西門子模塊6ES214-1BD23-0XB8大量現貨

工作原理：
PLC是采用周期循環掃描的工作方式，CPU連續執行用戶程序和任務的循環序列稱為掃描。CPU對用戶程序的執行過程是CPU的循環掃描，并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來完成的。結合PLC的組成和結構分析PLC的工作原理更容易理解。

一個掃描周期主要可分為：
（1）讀輸入階段。 每次掃描周期的開始，先讀取輸入點的當前值，然后寫到輸入映像寄存器區域。在之后的用戶程序執行的過程中，CPU訪問輸入映像寄存器區域，而并非讀取輸入端口的狀態，輸入信號的變化并不會影響到輸入映像寄存器的狀態，通常要求輸入信號有足夠的脈沖寬度，才能被響應。
 
（2）執行程序階段。 用戶程序執行階段，PLC按照梯形圖的順序，自左而右，自上而下的逐行掃描，在這一階段CPU從用戶程序的*一條指令開始執行直到最后一條指令結束，程序運行放入輸出映像寄存器區域。在此階段，允許對數字量I/O指令和不設置數字濾波的模擬量I/O指令進行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進行響應。
 
（3）處理通信請求階段。 是掃描周期的信息處理階段，CPU處理從通信端口接收到的信息。
 
（4）執行CPU自診斷測試階段。在此階段CPU檢查其硬件，用戶程序存儲器和所有I/O模塊的狀態。
 
（5）寫輸出階段。每個掃描周期的結尾，CPU把存在輸出映像寄存器中的數據輸出給數字量輸出端點（寫入輸出鎖存器中），更新輸出狀態。然后PLC進入下一個循環周期，重新執行輸入采樣階段，周而復始。
如果程序中使用了中斷，中斷事件出現，立即執行中斷程序，中斷程序可以在掃描周期的任意點被執行。
如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O點。用立即I/O指令讀輸入點值時，相應的輸入映像寄存器的值未被修改，用立即I/O指令寫輸出點值時，相應的輸出映像寄存器的值被修改。

可編程控制儀作為一種高性能的控制裝置，在分布式系統中得到了越來越廣泛的應用。在這種控制方式中，上位監控機系統是其中重要的組成部分。PLC可以多種方式如直接采用現有的組態軟件與上位監迭機通信，但針對小規模的控制系統，找到一種高性能價格比的通信方法，具有積極的實際意義。

1 通信裝置的硬件描述

可編程控制儀與PC機之間實現通道，可使二者互補功能上的不足，PLC用于控制方面既方便又可靠，而PC機在圖形顯示、數據處理、打印報表以及中文顯示等方面有很強的功能。因此，各PLC制造廠家紛紛開發了適用于本公司的各種型號PLC與PC機通信的接口模塊。三菱公司開發的FX-232AW接口模塊用于FX2系列PLC與計算機通信。還有與以太網連接的接口模塊AJ71E71、與MAP網連接的接口模塊AJ71M51-S1、與FAISMAP網連接的接口模塊AJ71M51M1等。不同的通信方式，有著不同的成本價格和不同的適用范圍。在此介紹一種通過PC機的RS-232口與PLC進行通信的實現方法。回收PLC。

FX2系列可編程控制儀的編程接口采用RS-422標準，而計算機的串行口采用RS-232標準。因此，作為實現PLC計算機通信的接口電路，必須將RS-422標準轉換成RS-232標準。

RS-232與RS-422標準在信號的傳送、邏輯電平均不相同。

RS-232采用單端和單端發送器，只用一根信號線來傳送信息，并且根據該信號線上電平相對于公共的信號地電平的大小來決定邏輯的“1”(-3～-15V)和“0”( 3～ 15V)；

RS-422標準是一種以平衡方式傳輸的標準，即雙端發送和雙端接收，根據兩條傳輸線之間的電位差值來決定邏輯狀態。RS-422電路由發送器、平衡連接電纜、電纜終端負載和組成。它通過平衡發送器和差動將邏輯電平和電位差之間進行轉換( 2V表示“0”，-2V表示“1”)。回收西門子PLC。

選用MAXIM公司的MAX202實現RS-232與TTL之間的電平轉換。MAX202內部有電壓倍增電路和轉換電路，僅需 5V電源就可工作，使用十分方便；選用MAX490實現RS-485與TTL之間的轉換。每片MAX490有一對發送器/，由于通信采用全雙工方式，故需兩片MAX490，另外只需外接4只電容即可。

