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PC和PLC自由口通信在数码显示中的应用

1 引言

　　随着可编程控制器（plc）技术的迅速发展，plc以其通用性强、可靠性高、抗干扰能力强、控制系统结构简单、编程方便及易于使用等优点，在我国各个厂业控制领域中得到了越来越广泛的应用，在计算机控制系统中占有着重要的地位，为实现工业生产过程自动化、改善控制系统品质、提高企业经济效益起着积极的作用。

　　西门子公司生产的s7-200系列小型plc，以其功能强大，使用稳定且而在中国市场上占有很重要的地位，深得用户的喜爱。其内部集成的通信接口为用户提供了强大的通信功能，根据不同的协议通过接口使得plc可与不同的设备进行通信并组成网络，实现数据传送及控制等功能。s7-200系列plc支持多种通信协议，其中包括西门子产品之间所使用的ppi协议，用于多机之间通信的mpi协议，和变频器之间通信的uss协议，以及用户可以白行开发的白由口协议。尤其是自由口协议，它为用户在使用时，提供了很多方便之处。

2 系统硬件配置

　　本系统主要上位机、下位机、打印机和电气控制柜等组成。系统采用一台x86兼容电脑作为上位机，其配置如下：操作系统是bbbbbbsxp专业版；处理器是英特尔celeron 2.40ghz;内存是ddr4001g；硬盘是希捷80g；显示器：三星纯平17英寸；光驱是三星cd-rom。系统还采用s7-200系列plc作为下位机，中央处理单元为西门子公司推的plc采用s7-200系列cpu226，该cpu在本机体中集成了2个rs-485通讯口，其，能满足本系统的所有要求。

　　考虑到上位机的串行通信协议为rs-232标准，而西门子s7-200plc的串行通信协议为rs-485标准，因此可以采用具有rs-232／rs485转换功能的pc／ppi电缆将其连接起来，便可实现上下位机之间的串行通信的协议转换，其硬件连接如图1所示。

3 系统控制任务

　　3.1 上位机控制任务

　　（1）控制要求描述：a、b、c、d、e、f、g、h是组成0到9数字的八组数码信号灯，数码显示plc控制的任务是首先八组数码信号灯依次亮，每组灯只亮一次，亮后熄灭，接着下一组亮，如此循环直至八组灯亮完，然后依次显示由八组数码信号灯组成的0到9数字，显示9后，八组数码信号灯依次亮，循环下去，示意如下：

　      a→b→c→d→e→f→g→h→abcdef→bc→abdeg→abcdg→

bcfg→acdfg→acdefg→abc→abcdefg→abcdfg→a→b→c……

　　（2）i/o分配：根据上位机控制任务，对plc的输入输出端口分配如表1所示

设备或生产线中人机界面的应用。WinCC flexible软件包括一系列执行各种组态任务的编辑器和工具。可使用多种便捷的功能来组态显示画面，例如缩放、旋转和对齐等功能。在 WinCCflexible中，您可根据需要设置自己的工作环境。在组态工程时，组态任务对应的工作窗口会出现在显示器上，包括：

