北京西门子S7-1200PLC模块代理经销商

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工业网络中大多采用串行通信方式在设备或网络之间传送数据，常用的有以下几种串行通信接口：

    (1) RS232接口。

    RS232接口是计算机普遍配备的接口，采用按位串行的方式，单端发送、单端接收，数据传送速率低，抗*力差，传送的波特率为300、600、1200、2400、4800、9600、19200等。适用于通信距离近、传送速率和环境要求不高的场合。

    (2) RS485接口。

    RS485接口的传输线采用差动接收和差动发送的方式传送数据，有较高的通信速率（波特率可达10M以上）和较强的抗*力，输出阻抗低，并且无接地回路。用这种接口适合远距离传输，是工厂中应用多的一种接口。

    (3) RS422接口。

    RS422接口传输线也采用差动接收和差动发送的方式传送数据，也有较高的通信速率（波特率可达10M以上）和较强的抗*力，适合远距离传输，工厂中应用较广。
   异步传送以字符为单位一个个地接收和发送，字符开始和结束标志分别用冗余的开始位和停止位实现。通信的设备之间必须有两项约定：相同的传送字符数据格式和*的传送速率。

    (1)传送字符数据格式。

    异步串行通信中，以字符为单位传送数据。如图9.4所示，这是一个7位字符传送格式。

    每个字符的组成格式为：首先是一位起始位标志字符的开始，紧跟着是字符数据（数据有效位可以是5～8位），随后是奇偶校验位（根据需要可选），后是一位或多位停止位。这种串行传送的数据加上起始位和停止位就构成了串行字符传送格式。

    在进行异步传送时，字符间隔长短不定，在停止后可以加空闲位，空闲位用高电位表示，用于等待下一个字符的传送。接收和发送可以随时或间断进行，不受时间限制。图9.4所示的传输过程中两个字符之间有两个空闲位。

    (2)波特率。

    波特率(Baud Rate)是衡量数据传送速率的指标，它要求发送设备和接收设备都必须以相同的数据传送速率工作。

    波特率的单位是“波特”，即每秒钟传送的二进制的位数。例如，数据传送的速率为每秒钟120字符，而每个字符假如为10位，则传送的波特率为：

    120字符／秒×10位／字符=1200位／秒=1200波特

    衡量数据传送速率有时也可用每一位传送的时间Td来表示。Td就等于波特率的倒数。在上例中：

    Td=1/1200=0.833ms

    实际应用中，可编程序控制器PLC主机与扩展模块之间要进行信息交换，PLC主机与其他主机或其他设备之间也经常要进行信息交换，所有这些信息交换都称为通信。

    有两种基本的通信方式：并行通信方式和串行通信方式。

    (1)并行通信。

    并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。

    并行接口基本的特点是在多根数据线上以数据字节为单位与I/O设备或被控对象传送信息。通信时，数据在发送设备和接收设备之间的多条传输线上同时传送，如图9.1所示。

    图9.1    并行通信

    并行通信的特点是：传送速率快，但硬件代价高，不宜于远距离通信。

    (2)串行通信。

    串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间或多台可编程序控制器之间的数据传送。

    串行通信一般采用脉冲信号，传送时，数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位的传送，例如，由设备1向设备2传送一个8位数据10110011，则传送方式分为8个位时间。

    串行通信的特点是：传送速度慢，但节省传输线，可以大大降低通信成本，适合远距离、低速率的数据传送。

    (3)串行通信分类。

    ■  按时钟

    串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。

    同步传送：传送数据不需要增加冗余的标志位，有利于提高传送速率，但要求有统一的时钟信号来实现发送端和接收端之间的严格同步，而且对同步时钟信号的相位*性要求非常严格。因此，这种方式硬件设备复杂。限制了不同速度的设备之间的信息传递。

    异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现。

    在可编程序控制器与其他设备之间进行串行通信时，大多采用异步通信方式。

    ■  按方向

    串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工3种方式，分别如图9.3中的(a)、(b)和(c)所示。

