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　　本例說(shuō)明如何以自由協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與S7-200的通信，計(jì)算機(jī)作為主站，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC從站各寄存器的讀/寫操作。

　　計(jì)算機(jī)通過(guò)COM口發(fā)送指令到PLC的PORT0(或PORT1)口，PLC通過(guò)RCV接收指令，然后對(duì)指令進(jìn)行譯碼，譯碼后調(diào)用相應(yīng)的讀/寫子程序?qū)崿F(xiàn)指令要求的操作，并返回指令執(zhí)行的狀態(tài)信息。

　　通信協(xié)議

　　在自由口模式下，通信協(xié)議是由用戶定義的。用戶可以用梯形圖程序調(diào)用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)、接受指令(RCV)來(lái)控制通信操作。在自由口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序控制。

　　指令格式定義

　　計(jì)算機(jī)每次發(fā)送一個(gè)33字節(jié)長(zhǎng)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一次讀/寫操作，指令格式見(jiàn)表1 說(shuō)明：

　　起始字符

　　----起始字符標(biāo)志著指令的開始，在本例中被定義為ASCII碼的"g"，不同的PLC從站可以定義不同的起始字符以接收真對(duì)該P(yáng)LC的指令。

　　指令類型

　　----該字節(jié)用來(lái)標(biāo)志指令的類型，在本例中05H代表讀操作，06H代表寫操作。

　　目標(biāo)PLC站地址

　　目標(biāo)PLC站地址占用指令的B2、B3兩個(gè)字節(jié)，以十六進(jìn)制ASCII碼的格式表示目標(biāo)PLC的站地址。

　　目標(biāo)寄存器地址

　　在PLC內(nèi)部可以用4個(gè)字節(jié)來(lái)表示一個(gè)寄存器的地址(但不能表示一個(gè)位地址)。前兩個(gè)字節(jié)表示寄存器類型，后兩個(gè)字節(jié)表示寄存器號(hào)。

　　00 00(H)： I寄存器區(qū)

　　01 00(H)： Q寄存器區(qū)

　　02 00(H)： M寄存器區(qū)

　　08 00(H)： V寄存器區(qū)

　　例如：

　　IB000的地址可表示為 00 00 00 00(H)

　　VB100的地址可表示為 08 00 00 64(H)

　　讀/寫字節(jié)數(shù)M

　　----當(dāng)讀命令時(shí)，始終讀回從目標(biāo)寄存器開始的連續(xù)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制ASCII碼后占用16個(gè)字節(jié))，可以根據(jù)自己的需要取用，M可以任意寫入。

　　----當(dāng)寫命令時(shí)，M表示的是要寫入數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制ASCII碼所占用的字節(jié)數(shù)。例如要寫入1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在指令中以十六進(jìn)制ASCII碼表示，它將占用2個(gè)字節(jié)，此時(shí)應(yīng)向M中寫入"02"。同理，如果要寫入5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，M中應(yīng)寫入"0A"。

　　要寫入的數(shù)據(jù)

　　----要寫入的數(shù)據(jù)在指令中以十六進(jìn)制ASCII碼的格式表示，占用指令的B14-B29共16個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)區(qū)必須填滿，但只有前M個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)會(huì)被寫入目標(biāo)寄存器。一條指令最多可以寫入8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)(此時(shí)M中應(yīng)寫入"10"，代表十進(jìn)制的16)

　　BCC校驗(yàn)碼

　　----在傳輸過(guò)程中，指令有可能受到任何的干擾而使原來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生扭曲，此時(shí)的指令當(dāng)然是錯(cuò)誤的，為了偵測(cè)指令在傳輸過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤，接收方必須對(duì)指令作進(jìn)一步的確認(rèn)工作，以防止錯(cuò)誤的指令被執(zhí)行，最簡(jiǎn)單的方法就是使用校驗(yàn)碼。BCC校驗(yàn)碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCII碼以字節(jié)為單位作異或和，并將此異或和作為指令的一部分傳送出去;同樣地，接收方在接到指令后，以相同的方式對(duì)接收到的字符串作異或和，并與傳送方所送過(guò)來(lái)的值作對(duì)比，若其值相等，則代表接收到的指令是正確的，反之則是錯(cuò)誤的。

　　----在本例中，bcc為指令B1到B29的異或和，BCC為bcc的十六進(jìn)制ASCII碼。

　　----bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29

　　結(jié)束字符

　　----結(jié)束字符標(biāo)志著指令的結(jié)束，在本例中被定義為ASCII碼的"G"，不同的PLC從站可以定義不同的結(jié)束字符以接收真對(duì)該P(yáng)LC的指令。

　　PLC在接到上位機(jī)指令后，將發(fā)送一個(gè)21字節(jié)長(zhǎng)反饋信息，格式見(jiàn)表2

　　說(shuō)明：

　　起始字符

　　----起始字符標(biāo)志著反饋信息的開始，在本例中被定義為ASCII碼的"g"，不同的PLC從站可以定義不同的起始字符，這樣上位機(jī)可以根據(jù)信息的起始字符來(lái)判斷反饋信息的來(lái)源。

　　狀態(tài)信息

　　----該字節(jié)包含指令執(zhí)行的狀態(tài)信息，在本例中

　　01H 代表 讀取正確

　　02H 代表 寫入正確

　　03H 代表 BCC校驗(yàn)碼錯(cuò)誤

　　04H 代表 指令不合法

　　數(shù)據(jù)區(qū)

