下载文档原格式
S7-200PLC与PC自由口通讯的多种实现方法S7-200PLC与PC自由口通讯的多种实现方法1 引言西门子S7-200PLC是德国西门子公司生产小型PLC。
S7-200以其高可靠性、指令丰富、内置功能丰富、强劲通讯能力、较高性价比等特点，工业控制领域中被广泛应用。
S7-200PLC突出特点之一是自由口通讯功能。
如何实现S7-200PLC 与个人计算机互联通信，是S7-200PLC应用技术关键。
可编程控制器与计算机之间通讯一般是RS-422口或RS-232C口进行，信息交换方式为字符串方式，运用RS-232C或RS-422通道，容易配置一个与计算机进行通信系统，将所有软元件数据和状态用可编程控制器送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测。
用计算机改变可编程控制器设备初始值和设定值，实现计算机与可编程控制器直接控制，一旦确定了可编程控制器控制指令，就能很方便与计算机连接。
2 S7-200自由口通讯模式S7-200支持多种通讯模式，如点点接口(PPI)、多点接口(MPI)、Rrofibus DP 等。
PPI等通讯协议主要用于西门子系列产品之间通讯以及对PLC编程。
自由口模式下，可由用户控制串行通讯接口，实现用户自定义通讯协议。
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。
自由口模式下，通信协议完全由梯形图程序控制。
S7-200CPU上通信口是与RS-485兼容9针D型连接器，PLC还提供了实现RS-485与 PC机上RS-232C相连接PC/PPI电缆，利用它可以方便实现S7-200系列PLC与PC之间硬件连接。
S7-200编程软件为STEP7-Micro/WIN32，该软件有STL、FBD和Ladder三种编程模式，有SIMATIC指令和IEC131-3指令两种指令。
本文所给出范例是使用SIMATIC指令STL编程。
3 S7-200 PLC端通讯程序实现PLC程序分为主程序和中断程序。
【案例】S7-200SMARTMODBUS通信介绍与实例编程一. 西门子S7-200 SMART作为modbus从站1.检查Micro/WIN SMART Modbus RTU从站指令库（图1），库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。
2.编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0调用MBUS_SLAVE，并指定相应参数。
关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到；调用Modbus RTU通信指令库图中参数意义如下：a.模式选择：启动/停止Modbus，1=启动；0=停止b.从站地址：Modbus从站地址，取值1~247c.波特率：可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200d.奇偶校验：0=无校验；1=奇校验；2=偶校验e.端口：0=CPU中集成的 RS-485,1=可选信号板上的RS-485 或RS-232。
f.延时：附加字符间延时，缺省值为0g.最大I/Q位：参与通信的最大I/O点数，S7-200 SMART 的I/O 映像区为256/256(目前只能最多连接4个扩展模块，因此目前最多I/O点数为188/188)h.最大AI字数：参与通信的最大AI通道数，最多56个i.最大保持寄存器区：参与通信的V存储区字（VW）j.保持寄存器区起始地址：以&VBx指定（间接寻址方式）k.初始化完成标志：成功初始化后置1l.初始化错误代码m.Modbus执行：通信中时置1，无 Modbus 通信活动时为 0。
n.错误代码：0=无错误3.在CPU的V数据区中分配库指令数据区（Library Memory）Modbus Slave 指令库需要一个781个字节的全局V 存储区。
调用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区（Library Memory）。
S7200自由口模式下PLC与计算机的通信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。
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PL C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"。
S7-200 SMART与V20变频器进行自由口通信学习S7-200 SMART时了解到，基于RS485接口可实现一下几种通信：1）modbus RTU通信2）PPI协议通信3）USS协议通信4）自由口通信何为自由口通信呢？前三种通信必须要PLC和与其通信的设备支持相同的通信协议，如果两者之间没有共同的通信协议则需要用到自由口通信。
自由口通信也称无协议通信，需要根据对方设备的通信数据格式编写一个临时协议，不仅需要编程人员学会如何编写程序，还需要了解对方的通信数据格式，所以对编程人员要求较高，随着标准协议（modbus，USS等）普及，自由口应用越来越少，但是对于一下小的设备如扫码枪等，并没有集成标准通信协议，所以只能选用自由口通信，Moubus和USS其实是自由口的一个特例。
很多人碰到自由口通信就手足无措了，其实只要掌握规律，自由口通信不一定很难。
为此我总结了自由口通信的基本步骤：1）读懂对方的数据格式。
串行通信中，数据是一位一位的进行发送，也就是0和1。
