一种S7-300与S7-200自由口无线通信实现方法

1 项目简介
　　滨州市污水处理厂占地100万立方米。采用德国BIOLAK污水处理工艺，日处理水规模为10万立方米。项目使用四套S7-300和两套S7-200建成分布式控制系统，完成整个污水处理的控制、数据采集功能，本文仅叙述了项目的一部分——S7-300和S7-200通信内容。
　　S7-200PLC作为小型PLC，以其功能强、性价比高在工控领域中被广泛应用。在S7-200与S7-300或WINCC通信时，通常需要安装EM277或CP243-1模块，成本升高，使得S7-200性价比优势大打折扣。自由口通信是S7-200的突出特点之一，本文介绍了一种经济灵活的通信方法，其可行性、可靠性在实际工程中得到验证。图1为滨州污水处理厂监控中心。

　　

　　图1 滨州污水处理厂监控中心

2 工程应用中的硬件及网络结构
　　滨州污水处理厂自动化监控系统中，两刮泥桥上各有一台S7-200PLC，每台PLC控制8台吸泥泵及刮泥桥的正反向运动。S7-200PLC的柜子安装在刮泥桥上，处于不停地来回运动中，不适合进行有线通信，采取了无线数传电台方式。
　　S7-200CPU上的通信口是基于RS485的，通过一个RS485/232转换器将S7-200连接到电台；在脱水机房的S7-300上挂一串口通信模块CP340，并连接到数传电台，通过编程便可以实现S7-300与S7-200间的通信；监控室的上位机以MPI总线方式与S7－300通信，便可间接监控S7-200。系统网络结构如图2

　　

　　图2 通信结构图

3 通信功能的实现
　　通信程序要实现S7-300向一个S7-200站发送7个字节的数据，然后接收并存储该S7-200返回的6个字节数据。S7-300发送的7个字节中，第1个字节是地址信息，第2、3、4字节是吸泥泵及刮泥桥控制数据信息，第5、6字节是1、2字节和3、4字节异或值，作为校验判断信息，第7位字节数据信息无意义，仅仅是为了触发一次S7-200的字符接收中断程序；S7-200向S7-300发送的6个字节中，第1个字节是S7-200的站地址信息，第2、3、4字节是吸泥泵及刮泥桥状态数据信息，第5、6字节为校验信息。
　　3.1 S7-300端通信程序
　　在自由口模式下，无论S7-200还是S7-300，通信协议完全由程序控制。CP340通过调用FB2 P_RCV来接收数据，调用FB3 P_SEND来发送数据。发送功能块FB3 P_SEND的参数REQ上升沿初始化发送请求，参数DB_NO指定发送数据块编号，参数DBB_NO是发送数据在参数DB_NO指定数据块中起始字节，LEN指定传输数据的字节长度；接收功能块FB2 P_RCV参数EN_R允许读数据，参数DB_NO指定接收数据块编号，参数DBB_NO是接收数据在参数DB_NO指定数据块中起始字节。
　　S7-300采用轮循方式与两S7-200通信，即第一秒内向1号站发送数据，然后接收1号站返回的数据（S7-200在接收到S7-300发送的数据后会立刻向S7-300发送数据）；第二秒内向2号站发送数据，然后接收2号站返回的数据，不停地循环通信。S7-300通信程序流程如图3。

　　

