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