S7—200系列PLC通信及網絡研究

楊永清

摘要：隨著科學技術的不斷進步，西門子公司生產出了S7-200系列小型可編程序控制器。S7-200系列目前由于其優(yōu)異的表現(xiàn)在各個領域都有著廣泛的應用，文章根據S7-200的工作特點，分析其網絡通信功能，并對其通信能力進行了詳細的研究。最后詳細說明了 S7-200控制技術，并對S7-200的相關應用進行討論。

關鍵詞：S7-200；網絡研究；通信技術

為了更快速高效地進行編程控制，西門子公司研發(fā)出了S7-200系列小型可編程序控制器。目前S7-200系列產品已經研發(fā)至第二代，這種控制器具有結構巧妙、穩(wěn)定性高、運行速度快的特點。第二代在第一代的基礎上進行了優(yōu)化，在CPU方面由CPU212， 214， 215， 216改造為221，222， 224，226。較一代相比，二代與其有著不同的技術特征，可以更加靈活地控制任務。S7-200系列產品根據控制任務的不同特點進行不同功能的擴展系統(tǒng)，使其影響范圍覆蓋面積更廣，甚至可以控制極為復雜的小型控制系統(tǒng)。S7-200系列產品也有著多功能性，可以適應不同的編程語言或者指令集，通過這些指令可以進行復雜任務的編寫。并且S7-200系列還具有極強的通信功能，使用戶之間組網變得更加便捷，更輕松地完成復雜自動化方案程序的編程。

1 S7-200PLC的網絡通信功能

S7-200PLC具有兩個相同的編程口，這兩個編程口均具有相應的PPI通信協(xié)議，并且都可以作為從站接入MPI網，同時CPU可以通過增加EM277 PROFIBUS-DP擴展模塊與現(xiàn)場總線DP進行連接，科學合理地使用RS-485的串行口，可以將以下網絡連接得以實現(xiàn)[1]。

1.1 SIMATICS7-200網絡

運用PPI協(xié)議，將接口進行點對點的對接操作，并且申請由主站發(fā)出，從站進行相應，從站對于信息的處理設置為禁止初始化。然而主站發(fā)出申請或詢問時，從站允許進行相對應的回應。其中，主站可以使用不同型號的CRJ主機，從站為S7-200。若S7-200中CPU允許PPI主站模式，當系統(tǒng)處于RUN模式時，也可以將S7-200作為主站。并且在這種模式下，S7-200可以通過發(fā)送通信指令的方式來獲取其他主站數(shù)據。同時，可以將其作為從站來回應主站發(fā)出的申請以及其他命令。

1.2 自由口模式

運用可供編程的便捷自由通信端口的模式即可稱為自由口模式。在用戶程序中設置任務，使S7-200PLC能夠根據程序任務控制終端裝置、變頻裝置等，使S7-200PLC可以進行更加便捷靈活的通信。

1.3 PROFIBUS-DP網絡

由于僅有一臺CPU215支持DP協(xié)議，因此該服務器智能作為從站，不能作為主站進行使用。提供了S7-200與其之間更加良好的網絡通信功能，并且所有的SIMATIC系統(tǒng)組件可以直接進入快速的現(xiàn)場縱向領域。

1.4 AS-1 網絡

通過合理使用C242-2的通信擴展模塊，可以將其作為4AS-1的網絡主站進行使用。并且由于其所攜帶的傳感設備具有較強適應性，可以和S7-200PLC進行直接連接。因此在通信擴展模塊與S7-200PLC連接成功后，S7-200PLC可以在整個網絡系統(tǒng)中作為主站進行工作。

1.5 以太網絡

首先完成CP243-1模板配置，要求其中以太網木塊配置成服務器端接受所有客戶端的連接請求。其次設置TSAP地址，根據S7-200的槽號自動生成本地TSAP地址，配置地址完成后進入PC Access進行設置，即可實現(xiàn)S7-200以太網絡通信[2]。

2 S7-200PLC的自由口通信模式

2.1 與自由口模式有關的特殊寄存器與相關位

自由口模式由兩個特殊寄存器SMB30和SMB130進行控制，包括配置自由口的通信參數(shù)、奇偶校驗和數(shù)據位等。若PLC主機上有通信端口 1，則使用SMB130寄存器來進行控制。自由口模式下往往存在SMB2在暫態(tài)寄存器，其作用是存在自由通信模式下所接收到的數(shù)據，并將其存儲。

SM3.0是自由口模式中的通信校驗結果標志位，按照SMB30所設置的奇偶校驗方式，將接收到的數(shù)據進行校驗。若在教研過程中出現(xiàn)問題，貝UPLC自動將SM3.0設置為1。若SM3.0=0則表示校驗正確，根據此數(shù)據進行信息取舍。