为了能够准确的将数据发送过去，往往会加上1个起始位，1个校验位，1个停止位（无校验是为2个停止位）如图1-1所示。
图1-1我们就以Modbus RTU为例详细看一下串口通信中数据是如何发送和就收的。
Modbus RTU代码系统如下：·1个起始位。
·7或8个数据位，最小的有效位先发送。
·1个奇偶校验位，设成无校验则没有。
·1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时）。
数据格式的描述如下表：11-bit字符帧（BITl-BIT8为数据位）：起始位Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7Bit8校验位停止位10-bit字符帧（BITl-BIT7为数据位）：起始位Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7校验位停止位通信中要保证通信双方要有相同的波特率，数据格式，奇偶校验位。
波特率：通信速度，每秒中发送的位的个数，单位为Bit/S或bps。
自由口通信S7-200 CPU的通信口可以设置为自由口模式。
选择自由口模式后，用户程序就可以完全控制通信端口的操作，通信协议也完全受用户程序控制。
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口。
此串行字符通信的格式可以包括：∙一个起始位∙7或8位字符（数据字节）∙一个奇/偶校验位，或者没有校验位∙一个停止位自由口通信速波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。
凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以和S7-200 CPU通信。
自由口模式可以灵活应用。
Micro/WIN的两个指令库（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式编程实现的。
在进行自由口通信程序调试时，可以使用PC/PPI电缆（设置到自由口通信模式）连接PC和CPU，在PC上运行串口调试软件（或者Windows的Hyper Terminal－超级终端）调试自由口程序。
USB/PPI电缆和CP卡不支持自由口调试。
自由口通信要点应用自由口通信首先要把通信口定义为自由口模式，同时设置相应的通信波特率和上述通信格式。
用户程序通过特殊存储器SMB30（对端口0）、SMB130（对端口1）控制通信口的工作模式。
CPU通信口工作在自由口模式时，通信口就不支持其他通信协议（比如PPI），此通信口不能再与编程软件Micro/WIN通信。
CPU停止时，自由口不能工作，Micro/WIN就可以与CPU 通信。
通信口的工作模式，是可以在运行过程中由用户程序重复定义的。
如果调试时需要在自由口模式与PPI模式之间切换，可以使用SM0.7的状态决定通信口的模式；而SM0.7的状态反映的是CPU运行状态开关的位置（在RUN时SM0.7="1"，在STOP 时SM0.7="0"）自由口通信的核心指令是发送（XMT）和接收（RCV）指令。
1．自由端口通信模式S7-200系列PLC的串行通信口可以由用户程序来控制，这种由用户程序控制的通信方式称为自由端口通信模式。
利用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议，可以同多种智能设备进行通信。
当选择自由端口通信模式时，用户程序可通过发送／接收中断、发送／接收指令来控制串行通信口的操作。
通讯所使用的波特率、奇偶校验以及数据位数等由特殊存储器位SMB30（对应端口0）和SMBl30（对应端口1）来设定。
特殊存储器位SMB30和SMB130的具体内容如表8-1所示。
1．自由端口通信模式在对SMB30赋值之后，通信模式就被确定。
要发送数据则使用XMT指令；要接收数据则可在相应的中断程序中直接从特殊存储区中的SMB2（自由口通信模式的接收寄存）读取。
若是采用有奇偶校验的自由口通信模式，还需在接收数据之前检查特殊存储区中的SMB3.0（自由口通信模式奇偶校验错误标志位，置位时表示出错）。
注意：只有PLC处于RUN模式时，才能进行自由端口通讯。
处于自由端口通讯模式时，不能与可编程设备通讯，比如编程器、计算机等。
若要修改PLC程序，则需将PLC处于STOP方式。
此时，所有的自由口通信被禁止，通信协议自动切换到PPI通信模式。
2. 自由口通信发送／接收指令(1)数据的发送XMT为发送指令操作码；他TABLE和PORT为上述指令的操作数。
TABLE指定数据缓冲区中第一个字节(设定应发送的字节数)，；PORT指定通讯端口，可取0或1。
发送指令XMT把TABLE指定的数据缓冲区的内容通过PORT指定的串行口发送出去。
数据缓冲区内最多可容纳255个字符，其中缓冲区中第一个字节用于设定发送的字节数。
如果指定发送结束事件与某个中断服务程序相关联，则在缓冲区内最后一个字符发送后会产生中断。
通过监控发送结束标志SM4.5可以不用中断方式而将信息发送出去。
2. 自由口通信发送／接收指令RCV为接收指令操作码；TABLE和PORT为上述指令的操作数。
一：TCP 协议通讯（一）S7 200 SMART之间的TCP通讯TCP是一个因特网核心协议。
在通过以太网通信的主机上运行的应用程序之间，TCP 提供了可靠、有序并能够进行错误校验的消息发送功能。
TCP 能保证接收和发送的所有字节内容和顺序完全相同。
TCP 协议在主动设备（发起连接的设备）和被动设备（接受连接的设备）之间创建连接。
一旦连接建立，任一方均可发起数据传送。
