西門子S7-1500 PLC串行通信的應(yīng)用

沈盛陽，徐 凱，唐 堅

(揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000)

當(dāng)前的沖壓現(xiàn)場，智能化儀表的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)場管理的上位機往往需要讀取這些儀表的實時數(shù)據(jù)，以便進一步的監(jiān)控，很多智能儀表由于成本的因素，更多的選擇開放程度高的串行通信。西門子的S7-1500PLC由于其強大的運算控制能力，成為沖壓設(shè)備電氣控制的首選，那么研究二者之間的串行通信就顯得很有必要。

1 TIA博途軟件

TIA博途軟件是西門子公司近期發(fā)布的一款全新的集成自動化軟件，將其全部自動化組態(tài)設(shè)計工具完美地整合在一個開發(fā)環(huán)境之中，提供了一個統(tǒng)一的工程開發(fā)平臺。TIA博途軟件包含STEP7、WinCC、Startdrive和SCOUT四個組件，本文主要介紹STEP7的運用。需要注意的是，在安裝TIA博途軟件V14以上版本時，推薦使用Windows 7 64位操作系統(tǒng)。

2 串行通信

串行通信主要用于連接電力表、掃描儀、閱讀器等帶有串行通信接口的設(shè)備，本文中涉及到的MODBUS RTU就屬于串行通信的范疇。西門子的S7-1500 PLC的串行通信接口有RS-232、RS-422/485兩種類型。RS-232接口的最大通訊距離為15m，為9針串行接口，且只能連接單個設(shè)備。RS-422/485的接口最大通信距離為1200m，為15針串行接口，可以連接多個設(shè)備?？稍赥IA博途軟件中對RS-422/485串行接口的配置，選擇該口作為RS-422接口或者RS-485接口使用。其中RS-422為4線全雙工模式，RS-485為2線制半雙工模式。

3 組態(tài)配置

3.1 硬件配置

本文以S7-1500的CPU1511-1PN和CM PtP RS422/485 HF為例進行配置，具體型號見表1。

表1 硬件配置

硬件配置完畢后，按照圖1所示接線，注意，15針連接頭引腳4接從站端的低電平端子，引腳11接從站端的高電平端子。如果連接的電纜（雙絞線）長度超過50m,則需要在接收端焊一個330Ω的終端電阻。

3.2 程序?qū)嵗?/h3>

圖1 硬件接線

在TIA博途軟件的STEP7的組件中調(diào)用函數(shù)Modbus_Comm_Load，來初始化串口參數(shù)，程序如圖2所示。具體的參數(shù)說明，REQ：出現(xiàn)上升沿時，進行端口初始化，將接口參數(shù)寫入到模塊中；PORT：通信模塊的硬件標(biāo)識符，安裝組態(tài)完CM PtP RS422/485 HF模塊后，便可在機架上設(shè)備組態(tài)的“硬件ID”找到端口值；BAUD：選擇數(shù)據(jù)傳輸速率，本例中選擇默認(rèn)值（9600）；PARITY: 選擇奇偶校驗，0—無，1—奇校驗，2—偶校驗，本例中選擇默認(rèn)值（0）；FLOW_CTRL：選擇流控制，本例中選擇默認(rèn)值（0）；RTS_ON_DLY：RTS接通延遲選擇，本例中選擇默認(rèn)值（0）；RTS_OFF_DLY：RTS關(guān)斷延遲選擇，本例中選擇默認(rèn)值（0）；RESP_TO：響應(yīng)超時，本例中選擇默認(rèn)值（1000）；MB_DB：對函數(shù) Modbus_Master背景數(shù)據(jù)塊的引用，用于將初始化的結(jié)果與MODBUS主站進行關(guān)聯(lián)，參數(shù)為背景數(shù)據(jù)塊中的靜態(tài)變態(tài)MB_DB；DONE：如果上一個請求完成并沒有錯誤，那么本例中的M3000.0輸出為高電平“1”，并保持一個周期。ERROR：如果上一個請求出錯，那么本例中的M3000.1輸出為高電平“1”，并保持一個周期。STATUS：錯誤代碼，如果有錯誤存儲在本例中的MW4000。最后，需要在在該數(shù)據(jù)背景塊的靜態(tài)變量中，將MODE參數(shù)設(shè)為4，表示使用半雙工（RS-485）二線制模式。

接著，繼續(xù)調(diào)用函數(shù)Modbus_Master，讀取從站的數(shù)據(jù)，如圖3所示。具體參數(shù)說明，REQ:發(fā)送請求，該參數(shù)為高電平信號“1”時，啟動該模塊，這里要注意，因為RS-485為半雙工機制，如果讀取多個從站參數(shù)時，應(yīng)該編寫一段輪詢程序，輪流啟動函數(shù)Modbus_Master，這樣不會有沖突；MB_ADDR：讀取從站的地址，本例中設(shè)定為2；MODE：0—讀取，1—寫入，本例只讀取從站的參數(shù)，故設(shè)定為0；DATA_ADDR：從站保持寄存器的首地址，根據(jù)西門子MODBUS RTU通訊模式對應(yīng)的功能碼及地址，這里設(shè)為40001；DATA_LEN：從站保持寄存器的數(shù)據(jù)長度，因為本例需要讀取6個字。這里就設(shè)定為6；DA-TA_PTR：指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針，該緩沖區(qū)用于存儲MODBUS從站讀取的數(shù)據(jù)，本例將地址為2的電子凸輪40001-40006數(shù)據(jù)區(qū)域讀出，存放在PLC的DB15.DBW30-DB15.DBW35中。其余參數(shù)的含義與上文函數(shù)Modbus_Comm_Load的一致，就不再贅述。

圖2 主站MODBUS通信模塊參數(shù)初始化

圖3 主站通信程序

將編譯好的程序下載到PLC后，監(jiān)控相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，就會看到我們需要的從站數(shù)據(jù)已經(jīng)讀取到PLC上。

4 結(jié)論

本文所述的西門子S7-1500串行通信的應(yīng)用對壓機的智能制造有很大的提升，不僅能提高生產(chǎn)效率，也能滿足客戶數(shù)據(jù)采集的要求，集合MES系統(tǒng)，進一步夯實了“智能化、無人化”車間的基礎(chǔ)。