可編程控制儀的RS-422接口配接DB-25型連接器，而PC機一般用DB-9型連接器。

將RS-232的RS、CS短接，這樣對計算機發送數據來說，PLC總是處于就緒狀態。也就是說，計算機在任何時候都可以將數據送到PLC內。又由于DR、ER交叉連接，因此，對計算機接收數據來說，必須等待至PLC處于準備就緒狀態。PLC回收。

2 通信裝置的軟件描述

2.1 FX2系列PLC與計算機之間通信協議

FX2系列可編程控制儀與計算機之間的通信采用RS-232標準，其傳輸速率固定為9600bps，奇偶校驗位采用偶校驗。數據以幀為單位發送和接收。一個多字符幀由力所示的五部分組成，其中和校驗值是將命令碼ETX之間的的呢字符的ASCII碼(十六進制數)相加，取得所得和的較低二位數。STX和ETX分別表示該字符幀的起始標起和結束標志。西門子PLC回收。

FX2系列與計算機之間的通信是以主機發出的初始命令，PLC對其作出響應的方式進行通信的。共有0、1、7、8四種命令，上位機實現對PLC的讀寫和強行置位。通過ENQ、ACK和NAK，上位機協調與PLC的通信應答。

2.2 通信過程

采用BlandC編寫主機與PLC的通信程序。首先必須對COM1口進行初始化，波特率為9600bps，奇偶校驗位采用偶校驗，七位有效數據。當計算機接收到來自PLC的應答字符ACK后，就可以進入數據通信了。

計算機可對PLC內各軟設備進行讀、寫和強制ON/OFF操作。除開PLC的計時器和計數器的設定值采用常數時，以及文件寄存器內的數據，FX2系列PLC的所有開關量輸入、輸出以及各軟件設備對計算機都是透明的。其操作時的多字符幀的格式如圖3所示。但不同的操作在“多個字符”項內有所不同。例如，計算機對PLC的軟設備Y20～Y37進行讀操作，查裝置地址表為00A2，讀取2字節數據。收購PLC。

如傳送的命令有錯誤，PLC返回NAK信號，本次操作失敗，重新進行。

為了**主機與PLC的通信準確無誤，上位機也必須按通信協議進行和校。如接收的信息有誤，則重新讀取。如重復3次仍不行，則顯示錯誤信息。

使用C語言很容易實現以上編程。

主機還可向可編程控制儀寫數據，進行單點的強近置位和復位。

對于運行在控制和實驗室環境飛速下本方案運行可靠、性價比高、體積小、但是對于通信距離長，環境惡劣的發問，需加光電隔離等措施。

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1  引言

西門子工控產品在工控領域應用市場中有較高的占有率，S7-200系列PLC是西門子SIMATIC PLC家族中的成員之一，在西門子工控領域應用中占有重要地位。S7-200系列PLC體積小，軟硬件功能強大，系統配置方便，由它組成的系統可以與強大的Profibus現場總線相連接。它一推向市場就在各行各業得到了廣泛應用。但是在實際工程應用中遇到了監控計算機與S7-200系列PLC通信問題。由于西門子公司S7-200系列PLC比監控組態軟件WinCC推出晚，因此WinCC中沒有集成S7-200系列PLC的通信驅動程序；S7-200系列PLC的通信協議也不公開，應用第三方軟件編制監控程序也有問題。這些問題給S7-200系列PLC的應用帶來了一定的限制，為了解決這個實際工程問題，作者做了一些研究，本文就S7-200系列PLC與監控計算機通信問題研究結果展開討論。

2  S7-200系列PLC監控的主要方法

在大多數控制系統中，僅僅是實現控制是不夠的，在許多情況下也需要組態監控界面對系統進行監控。通過監控可以增機交互的能力，使操作人員實時地監控系統工作情況并使系統操作變得方便。

對S7-200系列PLC組成的控制系統進行監控一般有三種方法：組態軟件、第三方軟件編制的軟件、觸摸屏監控。

用組態軟件WinCC實現監控，功能強大，靈活性好，可靠性高。但軟件價格高，并需要解決WinCC與S7-200系列PLC的通信問題。在復雜控制系統中可以采用此方法。

用第三方軟件編制的軟件實現監控，靈活性好，系統投資低，能適用于各種系統。但開發系統工作量大、可靠性難保，對技術人員的經驗和技術水平的要求高，還必須購買通信協議軟件。在系統資金投資有限，技術人員水平較高的情況下可以采用此方法。

觸摸屏進行監控，可靠性高，監控實現容易，觸摸屏與PLC之間的通信問題生產廠商已處理好，用戶不用考慮通信問題，可以大大縮短工程周期。但靈活性一般，功能有限，不能滿足復雜控制系統的監控要求，而且價格高。在系統可靠性要求高、工期短的情況下可以采用此方法。

