西门子自动化与驱动集团自动化系统部

企业简介

西门子自动化与驱动集团(A&D)是西门子股份公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重要组成部分。作为自动化和驱动领域的世界先驱，A&D 目前拥有 70，500 多名雇员，遍布 193 个国家，在2005/06财政年度（截止到2006年9月30日）销售业绩高达128亿欧元, 接受订单达141亿欧元。我们始终致力于给您带来新理念和新技术，为您在全世界，特别是在中国的发展助一臂之力。

公司类型：供应商

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西门子自动化与驱动集团自动化系统部
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案例详细

标题	西门子S7-300 PLC与模拟屏串行通信
技术领域	机器视觉
行业	电子制造
简介
内容	1 引言模拟屏能简单、明了地反映现场的实时数据和状态信息，应用十分广泛。为了使现场信息及时、准确、动态地显示在模拟屏上，要求数据采集设备和模拟屏之间进行通信。现场信息量比较大，如果每个信号都独立连接到模拟屏，信号线数量多、耗线多，不经济，走线不便，故障率高，采用串行通信可克服以上缺点。现在通信方式多种多样、速度越来越快，但串行通信在控制范畴一直占据着极其重要的地位。它不仅没有因时代的进步而淘汰，反而在规格上越来越完善、应用越来越广，长久不衰。与并行通信相比，它传输速度慢（并行一次传8位，串行传1位），但并行通信数据电压传输过程中，容易因线路因素使标准电位发生变化（常见的电压衰减、信号间互相串音干扰）。传输距离越远，问题越严重、数据错误越容易发生。相比之下，串行通信处理的数据电压只有一个标准电位，数据不易漏失。常用的串行通信有两种，一种为rs232，另一种为rs422/485。工业环境常会有噪声干扰传输线路，在用rs232进行数据传输时，经常会受到外界电气干扰而使信号发生错误。rs232串行通信的信号标准电位是参考接地端而来的，干扰信号在原始信号和地线上均会产生影响，原始信号加上干扰信号后，依然传送到接收端，而地线部分的信号则不能传送到接收端。因此，信号便发生了扭曲。rs422/485传输的是差分信号，在发送端分成正负两部分，到达接收端通过相减，还原成原来信号，两条信号线受到的干扰的程度相同，这就防止了噪声干扰。本文以plc和模拟屏通信为例介绍通过rs485实现点对点串行通信。 2 模拟屏的通信规约及设备（1）通信规约 rs232c/485串行口:速率9600bps，1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位;传输报文内容以字节为单位，在信道中的传送顺序是:低字节先送，高字节后送;字节内低位先送，高位后送;数据格式为16进制数;异步通信。（2）设备开关量处理器;开关量指示灯;模拟量处理器;模拟量显示器;时钟;通信处理器;中央控制器。 3 信息传输途径设备和功能（1）途径:数据采集通过plc完成，plc向模拟屏传输数据，控制模拟屏状态。rs485连接图如图1所示: 图1 rs485连接电缆图（2）主要相关设备:中央处理器cpu 314;点到点通信模块cp341-rs422/485。（3）功能:—向模拟屏发送模拟量数据;—向模拟屏发送开关量信息;—控制屏状态，包括:全屏亮暗、全屏信号分合、变位帧闪光;—设定和改变时钟时间。 4 通信实现的方法 4.1 初始化就串行通信而言，交换数据的双方利用传输在线的电压改变来达到数据交换的目的。如何从不断改变的电压状态中解析出其中的信息，双方必须有一套共同的译码方式，遵守一定的通信规则。这就是通信端口初始化。通信端口初始化有以下几个项目必须设置或确认: （1）通信模式串行通信分同步和异步两种模式。同步传输在通信的两端使用同步信号作为通信的依据，异步传输则使用起始位和停止位作为通信的判断。模拟屏通信模式:异步传输;西门子plc通信模式:异步传输;二者通信模式相同。（2）数据的传输速率异步通信双方并没有一个可参考的同步时钟作为基准。这样双方传送的高低电位代表几个位就不得而知了。要使双方的数据读取正常，就要考虑到传输速率。收发双方通过传输在线的电压改变来交换数据，但发送端发送的电压改变的速率必须和接收端的接受速率保持一致。模拟屏的通信速率:9600bps;西门子plc通信速率:600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps，57600bps，76800bps。初始化，将plc波特率设为:9600bps （3）起始位及停止位当发送端准备发送数据时，会在所送出的字符前后分别加上高电位的起始位及低电位的停止位。接收端会因起始位的触发而开始接收数据，并因停止位的通知而确定数据的字符信号已经结束。起始位固定为1位，而停止位则有1，1.5，2等多种选择。模拟屏的停止位: 1位;西门子plc的停止位:1位或2位。初始化，将plc数据停止位设为:1位。（4）数据的发送单位不同的协议会用到不同的发送单位（欧美一般用8位、日本一般用7位组成一字节），使用几位合成一字节，双方必须一致。模拟屏的数据发送单位: 8位为一字节;西门子plc的数据发送单位:7位或8位为一字节。初始化，将plc数据发送单位设为:8位。（5）校验位的检查为了预防错误的产生，使用校验位作为检查的机制。校验位是用来检查所发送数据正确性的一种校对码，它分奇偶校验，也可无校验。模拟屏校验位:none;西门子plc校验位:none，odd，even;初始化，将plc校验位设为:none。（6）工作模式交换数据是通过一定的通信线路来实现的。微机在进行数据的发送和接收时通信线路上的数据流动方式有三种:单工、半双工、全双工。rs232和rs422使用全双工模式，rs485使用半双工模式。模拟屏工作模式:rs232全双工/rs485半双工;西门子plc工作模式:rk512 全双工四线制（rs422）;3964r全双工四线制（rs422）;ascii全双工四线制（rs422）;ascii半双工两线制（rs 485）;初始化，将plc工作模式设为:ascii半双工两线制（rs485）。（7）数据流控制—握手传输工作进行时，发送速度若大于接收速度，而接收端的cpu处理速度不够快时，接收缓冲区就会在一定时间后溢满，造成后来发送过来的数据无法进入缓冲区而漏失。