　　图3 S7-300通信程序流程图

　　S7-300通信程序详细介绍
　　AN M 30.0
　　L S5T#2S
　　SD T 1
　　A M 30.0
　　R T 1
　　L T 1
　　T MW 40
　　NOP 0
　　A T 1
　　= M 30.0
　　//设一2秒定时器，定时时间到自动进行下一次定时，当前值存入MW40
　　A（
　　L MW 40
　　L 102
　　》I
　　）
　　A（
　　L MW40
　　L 200
　　《I
　　）
　　= M30.1
　　// 定时器第一秒钟内，即102《MW40《200，M30.1为1
　　A（
　　L MW 40
　　L 2
　　》I
　　）
　　A（
　　L MW 40
　　L 100
　　《I
　　）
　　= M 30.2
　　//定时器第二秒钟内M30.2为1
　　A （
　　A M 30.1
　　JNB _001
　　L 0
　　T MW 34
　　SET
　　SAVE
　　CLR
　　_001： A BR
　　）
　　JNB _002
　　L 0
　　T MW 36
　　_002： NOP 0
　　// M30.1为1时，即定时器第一秒内，使MW34＝0、MW36＝0，作为起始字节值
　　A （
　　A M 30.2
　　JNB _003
　　L 8
　　T MW 34
　　SET
　　SAVE
　　CLR
　　_003： A BR
　　）
　　JNB _004
　　L 8
　　T MW 36
　　_004： NOP 0
　　// M30.2为1时，即定时器第二秒内，使MW34＝8、MW36＝8，作为起始字节值
　　O M 30.1
　　O M 30.2
　　= M 33.0
　　A M 33.0
　　= L 20.0
　　BLD 103
　　CALL “P_SEND” ， DB19
　　REQ ：=L20.0
　　R ：=
　　LADDR ：=320
　　DB_NO ：=2
　　DBB_NO：=MW34
　　LEN ：=7
　　DONE ：=M50.1
　　ERROR ：=M50.2
　　STATUS：=MW52
　　NOP 0
　　// 调用发送指令，当M30.1为1时（其上升沿初始化发送请求），即定时器第一秒内发送DB2.DBB0起始的7个字节，第一个字节为1站地址；当M30.2为1时（其上升沿初始化发送请求），即定时器第2秒内发送DB2.DBB8起始的7个字节，第一个字节为2站地址
　　A M 33.0
　　= L 20.0
　　BLD 103
　　CALL “P_RCV” ， DB20
　　EN_R ：=L20.0
　　R ：=
　　LADDR ：=320
　　DB_NO ：=22
　　DBB_NO：=MW36
　　NDR ：=M60.1
　　ERROR ：=M60.2
　　LEN ：=MW62
　　STATUS：=MW64
　　NOP 0
　　// 调用接收指令，当M30.1为1时（允许读数据），即定时器第一秒内接收1号S7-200站回传的6字节数据，存入DB22数据块中，起始字节为DB22.DBB0；当M30.2为1时，即定时器第2秒内接收2号S7-200站回传的6字节数据，存入DB22数据块中，起始字节为DB22.DBB8
　　3.2 S7-200端通信程序
　　S7-200 PLC程序分为主程序、子程序和中断程序，主程序完成控制和子程序调用功能，子程序完成通信口初始化功能，中断程序完成数据的接收和发送功能。发送数据采用发送指令XMT，接收数据采用逐字节接收方法，通信口接收每个字节都会暂存到特殊存储器SMB2中，并且产生中断，利用中断程序控制数据的接收。由于S7-200CPU的通信是建立在RS-485半双工通信硬件的基础上，接收和发送不能同时进行。通信中断程序要做到：接收指令不结束，就不能执行发送指令。
　　反映S7-200CPU工作方式的模式开关当前位置的特殊存储器位为SM0.7，它控制自由端口模式的进入。当模式开关处于TERM位置时，SM0.7为0；当模式开关处于RUN位置时，SM0.7为1。SMB30是自由口模式控制字节，用来设定校验方式、通信协议、波特率等通信参数（其各个位含义参阅相关手册），中断事件号8为端口0接收字符中断，中断事件号9为端口0发送完成中断。
　　当SM0.7为1时，调用子程序SBR_0设置SMB30，允许进行自由口通信；SM0.7为0时，调用子程序SBR_1重新设置SMB30，停止自由口通信，恢复PPI通信，便于用Micro/WIN软件对CPU运行状态进行监视。S7-200通信程序流程如图4