3  WinCC組態軟件與S7-200系列PLC的通信

SIMATIC WinCC采用了較新的32位技術的過程軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統，還是冗余多服務器/多用戶系統，WinCC均是較好選擇。通過ActiveX，OPC，SQL等標準接口，WinCC可以方便地與其它軟件進行通信。WinCC與S7-200系列PLC的通信，可以采用PPI和Profibus兩種通信協議之一進行。

1、WinCC與S7-200系列PLC通過Profibus協議進行通信的實現

（1）軟硬件要求

*  PC機 ，bbbbbbs 98操作系統；

*  S7-200系列PLC；

*  CP5412板卡或者其他同類板卡，例如：CP5611，CP5613；

*  EM277 Profibus DP模塊；

*  Profibus 電纜及接頭；

*  安裝CP5412板卡的驅動；

*  安裝WinCC 4.0或以上版本；

*  安裝COM Profibus軟件。

通信實現硬件連接

（2）組態

打開SIMATIC NET“COM Profibus，新加一個組態，主站為SOFTNET-DP，從站是EM277 Profibus-DP。主站的地址選擇從1到126。從站的地址選擇從3到99，與EM277的地址一致。然后用該軟件對從站進行配置：打開從站屬性，在Configure選項中，選擇8bytes in/8bytes out（可根據實際需要選定）。在bbbbbeterize中可以選擇偏移地址，地址對應于S7-200系列PLC的數據區（即V區），默認為0，即從VB0開始。組態完成后，導出(Export)NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。

（3）設置PG/PC interface。

在Access Point of the Application中選擇CP_L2_1，在Interface bbbbbeter Assignment 選擇CP5412A2(Profibus)。在屬性里的DP協議，并在DP-Database參數中輸入*.ldb文件的完全路徑。設置完成后可以診斷硬件配置是否正確、通信是否成功。

（4）WinCC的設置。

在WinCC變量管理器中添加一個新的驅動程序，新的驅動程序選擇PROFIBUS DP.CHN，選擇CP5412（A2）Board 1，在System bbbbbeters設定參數。CP5412(A2)board 參數為1，表示板卡的編號；Config參數為組態時生成的*.txt文件的完全路徑；Watchdog time 參數為0。新建一個連接，從站地址與EM277的地址一致。

（5）建立變量。

WinCC中的變量類型有In和Out。In和Out是相對于主站來說的， 即In表示WinCC從S7-200系列PLC讀入數據，Out表示WinCC向S7-200系列PLC寫出數據。In和Out與數據存儲區V區對應。在該例中，Out與PLC中數據存儲區的VB0~VB7對應，In與PLC中的存儲區的VB8~VB15對應。

（6）優缺點。

優點：該方法速度快，易擴展，實時性好。缺點：傳送數據區域有限（較大64字節），在PLC中也必須進行相應的處理，且硬件成本高，需要的CP5412、EM277 Profibus-DP、Profibus總線等硬件，還需要Com Profibus軟件。應用場合：適用于在要求高速數據通信和實時性要求高的系統。

2、WinCC與S7-200系列PLC通過PPI協議進行通信的實現。

PPI協議是西門子S7-200系列PLC常用通信協議，但WinCC中沒有集成該協議，即WinCC不能直接監控S7-200系列PLC組成的控制系統。S7-200 OPC Server是西門子公司推出的專為解決上位機監控S7-200系列PLC控制系統的接口軟件。因此，WinCC可以通過該軟件與S7-200系列PLC很方便的建立通信。

（1）軟硬件要求

*  PC機 ，bbbbbbs 98操作系統；

*  S7-200系列PLC。

*  PC/PPI電纜。

*  安裝S7-200 OPC Server 軟件。

*  安裝WinCC 4.0軟件。

（2）連接

在控制面板中設定PG/PC接口參數。在Access Point of the Application中選擇Computing，Interface參數選擇PC/PPI Cable。

在WinCC變量管理器中添加一個新的驅動程序，新的驅動程序選擇OPC.CHN，在OPC GROUP中新建一個連接，打開屬性，選擇 OPC Group Setting，OPC服務器名稱為OPCServer.MicroComputing。然后在新添加的連接中新建變量，變量的Item Name與S7-200系列PLC中用于監控的變量名對應。例如：Item Name為M0.0。

（3）優缺點

優點：該方法連接簡單、硬件投資少、可以讀寫S7-200系列PLC中所有存儲區域。缺點：通信速度比較慢、需要OPC軟件及相應授權、系統擴展不方便。應用場合：用于低速、實時性要求不高、系統投資資金有限的系統。