TCP协议是一种"流"协议。
这意味着消息中不存在结束标志。
所有接收到的消息均被认为是数据流的一部分。
S7 200 SMART与之间的TCP通讯可以通过两边调用OUC(开放式用户通讯)指令库中的TCP_CONNECT、TCP_SEND、TCP_RECV、DISCONNECT指令来实现。
图1.开放式用户通讯库开放式用户通信库需要使用 50 个字节的 V 存储器。
开放式的用户通讯连接资源包括8个主动连接和8个被动连接。
只可从主程序或中断例程中调用库函数，但不可同时从这两个程序中调用。
所需条件：1、软件版本：STEP 7-Micro/WIN SMART V2.22、SMART CPU固件版本:V2.23、通讯硬件：TP电缆（以太网电缆）所完成的通讯任务：将作为客户端的PLC（IP地址为192.168.0.101）中VB0-VB3的数据传送到作为服务器端的PLC(IP地址为192.168.0.102）的VB2000-VB2003中。
S7-200 SMART 客户端编程1、设置本机IP地址在客户端设置IP地址为192.168.0.101图2.设置IP地址2、建立TCP连接调用TCP_CONNECT指令建立TCP连接。
设置连接伙伴地址为192.168.0.102，远端端口为2001，本地端口为5000，连接标识ID为1。
利用SM0.0使能Active，设置为主动连接。
图3.调用TCP_CONNECT指令指令的参数输入参数：EN ：使能输入Req：沿触发Active :TURE=主动连接（客户端）FALSE=被动连接（服务器）ConnID：连接ID为连接标识符，可能范围为0-65534。
一：TCP 协议通讯（一）S7 200 SMART之间的TCP通讯TCP是一个因特网核心协议。
在通过以太网通信的主机上运行的应用程序之间，TCP 提供了可靠、有序并能够进行错误校验的消息发送功能。
TCP 能保证接收和发送的所有字节内容和顺序完全相同。
TCP 协议在主动设备（发起连接的设备）和被动设备（接受连接的设备）之间创建连接。
一旦连接建立，任一方均可发起数据传送。
TCP协议是一种"流"协议。
这意味着消息中不存在结束标志。
所有接收到的消息均被认为是数据流的一部分。
S7 200 SMART与之间的TCP通讯可以通过两边调用OUC(开放式用户通讯)指令库中的TCP_CONNECT、TCP_SEND、TCP_RECV、DISCONNECT指令来实现。
图1.开放式用户通讯库开放式用户通信库需要使用 50 个字节的 V 存储器。
开放式的用户通讯连接资源包括8个主动连接和8个被动连接。
只可从主程序或中断例程中调用库函数，但不可同时从这两个程序中调用。
所需条件：1、软件版本：STEP 7-Micro/WIN SMART V2.22、SMART CPU固件版本:V2.23、通讯硬件：TP电缆（以太网电缆）所完成的通讯任务：将作为客户端的PLC（IP地址为192.168.0.101）中VB0-VB3的数据传送到作为服务器端的PLC(IP地址为192.168.0.102）的VB2000-VB2003中。
S7-200 SMART 客户端编程1、设置本机IP地址在客户端设置IP地址为192.168.0.101图2.设置IP地址2、建立TCP连接调用TCP_CONNECT指令建立TCP连接。
设置连接伙伴地址为192.168.0.102，远端端口为2001，本地端口为5000，连接标识ID为1。
利用SM0.0使能Active，设置为主动连接。
图3.调用TCP_CONNECT指令指令的参数输入参数：EN ：使能输入Req：沿触发Active :TURE=主动连接（客户端）FALSE=被动连接（服务器）ConnID：连接ID为连接标识符，可能范围为0-65534。
S7-200(SMART)的自由口通信运用的经历初次试探自由口通信，从PLC读仪表数据开始，当时有一套比较老的设备，仪表是国外的，自定义的协议，国内集成商可能是仪表和接口板卡开发比较熟悉，或许是为了满足客户不同的PLC品牌需求，没有采用PLC和仪表直接通信，而是做了一块接口板，接口板和PLC之间采用数字量模式（对于PLC一侧DI 1 / DO 8+3+1+1)，接口板和仪表之间采用RS232C通信。
PLC8个输出点相当于并口，3个输出点相当于读写参数编号，1个读写指令点，1个高低位指令点。
一同事有点高级语言的底子，用VB作了一个简单的读参数测试，可以接收到消息串。
于是本人饶有兴趣想试试PLC直接和仪表进行通信，翻看仪表的自定义协议，信息帧均是有指定的起始符和结束符，后面没有校验字符，现在回忆当时情况感觉还是有点幸运，如果校验复杂一点，可能就失去了继续深入的耐性了。
对照S7-200的系统手册，看XMT和RCV的指令介绍，当时对于通信指令和中断指令都不甚明了，需要一点点尝试，终于有点眉目，能够成功的读取一个参数，后来在慢慢的加入逻辑，读取多个参数，对于RCV接收机制和指令使用太过生疏，加上对中断也没有深入的概念，容易出现断线且无法恢复，后来逐渐加了一些重发之类的逻辑，形成了一个逻辑繁琐可读性极差的初级版本。
后来有一个需求，有用户使用了多套年岁较高的纺织机械，之前用的是西门子变频器和S7-200，西门子变频器老型号停产，需要更换新的型号，因为是基于通信给定频率，即使是更换西门子的新型号，也需要变动PLC频率给定部分的程序，用户干脆在一台机器上换了富士的变频器，找厂家改动了程序，后来有某国产变频器经销商想说服用户更换他家的变频器，用户答应给试机的机会，不过需要经销商来适配PLC程序，经过辗转，一同学找我给点建议，本人对通信的经验实在是可怜，不敢乱说，只能说程序是可以适配，但水平有限，经验不够，还是另找高手实施。
