1、引言

可編程控制器（PLC）由于其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、指令強(qiáng)大、靈活性強(qiáng)、能適用于比較惡劣環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)普遍采用觸摸屏加plc的方法來(lái)監(jiān)控設(shè)備，但觸摸屏視角窄，不適應(yīng)惡劣環(huán)境，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量有限，不易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。因此我們采用plc與計(jì)算機(jī)通訊的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，克服了觸摸屏的缺點(diǎn)。

2、s7-200cpu自由口通訊方式的應(yīng)用

世界知名品牌的plc很多，如西門子、歐姆龍、松下、三菱等等，本人僅以西門子s7-200小型可編程控制器的cpu22×系列為例，介紹plc在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中與計(jì)算機(jī)通訊的功能。

s7-200cpu支持多樣的通訊功能，根據(jù)所使用的s7-200cpu，其網(wǎng)絡(luò)可以支持一個(gè)或多個(gè)以下協(xié)議：

點(diǎn)到點(diǎn)（point-to-point）接口（ppi）

多點(diǎn)接口（multi-point）（mpi）

profibus

用戶定義協(xié)議（自由口）

自由口通訊是通過(guò)用戶程序可以控制s7-200cpu通訊口的操作模式。利用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設(shè)備。通過(guò)使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令，用戶程序控制通訊口操作。在自由口通訊模式下，通訊協(xié)議完全由用戶程序控制。通過(guò)smb30（口0）允許自由口模式，而且只有在cpu處于run模式時(shí)才能允許。當(dāng)cpu出于stop模式時(shí)，自由口通訊停止，通訊口轉(zhuǎn)換成正常的ppi協(xié)議操作。

近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸環(huán)境的改善，列車速度越來(lái)越高，勢(shì)必對(duì)鐵道車輛提出較高的要求，其表現(xiàn)在對(duì)列車的舒適性和運(yùn)行可靠性、安全性的要求提高，因此車輛上設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高。自動(dòng)化程度的提高，帶動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在列車控制和監(jiān)控上的應(yīng)用。車輛網(wǎng)絡(luò)控制、監(jiān)控簡(jiǎn)圖如圖1所示。

整列車設(shè)有車輛級(jí)計(jì)算機(jī)，每個(gè)車廂設(shè)有本車計(jì)算機(jī)，車輛級(jí)計(jì)算機(jī)與各個(gè)本車計(jì)算機(jī)組成車輛的主網(wǎng)，本車計(jì)算機(jī)與本車廂內(nèi)的各個(gè)設(shè)備間組成子網(wǎng)。plc由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，作為控制核心在車輛上的多種設(shè)備中得以應(yīng)用，例如列車自動(dòng)門的控制、列車空調(diào)機(jī)的控制等，使其可以作為整個(gè)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

3、通訊協(xié)議

siemenss7-200系列plc可以采用用戶定義通訊協(xié)議（自由口）模式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與plc、plc與plc的通訊。筆者所描述的例子中，雖然車輛計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和車輛上的其它設(shè)備分別是多個(gè)設(shè)備供應(yīng)商的產(chǎn)品，但是只要制定好通訊協(xié)議，就能滿足相互通訊的要求。s7-200系列的plc正是由于其自由口通訊是通過(guò)用戶程序控制cpu串行通訊口的操作模式，所以可以方便地與車輛計(jì)算機(jī)通訊。

計(jì)算機(jī)（主站）每隔100ms查詢plc（從站）一次，主站發(fā)出從站動(dòng)作控制命令給從站，從站收到命令后發(fā)給主站應(yīng)答幀，從站接收到主站發(fā)送來(lái)的一幀數(shù)據(jù)，計(jì)算出其校驗(yàn)碼fcs，與接收到的一幀數(shù)據(jù)中的fcs比較，檢查是否有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。如果有數(shù)據(jù)有誤，從站發(fā)送信息給主站，請(qǐng)求重發(fā)。

·字符結(jié)構(gòu)：每個(gè)字符由11位構(gòu)成，奇偶校驗(yàn)位采用奇校驗(yàn)方式。

起始位：1位；

數(shù)據(jù)：8位d7…d0；

奇偶校驗(yàn)位：1位；

停止位：1位。

·傳輸數(shù)據(jù)幀格式

byte（0）…byte（n）fcs

byte（0）…byte（n）為字符串；

fcs為異或校驗(yàn)碼，是發(fā)送的所有數(shù)據(jù)字節(jié)和地址字節(jié)之異或值。

·主站命令幀結(jié)構(gòu)

從站地址從站地址補(bǔ)碼控制字節(jié)命令字節(jié)fcs

·從站應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)

從站地址從站地址補(bǔ)碼控制字節(jié)應(yīng)答字節(jié)fcs

4、通訊口初始化

plc內(nèi)部特殊存儲(chǔ)器位smb30和smb130分別配置通訊端口0和1，為自由端口通訊選擇波特率、奇偶校驗(yàn)和數(shù)據(jù)位數(shù)。自由端口的控制字節(jié)描述如下所示。