工作方式標志位為SM0.7， SM0.7可以對CPU工作位置進行設置，當開關處于RUN位置時，可正常進行自由端進口通信。為了使其能夠與其他設備進行正常通信，使開關處于TERM位置時，即可實現(xiàn)。

SM4.5是自由口模式下的發(fā)送空閑標志位，其主要任務為收發(fā)有關指令以及S7-200PLC專門的發(fā)送指令。數(shù)據長度最大要求為225，并且在自由口模式下，PROT指定通信口要求為0。正在發(fā)送信息時SM4.5=0，信息發(fā)送完成后SM4.5=1。由此可以判斷數(shù)據信息是否發(fā)送完畢，并且可以對數(shù)據發(fā)送進行中斷控制[3]。運用RCV TABLE與SMB86?SMB94寄存器進行配合，即可中止信息的發(fā)送或接收。

2.2 S7-200系列PLC的通信中斷

在S7-200系列PLC進行通信工作時，通信端口 0可以通過8號進行接受字符的中斷控制，9號進行發(fā)送字符的中斷控制。并且用戶可以通過ENI指令進行全局中斷，DISI指令禁止所有中斷指令。

3 應用實例

以交通燈為例，介紹S7-200的PLC控制系統(tǒng)設計。交通同部分梯形圖如圖1所示。

運用S7-200PLC系列的CPU226使本交通信號燈系統(tǒng)得以實現(xiàn)，本系統(tǒng)中共包括24個接入點和16個輸出點。根據我國交通法律及對交通信號燈的標準規(guī)則，將PLC控制系統(tǒng)的元件分別設置。再設計時要注意，該系統(tǒng)中存在兩個輸入地址，分別為系統(tǒng)啟動按鈕以及停止按鈕，分為6個輸出地址，分別是交通燈南北方向與東西方向的信號燈。PLC控制系統(tǒng)采用以轉換為中心的順序控制梯形圖的編程方法，將轉換所有的前級步對應的位存儲器的常開觸點與轉換條件對應的觸點串聯(lián)，并且作為所有后續(xù)步對應的位存儲器職位，和所有的前級步對應位存儲器復位的條件。

3.1 PLC通信程序

在進行S7-200PLC與PC機的數(shù)據通信工作中，一般采用自由端口的通信模式。其中波特率設置為9 600 bps，字符為8位，無奇偶校驗。并且采用主從式通信協(xié)議，將PC設為主站，S7-200設為從站[4]。PLC接受指令RCV進行數(shù)據的接受以及中斷，以這種方式為前提，進行SMB87?SMB94的設置，具體程序如下：

MOVB 9， SMB30//通信參數(shù)MOVB 16#170， SMB87//報文接收控制參數(shù)MOVB 16#0A，SMB89 //報文結束字符為0AHMOVW+5， SMW90//空閑線時間為5msMOVB 10， SMB94//接收的最大字符數(shù)為10ATCHINT_0，23//報文接收結束中斷ATCH INT_2，9//發(fā)送結束中斷ENI//允許中斷RCV VB30，0//執(zhí)行接收指令，接收緩沖區(qū)指向VB30。

3.2 上位PC機程序設計

設計PLC，并進行處理。一般傳輸共16位兩個字節(jié)的方式[5]。為了將PC機所接收到的字符進行處理，需要注意將變量中的高低字節(jié)進行交換，使PC機能夠接收到正確的高低字節(jié)。

4 結語

本文以交通燈為例，介紹了S7-200系列PLC通信及網絡應用。S7-200可以實現(xiàn)包括以太網絡，4AS-1網絡等5種網絡的信息傳輸。并且S7-200具有高可靠性、靈活性強、適應性高的特點，得到了廣泛使用。并且由于S7-200系統(tǒng)使通信變得更加便捷，適用性極強，可以根據不同結構的系統(tǒng)進行變化，從而實現(xiàn)對于各種控制系統(tǒng)的全面控制要求。經過研究發(fā)現(xiàn)，S7-200系列PLC具有極高的系統(tǒng)控制程度，極強的實效性，具有較大推廣意義。

[參考文獻]

[1]吳寶春，楊亞寧，孫炎輝，等.基于S7-200SMARTPLC的多步進電機控制系統(tǒng)設計[J].智能計算機與應用，2017（2）：113-115.

[2]廖常初. “S7-200SMARTPLC”講座第8講S7-200SMART與變頻器V20的USS協(xié)議通信[J].電世界，2016（1）：42-45.

[3]沃玉報，王玉明.S7-200PLC自由口通信在監(jiān)控系統(tǒng)的應用[J].水利建設與管理，2016（1）：65-68.

[4]屈國園，丁洪旗.基于MCGS觸摸屏和S7-200PLC的換熱站控制系統(tǒng)設計[J].電工技術，2016（4）：4-5.

[5]王浩，王芹.基于S7-200SMARTPLC兩軸系統(tǒng)伺服控制的實現(xiàn)[J].電氣技術，2016（5）：85-90.