采用数据流控制，就是为了保证传输双方能正确地发送和接收数据，而不会漏失。数据流控制一般称为握手，握手分为硬件握手和软件握手。模拟屏数据流控制:none;西门子plc数据流控制:none。要通过用户程序询问和控制。（8）错误预防—校验码在传输的过程中，数据有可能受到干扰而使原来的数据信号发生扭曲。为了监测数据在发送过程中的错误，必须对数据作进一步的确认工作，最简单的方式就是使用校验码。模拟屏校验码:异或校验和。要在plc上编校验码程序。 4.2 数据发送（1）将同步字及测量值db36.dbw21开始的数据送到db42.dbw12开始的数据区去，为向串口发送做准备。程序如下: 遥测第一帧（fc36） l w#16#eb90 传送两次同步字eb90，分别给db42.dbw12和db42.dbw14 t db42.dbw12 l w#16#eb90 t db42.dbw14 l b#16#61 //将报文类型字“61”送给db42.dbb16 t db42.dbb16 l w#16#100 //第一帧将起始地址“0100”送给db42.dbw17 t db42.dbw17 //第二帧将起始地址“0120”送给db42.dbw17 l w#16#40 //将正文字节数“40”（64字节）送给db42.dbw19 t db42.dbw19 l db36.dbw21 //第一帧将db36.dbw21开始的32个字的模拟量 caw 送到db42.dbw21开始的区域 t db42.dbw21 l db36.dbw23 caw t db42.dbw23 ………………… l db36.dbw83 caw t db42.dbw83 opn db42 //遥信校验 l p#17.0 //第二帧与第一帧相同 t md100 l dbw[md100] t mw10 l 33 t mw16 l mw16 next: t mw12 l m d100 l p#2.0 +d t md100 l dbw[md100] l mw10 xow t mw10 l mw12 loop next l md100 l p#2.0 +d t md100 l mw10 t mw14 l mw14 slw 8 t dbw[md100] l mw10 aw w#16#ff00 t mw10 l mw10 l dbw[md100] xow t dbw[md100] l dbw16 t mw18 l mw18 aw w#16#ff00 t mw18 l mw18 l dbw[md100] xow t dbw[md100] （2）将db42.dbw12开始，长度为95个字的数据送到串行端口，程序如下: //supply laddr， db_no，dbb_no，len l 256 // laddr t db40.dbw2 l 42 // db_no t db40.dbw4 t db42.dbw4 l 12 // dbb_no t db40.dbw6 t db42.dbw6 l 95 // len t db40.dbw8 t db42.dbw8 //send with instance-db call fb8 ， db21 sf :=’s’ req :=db40.dbx0.0 r :=db40.dbx0.1 laddr :=db40.dbw2 db_no :=db40.dbw4 dbb_no :=db40.dbw6 len :=db40.dbw8 r_cpu_no:= r_typ := r_no := r_offset := r_cf_byt := r_cf_bit := done :=db40.dbx0.4 error :=db40.dbx0.5 status :=db40.dbw12 // generate edge p_snd_rk_req an db40.dbx0.0 // p_snd_rk_req s db40.dbx0.0 // set p_snd_rk_req o db40.dbx0.4 // p_snd_rk_done o db40.dbx0.5 // p_snd_rk_error r db40.dbx0.0 // p_snd_rk_req // check “complete without error” an db40.dbx0.4 // check p_snd_rk_done if p_snd_rk_done equals 0， jc cher // jump to cher and check p_snd_rk_error //”complete without error” // p_snd_rk_done=1 l db42.dbw0 //“complete without error” +1 // increment counter t db42.dbw0 nop //further user function nop nop be // check “complete with error” // p_snd_rk_error=1 cher: an db40.dbx0.5 //check p_snd_rk_error bec //if no error occurred， jump to end //“complete with error” l db42.dbw2 //“complete with error” +1 //increment counter t db42.dbw2 l db40.dbw12 t db40.dbw14 //save status nop //error-handling nop nop be （3）数据刷新，程序如下: an m2.4 l s5t#100ms sd t0 a t0 jnb _007 l w#16#1 l md4 rrd t md4 set save clr _007: a br = l20.0 a l20.0 a（ l md4 l l#0 ==d ） jnb _008 l 1 t md4 _008: nop 0 a l20.0 bld 102 = m2.4 a（ o m5.0 o m6.4 ） jnb _003 call fc36 _003: nop 0 a（ o m4.0 o m5.4 ） jnb _004 call fc38 _004: nop 0