金昌西门子PLC代理商

1 引言
      PLC因为稳定可靠、结构紧凑、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面、泛的通用工业控制装置，成为现代工业自动化控制的主要支柱之一[1]。而单片机因为成本低廉，使用灵活，功能多样，在自动化领域应用及其广泛，往往在一个控制系统中可能会出现单片机和PLC共存的情况，如果使二者互相联系，互相通信，具有非常重要的现实意义。
2 硬件以及通讯原理分析
      西门子S7-200系列PLC拥有RS-485串行口，所以要使MCS51单片机与S7-PLC进行通讯，可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通过MCS-51的串行口与MAX485芯片相接，然后与S7-200 PLC的RS-485口进行通讯，其硬件连接如图1所示。
      S7-200 PLC是串行通讯方式最为丰富的小型PLC，支持多种通信协议，如点对点接口协议（PPI协议）、多点接口协议（MPI协议）和PROFIBUS协议以及自由通信协议等。其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备，使用起来非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。
      在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用户来控制，通过梯形图程序以及和单片机的汇编语言进行配合，来使用完成中断、字符接收中断、发送完成中断等，通信协议由用户控制。这时单片机处于主机状态，由单片机主动发送握手信号，PLC接到信号后被动反馈信息即可。

图1 MCS-51单片机与S7-200的硬件接线图

3 通信系统设计
3.1 通信协议设计
定义根据经验和有关参考资料，定义协议结构和参数。
（1）通信波特率为9.6kbps，无校验，8个数据位，1个可编程位，1位起始位，1位停止位。
（2）定义通信协议的数据流结构的格式为起始码、命令码、元件首址、字节数、数据块、BCC校验码和结束码。
● 起始码：表示单片机与PLC开始发送数据，是数据流第一个字符，告诉PLC开始进行通信了，可以用00H表示
● 命令码：表示单片机对PLC的各种操作：
40H：读取目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；
41H：修改目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；
42H：强制目标单元为ON；
43H：强制目标单元为OFF；
● 元件首址：表示PLC内部的元件类型以及寄存器的地址（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；
● 字节数：从元件首地址起，读取或写入PLC元件的数据个数数据块：准备读取或者写入PLC的数据或状态；
● 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，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
● 结束码：结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为FFH，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收针对该PLC的指令。

3.2 通信程序的实现
（1）单片机端程序的实现。单片机在主程序中初始化，采用串行口工作方式3[2]，波特率为9.6kbps，采用单片机作为主机，向PLC进行呼叫，定期读取数据或者写入数据，其程序流程图参见图2。

图2 单片机端通讯程序流程图

（2）PLC端程序流程图的实现。PLC端作为从机，采用梯形图或者STL编程，主要是先设置通讯协议，然后按照协议把采集到的数据进行处理，再发送给主机单片机，其具体的程序流程图如图3所示。

图3 PLC端通讯程序流程图

4 结束语
      本文利用单片机与PLC的串行通信方法，成功的应用于多个项目中，实际表明该方法简单可靠，成本低，而且易于扩充经济实用的其它功能，如A/D、D/A等功能，取得了较好的社会效益和经济效益

CPU设计

模式选择器有：MRES=模块复位功能；STOP=停止模式，程序不执行；RUN=程序执行，编程器只读操作；RUN-P=程序执行，编程器可读写操作。

状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5 V DC电压指示；FRCE=表示至少有一个输入或输出被强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。

MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。

S7-400

同300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。哦，它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。

编程设备

编程设备主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成装有编程软件的手提电脑；也可以直接用安装有STEP7（SIEMENS的编程软件）的PC来完成。而实现通讯（要编程首先要和PLC的CPU通讯上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上装CP5611卡——上面有MPI口，可用电缆直接连接。2.加个PC适配器，把MPI口转换成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡，使它具有以太网口。
一个工程的建立
项目管理
每个自动化过程都是由许多较小的部分和子过程组成，所以工程建立的第一个任务是分解子任务。而每个子任务定义了自动化系统要完成的硬件和软件要求。其中硬件包括输入/输出数目和类型，对应模块序号和类型，所用机架号，CPU型号和容量，HMI（人机界面）系统，网络系统。软件方面主要是程序结构，自动化过程中的数据管理，组态数据、通讯数据及程序和项目文档。在SIEMENS的S7中，上述工作都在项目管理（SIMATIC 管理器），包括必须的硬件（+组态），网络（+组态），所有程序和自动化解决方案的数据管理。   F1在线帮助。
SIMATIC管理器管理STEP 7项目，编写 STEP 7用户程序的工具，有梯形图LAD，语句表STL，和功能块图FBD，编程语言。利用编程器或外部编程器可以把用户程序保存到EPROM卡上。
SIMATIC管理器是一个在线/离线编辑S7对象的图形化用户界面，这些对象包括项目、用户程序、快、硬件站和工具。此管理器的用户界面中工具条和bbbbbbS差不多，就是多了几个PLC菜单——显示访问节点、存储器卡、下载、仿真模块。
注：：由于目前主流系统是S7-300，所以下面的操作基本以S7-300为主，而实际过程由于配置的不同可能会有所不同。
STEP 7项目结构：项目中，数据以对象形式存储，按树型结构组织。
第一级：包含项目图表，每个项目代表和项目存储有关的一个数据结构。
第二级：站（如S7-300）用于存放硬件组态和模块参数等信息，站是组态硬件的起点。
S7程序文件夹是编写程序的起点，所有S7系列的软件均放在S7程序文件夹下，它包含程序块文件和源文件夹。
SIMATIC的网络图表（MPI、PROFIBUS、工业以太网）
第三级和其他级：和上级对象类型有关。
编程器可离线/在线查看项目——OFFLINE：编程器硬盘上的内容；ONLINE：通过网线从PLC读到的内容。
菜单选项： 在OPTIONS-CUSTOMIZE  设置语言、助记符、常用特性（存储位置、系统信息显示）。
创建一个项目：FILE  NEW  NEW PROJECT
插入 S7程序块：INSERT  PROGRAM S7 PROGRAM
插入 S7 块： INSERT S7 BLOCK 然后可选：1：组织块（OB）被操作系统调用，他们是操作系统和用户程序的接口。 2：功能FC和功能块FB是实际的用户程序利用他们可以 把复杂的程序分解成小的，易于调试的单元。3：数据块存储用户的数据。选择所需块类型后，会打开一个属性对话框，其中可输入块序号和要使用的编程语言，及其他设置。
补充一下：
1、内存总清——MRES=MEMORY RESET，经过MRES的模块相当于一个新模块，所以请务必谨慎。方法是：放在MRES足够时间，到STOP指示灯闪2下；弹回到STOP再迅速放到MRES，此时STOP快速闪6下——内存清空，将删除所有用户程序数据，硬件测试和初始化，如果此时装有EPROM卡，把卡内容COPY到内部RAM区。
2、SIEMENS的信号模块（SM）结构设计，接线非常方便，更换摸板无需接线（可拔下来）。固定方式有弹簧和螺钉连接两种。
3、对于软件的授权：在光盘安装后以后，一定要用软盘（权盘）授权，对于重装系统或软件的，一定要先"收回“权到软盘以后，才进行，以便重装以后再次授权，否则只能联系西门子了。

硬件组态和存储器概念