　　----反饋信息的B3到B18為讀指令所要讀取的數(shù)據(jù)，以十六進(jìn)制ASCII碼表示。

　　BCC校驗(yàn)碼

　　----與上位機(jī)指令中的BCC校驗(yàn)碼類似，它是反饋信息B3到B18的異或和。

　　結(jié)束字符

　　----結(jié)束字符標(biāo)志著反饋信息的結(jié)束，在本例中被定義為26H。

　　指令中為何要使用ASCII碼

　　----一條指令除包含數(shù)據(jù)外，還包含必要的控制字(起始字符、結(jié)束字符、指令類型等)。如果指令中的數(shù)據(jù)直接以其原本的形式傳輸，則不可避免的會(huì)與指令中的控制字發(fā)生混淆。

　　----例如本例中，指令的起始字符為"g"，其ASCII碼值為67H，結(jié)束字符為"G"，其ASCII碼值為47H。假設(shè)要寫入的數(shù)據(jù)中也有47H，并且數(shù)據(jù)直接以其原本的形式傳輸，則PLC會(huì)因?yàn)榻邮盏搅藬?shù)據(jù)中的47H而停止接收，這樣PLC接收到的指令將是一個(gè)不完整的非法指令，很可能造成PLC的誤動(dòng)作。

　　----為了避免這種情況的發(fā)生，可以用文本來(lái)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)。通過(guò)以16進(jìn)制ASCII碼的格式描述數(shù)據(jù)，每個(gè)二進(jìn)制的字節(jié)都可以表示成一對(duì)ASCII編碼，這對(duì)編碼表示這個(gè)字節(jié)的兩個(gè)16進(jìn)制字符。這種格式可以表示任何的數(shù)值，僅僅使用ASCII代碼的30H到39H(表示0到9)和41H到46H(表示A到F)。ASCII碼的其余部分可以用作控制字(起始標(biāo)志、結(jié)束標(biāo)志、指令類型等)。這樣，數(shù)據(jù)中的47H以ASCII碼的形式進(jìn)行傳送就變成了34H 37H 兩個(gè)字節(jié)，從而避免了PLC因接收到數(shù)據(jù)中的47H而停止接收的錯(cuò)誤。

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　　表1　上位機(jī)指令格式

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　　表2 反饋信息格式

　　PLC程序執(zhí)行過(guò)程

　　----PLC在第一次掃描時(shí)執(zhí)行初始化子程序，對(duì)端口及RCV指令進(jìn)行初始化。初始化完成后，運(yùn)行RCV指令使端口處于接受狀態(tài)。

　　----RCV會(huì)將以"g"開頭"G"結(jié)尾的指令保存到接收緩沖區(qū)，并同時(shí)產(chǎn)生接收完成中斷。

　　----RCVcomplete中斷服務(wù)程序用來(lái)處理接收完成中斷事件，它會(huì)將接收緩沖區(qū)中的十六進(jìn)制ASCII碼還原成數(shù)據(jù)并保存，同時(shí)置位Verify子程序的觸發(fā)條件(M0.1)。 ----Verify子程序首先復(fù)位本身的觸發(fā)條件以防止子程序被重復(fù)調(diào)用，然后求出接收緩沖區(qū)中指令的BCC校驗(yàn)碼并與指令中的BCC校驗(yàn)碼進(jìn)行比對(duì)。如果相等則置BCC碼校驗(yàn)正確的標(biāo)志位(M0.0)為1;如果指令格式正確(指令的結(jié)束標(biāo)志在接收緩沖區(qū)中特定的位置VB133)而BCC碼不相等，則發(fā)送代表BCC校驗(yàn)碼錯(cuò)誤的反饋信息;如果指令格式不正確(VB133中不是指令的結(jié)束標(biāo)志)，則返回代表指令格式錯(cuò)誤的反饋信息。

　　----Read子程序的觸發(fā)條件為：指令中的站地址與本機(jī)站地址相符、指令類型為讀指令、BCC檢驗(yàn)碼正確。當(dāng)條件滿足時(shí)，Read子程序被執(zhí)行。Read子程序首先禁止RCV，然后將指令所要讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制ASCII碼并寫入發(fā)送緩沖區(qū)、計(jì)算BCC檢驗(yàn)碼、最后發(fā)送反饋信息。

　　----Write子程序的觸發(fā)條件為：指令中的站地址與本機(jī)站地址相符、指令類型為寫指令、BCC檢驗(yàn)碼正確。當(dāng)條件滿足時(shí)，Write子程序被執(zhí)行。Write子程序首先禁止RCV，然后將指令中的數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)寄存器，最后發(fā)送代表寫入正確的反饋信息。

　　----PLC每接到一條指令后都會(huì)發(fā)送一條反饋信息，當(dāng)反饋信息發(fā)送完成時(shí)，會(huì)產(chǎn)生發(fā)送完成中斷，XMTcomplete中斷服務(wù)程序用來(lái)處理發(fā)送完成中斷事件。在XMTcomplete中斷服務(wù)程序中所要執(zhí)行的操作包括：復(fù)位BCC校驗(yàn)碼正確的標(biāo)志位(M0.0);允許RCV;bcc碼寄存器清零;重新裝入用于計(jì)算BCC校驗(yàn)碼的地址指針;接收緩沖區(qū)中存放指令結(jié)束字符的字節(jié)VB133清零(用來(lái)判斷下一條指令格式是否正確)。