　　1、项目窗口：显示项目结构（项目树），进行项目管理

　　2、工具箱窗口：包含丰富的对象库

　　3、 对象窗口：显示已创建对象，并可以通过拖放操作复制到画面中

　　4、 工作区：编辑、组态画面和对象

　　5、属性窗口：编辑从工作区域中选取的对象属性

　　变量管理

　　拥有*的变量管理器，可以集中管理项目中的所有变量

　　1、查阅、检索变量更方便，可使用变量名称来标识 PLC 变量

　　2、通过拖放操作，批量创建名称、类型及地址满足一定关系的变量

　　3、快速修改多个变量的类型、地址或名称等属性

　　报警管理

　　报警管理器支持各种类型的报警：

　　1、可以自定义报警类别? 支持模拟量及数字量报警

　　2、可以自定义报警组，相同组的报警可以同时被确认

　　3、支持报警事件函数包含功能完善的报警显示控件，支持外观自定义

　　丰富的画面对象库

　　1、基本对象库—开关、按钮和图形等

　　2、增强对象库—显示配方、趋势图等? 丰富的符号库

　　丰富的动画效果简单的生成方式

　　1、通过设置对象属性生成动画? 支持函数设定动画路径方式

　　2、支持通过变量控制对象组生成动画

　　高效、智能的组态方式

　　1、通过拖拽方式自动创建变量的显示对象及画面的切换按钮

　　2、支持画面对象的自动排列功能

　　3、支持用户自定义对象库

　　4、支持向导式快速工程组态

　　多语言组态

　　1、支持 32 种语言，其中 5 种可以在线转换

　　2、支持多语言显示，无需重新设计画面

　　3、内置系统字典和用户字典功能，支持画面自动翻译

　　4、*的项目文本导入/导出功能，提高并优化工程组态效率

程序和注释

在程序起始部分，程序检查是否必须激活互锁电路。互锁电路防比电动机误起动，或者按错误方向起动。只有当所有点动开关都没有动作(位于起始状态)或者等待时问溢出时，互锁才清除，即M2.0被置成逻辑0.

如果电动机断路器(输入点10.3)没有动作，停机点动开关(输入点10.2)也没有动作(这两个触点都是常闭触点);并且状态位M1门没有被设置成顺时针旋转标志，则使能位M2.1被置为逻辑1。电动机才有可能逆时针旋转。代表逆时针旋转的状态位是M1.0。用类似方法可得到顺时针方向旋转的起动条件。

当点动起动开关(1e和Ri)这一动作，并且互锁位和状态位都没有被设置成相反的旋转方向时，电动止起动。即相关的输出位和状态位被置位，状态位的作用是使输出能够自保。电动止逆时针方向旋转起动器由输出点Q0.0控制。电动机顺时针方向旋转起动器由输出点Q0.1控制。

除此外，另有一组信号灯指示电动机当前的运行状态;逆时针方向旋转指示灯(Le)与输出点00.4相连;顺时针方向旋转指示灯(Ri)与输出点00.3相连;关电机指示灯(OFF)与输出点00.2相连。

当电动机被停机时，"ED"的下降沿将辅助存储位M2.3置为1，进入停机模式。当M2.3被置位时，限制电动机再次起动的定时器开始计时，该定时器的预置时问是5秒(500X10ms)，经过5秒钟后，内部存储器位M2.3被复位。在这段强制等待时问内与输出点Q0.5相连的信号灯(Wait)闪烁。如果状态位都没有被置位，则点亮与输出点00.2相连的停止状态指示灯(OFF)。

该程序的长度为61个字

编程完成采样工作，要求每10ms采样一次。

分析：完成每10ms采样一次，需用定时中断，查表1可知，定时中断0的中断事件号为10。因此在主程序中将采样周期（10ms）即定时中断的时间间隔写入定时中断0的特殊存储器SMB34，并将中断事件10和INT-0连接，全局开中断。在中断程序0中，将模拟量输入信号读入，程序如图下图所示。 

在这个例子中连接了三台SIMATIC S7-214CPU。工作站0被称为主工作站(Master)与工作站1和2相连，而工作站1和2被称为从工作站(Slave)。主工作站轮流发送四个字节的输出数据到每个从工作站。随之每个从工作站响应产生四个字节的输入数据。自由通信口模式(FreeportMode)被用来进行数据传输。

配备2个存储缓冲区，一个用作远程输入，另一个用作远程输出。发送的输出数据可从发送缓冲区获取，该数据是从输出缓冲区移到发送缓冲区的两个字长度的值。发送后，主工作站接收从工作站的响应，并且将数据存储在接收缓冲区。

硬件要求

如要实现该程序的功能，你需要:

    2台以上SIMATICS7-212或S7-214

    1根9芯电缆连接线

如果使用2台以上PLC(多于1台从工作台)，则另需一台网络连接器。

主工作站程序结构

Main  主程序

SBR0  选择PPI通信或Freeport(自山通信u)通信

INT0  接收定时器中断程序

INT1  发送定时器中断程序

INT10  在发送完输出数据后的发送中断程序

INT11  接收信息*个字符的中断程序

INT12  接收输入数据的中断程序

INT13  接收FCS字符的中断程序

INT14  静比线接收器中断程序

主工作站程序和注解

主工作台用于远程I/O的程序长度为191个字

在梯形图编辑窗口中，梯形图程序被划分成若干个网络，一个网络中只能有一个独立电路块。如果一个网络中有两个独立电路块，在编译时输出窗口将显示“1个错误"，待错误修正后方可继续。可以对网络中的程序或者某个编程元件进行编辑，执行删除、复制或粘贴操作