另外，也可以通過其他公司的OPC軟件進行通信，例如用開普的KEPServerEx作為OPC服務器，用WinCC作為OPC客戶端來讀寫S7-200系列PLC內部數據區。實現與上述*二種方法類似，不同的是必須在OPC服務器中建立標簽與S7-200系列PLC中存儲地址對應。

在復雜系統中，如果系統中同時有S7-200系列PLC和S7-300系列PLC存在，S7-200系列PLC一般作為S7-300系列PLC的從站掛到Profibus總線上，WinCC通過S7-300系列PLC對S7-200系列PLC進行監控。

4 第三方軟件與PLC的連接

有些系統具有特殊性，沒有現成的通用軟件用于進行數據處理和系統監控，這就需要用戶用第三方軟件開發平臺開發滿足系統要求的軟件。這樣做既可以滿足系統要求，又可以節約系統投資。但對軟件開發的經驗和技術要求較高。

第三方軟件開發平臺開發的軟件與S7-200系列PLC通信使用PPI協議的接口軟件有：Prodave、MicroComputing、OPC。

第三方軟件開發平臺開發的軟件與S7-200系列PLC通過自由口進行通信，協議自定的話，開發的軟件可以調用MSComm控件實現兩者的通信。

1、用Prodave軟件包實現通信連接

Prodave是西門子公司推出的專門用于西門子PLC產品（S7-200、300、400系列PLC）與PC/PG進行數據交換處理的軟件包。Prodave在*.DLL或*.LIB文件中集成了數據交換的函數。在自行開發的軟件中可以方便地調用該軟件中的各種函數。

主要函數有

（1）load_tool  PC機與PLC系統初始化鏈接；

（2）unload_tool   斷開PC機與PLC系統鏈接；

（3）以及讀寫PLC內部存儲區的函數。

軟件通過讀寫函數可以方便監控PLC控制系統。

2、用MicroComputing軟件實現通信連接

安裝MicroComputing后，在VB或Delphi中可以直接插入控件。可插入的控件主要有：Data controls、Edit controls、Button controls、Label controls、Slider control。

Data controls的主要功能是把以上剩余的四個控件與S7-200系列PLC相連接、設置事件觸發條件以及設定S7-200系列PLC地址等。而Edit controls、Button controls、Label controls、 Slider control可以與S7-200系列PLC存儲資源直接對應。第三方軟件可以直接調用上列控件對PLC進行監控，也可以通過函數對S7-200系列PLC進行讀寫操作。

3、用OPC Server軟件實現通信連接

安裝S7-200 OPC Server軟件后，在操作系統中將增加一個OPC服務器，服務器的名字是“puting”。VB或Delphi中可編寫OPC客戶端程序與OPC服務器通信。

以下給出在VB開發環境下編寫OPC客戶端程序的過程：首先在VB開發環境中的Project“References中添加OPC Automation 2.0，然后編寫連接OPC Server、添加組、添加條目、讀寫數據的程序。

使用到的函數

connect函數：與OPC Server建立連接；

OPCGroups.Add函數：添加組；

OPCITems.Additems函數：添加條目；

SyncRead函數：同步讀；

SyncWrite函數：同步寫。

 OPC 服務器名為“puting”, 條目名稱與S7-200系列PLC中用于監控的變量名對應。

 

4、用自由口實現通信連接

在VB或Delphi下插入MSComm控件，按照自定協議通過串口來收發數據，并對數據進行處理并實現監控。

在PLC中也必須編寫通信程序，流程如下。

5、優缺點總結

用Prodave，實現簡單，靈活性較好，可以直接調用Prodave的函數對S7-200系列PLC內部存儲區進行讀寫，并能滿足大規模數據的傳輸，調試簡單，很適合在工程中應用。但需要購買軟件，編程較復雜。

用MicroComputing，使用方便，編程以控件實現，編寫簡單。但靈活性差，并需要購買軟件和授權。

用OPC實現通信，編程靈活也較簡單，調試簡單，由于OPC協議是通用協議，得到了許多公司支持，通用性好。但需要購買軟件及授權。

用自由口通信實現，通信協議自己制定，靈活性好，擴展了使用范圍，不需購買專門軟件。但編程復雜， PLC中要編寫復雜的程序，使用了大量PLC的資源。VB或Delphi中用MSComm控件對串口進行讀寫，程序復雜，實時性較差。

5  結束語

以上面給出了6種監控計算機與S7-200系列PLC通信實現方法，它們各有優缺點，適用于不同情況下的監控控制系統。研究證明，以上6種方法對不同要求的系統能較好的實現監控計算機與S7-200系列PLC通信，對工程實踐有較高的參考價值

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