    单工：传输线只有一条，数据只能按固定的单方向传送(如图9.3(a)所示）。

    半双工：传输线只有一条，数据可沿两个方向传送，但不是同时进行。在任一时刻，数据只能沿一个方向传送。因此，双向传送时速度较低(如图9.3(b)所示）。

    全双工：有两条传输线。两设备可以同时接收和发送数据，数据传送快(如图9.3(c)所示）。
程序中的逻辑错误往往需要通过对程序的跟踪调试查找。STEP 7提供了程序状态检测和跟踪调试的功能。在PLC运行程序的过程中，通过STEP 7程序编辑器窗口，单击工具栏按钮，即可进入监视状态。对于不同语言编写的程序，其监视界面也不同。在LAD程序中，监视界面下会显示信号流的状态和变量值。如图1-99所示，处于有效状态的元件显示为绿色实线，处于无效状态的元件显示为蓝色虚线，在变量位置处会显示该变量的当前值。也可以在STL程序中监视CPU内部信息。可显示的信息包括以下内容：状态位(STA)、逻辑操作结果(RLO)、标准状态即累加器1 (STANDARD)、地址寄存器1(AR1)、地址寄存器2( AR2)、累加器2(ACCU2)、数据块寄存器1(DB1)、数据块寄存器2(DB2)、间接寻址存储器(indirect)、状态字(status word)。上述信息显示在程序编辑窗口右侧的监视窗口中，每条STL语句都对应一条监视信息，以显示每条语句执行后的状态。用户可以通过在显示信息的标题栏上单击右键，由快捷菜单Hide和Show选项可以对上面列出的信息是否显示作出选择。如果仅是调试程序，也可将程序下载到PLCSIM中。此时，可以不要硬件组态。下载前，单击SIMATIC Manager窗口的工具图标，打开PLCSIM，设置CPU为停止模式。

    STEP 7采用的是较为抽象的结构化编程体系，只有理解了其原理，才能真正理解这种结构化的编程方法。在STEP 7中安装了很多示例项目，这些示例是帮助初学者学习、深入领会和掌握整体系统结构的非常好的材料。可通过SIMATIC Manager，单击菜单工具，在Sample projects选项卡中选择，如选ZEn01_01_STEP_STL_1-9，按OK键可以打开这个示例项目。
  ①创建FC1和FC2。进入STEP 7程序电动机的正反转控制的Blocks，在右边工作区空白处点击鼠标右键，执行命令Insert→New Object→Function,定义FC1后，点击OK，即在Blocks工作区创建了程序FC1，用同样的方法可以创建FC2。双击打开FC1，即可编写程序。

    ②在FC1中编写电动机的模式选择程序。在I0.1上升沿使系统启动（Q4. 1=“ON”）；I0.2闭合使系统停止（Q4.1=“OFF”）。通过开关I0.3可以选择手动或自动模式，I0.3=0，选择手动模式（Q4.2=“ON”）；I0.3 =1，选择自动模式（Q4.3 =“ON”）。选择操作模式后要用自动复位按钮I0.4应答。改变模式或系统停止时，之前选择的模式必须取消。梯形图如图1-96所示。在梯形图上可以显示地址及符号地址，路径是在LAD/STL/FBD窗口中，选择Options→Customize…→View，用“√”标记Symbol informat with text。也可以仅显示符号地址（如图1-96、1-97所示），方法是：用“√”标记Symblicrep resentation, 而Symbol in format with text不标记“√”。

    ③在FC2中编写电动机控制程序。先编写点动控制程序。点动控制只能在手动模式(Q412=“ON”)时操作。I0.5使电动机正转右行；I0.6使电动机反转左行。用按钮实现电动机的互锁，程序见图1-97中的Network1和Network2。

    再编写自动控制程序。自动控制在自动模式（Q4.3=“ON”）下操作。I1.1使启动电动机正转右行，至右限位行程开关I1.2闭合时停；延时5s（用延时接通定时器T12计时），自动左行，至左限位行程开关I1.3闭合时停；延时8s（用延时接通定时器T13计时），又自动右行。如此自动往返，直到按下停止按钮I1.0或自动模式取消(Q4.3=“OFF”)。自动控制程序见图1-97中Network3到Network6。为了避免双线圈输出造成系统逻辑运算错误，电动机分别用右行点动和自动位存储器M11.1和M11.3控制，后合并到Network7控制电动机右行接触器。电动机左行接触器也做同样处理。

    ④在OB1中调用FC1和FC2并下载程序。双击打开OB1的编程窗口，点击图标可以增加一个新的网络。编程窗口右边的元件窗口可以选择位逻辑指令、程序控制指令、定时器、计数器、数据处理和运算指令、功能和功能块指令等，本例只需要调用FC1和FC2。点开FC Blocks前面的“+”号，显示FC1和FC2。双击或拖曳图标FC1到Networkl的横线上即可，用同样方法调用FC2，后得到的梯形图如图1-98所示。保存OB1后，关闭LAD/STL/FBD窗口。选中所有的程序以及系统数据包(system data)，点击执行程序的下载。

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