移植性強(qiáng)，對于類似項(xiàng)目具有很高的借鑒意義。 來源：電子工程網(wǎng) |
