詳細介紹S7-200SMART的自由口通信

學習S7-200 SMART時了解到，基于RS485接口可實現(xiàn)一下幾種通信：

1）modbus RTU通信

2）PPI協(xié)議通信

3）USS協(xié)議通信

4）自由口通信

何為自由口通信呢？

前三種通信必須要PLC和與其通信的設(shè)備支持相同的通信協(xié)議，如果兩者之間沒有共同的通信協(xié)議則需要用到自由口通信。自由口通信也稱無協(xié)議通信，需要根據(jù)對方設(shè)備的通信數(shù)據(jù)格式編寫一個臨時協(xié)議，不僅需要編程人員學會如何編寫程序，還需要了解對方的通信數(shù)據(jù)格式，所以對編程人員要求較高，隨著標準協(xié)議（modbus，USS等）普及，自由口應(yīng)用越來越少，但是對于一下小的設(shè)備如掃碼槍等，并沒有集成標準通信協(xié)議，所以只能選用自由口通信，Moubus和USS其實是自由口的一個特例。很多人碰到自由口通信就手足無措了，其實只要掌握規(guī)律，自由口通信不一定很難。為此我總結(jié)了自由口通信的基本步驟：

1）讀懂對方的數(shù)據(jù)格式。

串行通信中，數(shù)據(jù)是一位一位的進行發(fā)送，也就是0和1。為了能夠準確的將數(shù)據(jù)發(fā)送過去，往往會加上1個起始位，1個校驗位，1個停止位（無校驗是為2個停止位）如圖1-1所示。

圖1-1

我們就以Modbus RTU為例詳細看一下串口通信中數(shù)據(jù)是如何發(fā)送和就收的。

ModbusRTU代碼系統(tǒng)如下：

·1個起始位。

·7或8個數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送。

·1個奇偶校驗位，設(shè)成無校驗則沒有。

·1個停止位（有校驗時），2個Bit（無校驗時）。

數(shù)據(jù)格式的描述如下表：

11-bit字符幀（BITl-BIT8為數(shù)據(jù)位）：

10-bit字符幀（BITl-BIT7為數(shù)據(jù)位）：

通信中要保證通信雙方要有相同的波特率，數(shù)據(jù)格式，奇偶校驗位。

波特率：通信速度，每秒中發(fā)送的位的個數(shù)，單位為Bit/S或bps。

奇偶檢驗：偶校驗的含義：在數(shù)據(jù)傳輸前附加一位偶校驗位，用來表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，為偶數(shù)時，校驗位置為“0”，否則置為“1”用以保持數(shù)據(jù)的奇偶性不變。奇校驗的含義：在數(shù)據(jù)傳輸前附加一位奇校驗位，用來表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，為奇數(shù)時，校驗位置為“0”，否則置為“1”用以保持數(shù)據(jù)的奇偶性不變。

一個字符幀中，真正起作用的是數(shù)據(jù)位。起始位、檢驗位和停止位的加入只是為了將數(shù)據(jù)位正確地傳輸?shù)綄Ψ皆O(shè)備。在實際應(yīng)用時一定要將主站和從站數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、停止位設(shè)為一致。

在通信過程中一個完整的通信報文包括多個數(shù)據(jù)幀，一般包含地址幀、功能碼幀、數(shù)據(jù)幀、檢驗幀。在Modbus RTU中，一個報文發(fā)送完成之后會保持3.5個字節(jié)的靜默時間，再發(fā)送下一個報文，如圖1-2所示。

圖1-2

地址幀：指示從站的站號，以十六進制表示，如01H。

功能碼幀：指示操作是讀還是寫，03H為讀，06H為寫操作。

數(shù)據(jù)幀：包含要讀寫的從站參數(shù)起始地址、個數(shù)及數(shù)值，數(shù)據(jù)幀在發(fā)送的時候每個字包含兩個8位字符，先發(fā)高8位后發(fā)低8位。

校驗幀：CRC校驗值，也拆分成兩個字節(jié)，先發(fā)低字節(jié)后發(fā)高字節(jié)。校驗幀的原理是將將所有數(shù)據(jù)幀進行CRC運算，算出一個檢驗值，加在數(shù)據(jù)幀后面一起發(fā)送過去，從站設(shè)備接收到數(shù)據(jù)后再進行一次運算，將運算的檢驗值和接收的值進行比較，如果不一致則說明數(shù)據(jù)發(fā)送出錯。

例如：從01H號站變頻器，讀取從0004H地址開始的2個數(shù)據(jù)的值。

發(fā)送報文：01H（地址幀），03H（功能碼幀），00H（起始地址高位），04H（起始地址低位），00H（數(shù)據(jù)個數(shù)高位），02H（數(shù)據(jù)個數(shù)低位），85H（CRC低位），CAH（CRC高位）

例如：將5000（1388H）寫到從站地址02H變頻器的0004H地址中。

發(fā)送報文：02H，06H，00H，04H，13H，88H，C5H,6EH

了解了通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，接下來就是編寫自由口通信程序:，下面就以通過自由口通信控制英威騰變頻器啟停為例講解程序的編寫。

歸納總結(jié)了一下分為以下幾步：

1）定義通信端口。

SMB30和SMB130分別為端口0和1的控制字節(jié)，提供了波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和通信協(xié)議的選擇，如圖1-3所示。

圖1-3

利用字節(jié)傳送指令將分析所得的控制字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到SMB30或SMB130中，如圖1-4所示。

圖1-4

往SMB30中寫入2#01001001，則定義端口0為自由協(xié)議，波特率9600，8位數(shù)據(jù)位,偶校驗。

2）按照發(fā)送指令XMT的緩沖區(qū)格式定義發(fā)送數(shù)據(jù)報文。

圖1-5

圖1-5中TBL（VB0）為發(fā)送緩沖區(qū)起始地址，格式為：

VB0：發(fā)送字節(jié)總數(shù)。

VB1：報文第一幀，即地址幀，16#01

VB2：功能碼幀，寫16#06。

VB3：通信地址高位，控制啟停地址為16#2000，高位為16#20。

VB4:通信地址低位，16#00。

VB5：寫入數(shù)值高位，16#00（寫入16#0001正轉(zhuǎn)，16#0002反轉(zhuǎn)，16#0005停止）。

VB6：寫入數(shù)值低位，16#01。

VB7：CRC校驗碼低位，16#43。

VB8：CRC校驗碼高位，16#CA。（校驗碼為16#CA43）

程序如圖1-6所示，此處用到一個CRC算法程序，

圖1-6

3）觸發(fā)發(fā)送指令XMT，如圖1-7所示。

圖1-7

3）接收數(shù)據(jù)，接收有兩種方式，一是利用RCV指令接收，應(yīng)用較為復(fù)雜，此處不介紹；一是利用SMB2緩沖地址接收，因為端口0接收到一個字符會觸發(fā)8號中斷，并將其存放于SMB2中，通常利用8號事件觸發(fā)中斷，在中斷中將SMB2的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其它地址，否則下一數(shù)據(jù)將覆蓋該數(shù)據(jù)，直到接收完所有數(shù)據(jù)后置位一個完成標志，延時一定事件再次觸發(fā)發(fā)送指令。接收中斷程序如圖1-8所示。

圖1-8

以上介紹了S7-200SMART的自由口通信，使用自由口通信時編寫程并不是難點，關(guān)鍵在于讀懂對方通信數(shù)據(jù)格式，在以后編程過程中盡量選用支持標準協(xié)議的設(shè)備，確實需要選用自由口也不用害怕，只要按照上述步驟一步步來完成，相信肯定可以通信成功。