自由协议实现计算机与S7-200的通信

概述----本例说明如何以自由协议实现计算机与S7-200的通信，计算机作为主站，可以实现对西门子PLC从站各寄存器的读/写操作。----计算机通过COM口发送指令到PLC的PORT0（或PORT1）口，PLC通过RCV接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。通信协议----在自由口模式下，通信协议是由用户定义的。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）、接受指令（RCV）来控制通信操作。在自由口模式下，通信协议完全由梯形图程序控制。指令格式定义计算机每次发送一个33字节长的指令来实现一次读/写操作，指令格式见表1说明：1.起始字符----起始字符标志着指令的开始，在本例中被定义为ASCII码的g，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符以接收真对该PLC的指令。2.指令类型----该字节用来标志指令的类型，在本例中05H代表读操作，06H代表写操作。3.目标PLC站地址----目标PLC站地址占用指令的B2、B3两个字节，以十六进制ASCII码的格式表示目标PLC的站地址。4.目标寄存器地址----在PLC内部可以用4个字节来表示一个寄存器的地址（但不能表示一个位地址）。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。0000（H）：I寄存器区0100（H）：Q寄存器区0200（H）：M寄存器区0800（H）：V寄存器区5.例如：IB000的地址可表示为00000000（H）VB100的地址可表示为08000064（H）6.读/写字节数M----当读命令时，始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节的数据（转换为十六进制ASCII码后占用16个字节），可以根据自己的需要取用，M可以任意写入。----当写命令时，M表示的是要写入数据的十六进制ASCII码所占用的字节数。例如要写入1个字节的数据，数据在指令中以十六进制ASCII码表示，它将占用2个字节，此时应向M中写入02。同理，如果要写入5个字节的数据，M中应写入0A。7.要写入的数据----要写入的数据在指令中以十六进制ASCII码的格式表示，占用指令的B14-B29共16个字节。数据区必须填满，但只有前M个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指令最多可以写入8个字节的数据（此时M中应写入10，代表十进制的16）8.BCC校验码----在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，最简单的方法就是使用校验码。BCC校验码的方法就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去；同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的。----在本例中，bcc为指令B1到B29的异或和，BCC为bcc的十六进制ASCII码。----bcc=B1xorB2xorB3xorB4xor……xorB299.结束字符----结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为ASCII码的G，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收真对该PLC的指令。PLC在接到上位机指令后，将发送一个21字节长反馈信息，格式见表2说明：1.起始字符----起始字符标志着反馈信息的开始，在本例中被定义为ASCII码的g，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符，这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息的来源。2.状态信息----该字节包含指令执行的状态信息，在本例中01H代表读取正确02H代表写入正确03H代表BCC校验码错误04H代表指令不合法3.数据区----反馈信息的B3到B18为读指令所要读取的数据，以十六进制ASCII码表示。4.BCC校验码----与上位机指令中的BCC校验码类似，它是反馈信息B3到B18的异或和。5.结束字符----结束字符标志着反馈信息的结束，在本例中被定义为26H。指令中为何要使用ASCII码----一条指令除包含数据外，还包含必要的控制字（起始字符、结束字符、指令类型等）。如果指令中的数据直接以其原本的形式传输，则不可避免的会与指令中的控制字发生混淆。----例如本例中，指令的起始字符为g，其ASCII码值为67H，结束字符为G，其ASCII码值为47H。假设要写入的数据中也有47H，并且数据直接以其原本的形式传输，则PLC会因为接收到了数据中的47H而停止接收，这样PLC接收到的指令将是一个不完整的非法指令，很可能造成PLC的误动作。----为了避免这种情况的发生，可以用文本来传送二进制数据。通过以16进制ASCII码的格式描述数据，每个二进制的字节都可以表示成一对ASCII编码，这对编码表示这个字节的两个16进制字符。这种格式可以表示任何的数值，仅仅使用ASCII代码的30H到39H（表示0到9）和41H到46H（表示A到F）。ASCII码的其余部分可以用作控制字（起始标志、结束标志、指令类型等）。这样，数据中的47H以ASCII码的形式进行传送就变成了34H37H两个字节，从而避免了PLC因接收到数据中的47H而停止接收的错误。表1上位机指令格式Byte0起始字符Byte1指令类型（读/写）Byte2目标PLC站地址（十六进制ASCII码）Byte3Byte4目标寄存器地址（十六进制ASCII码）Byte5Byte6Byte7Byte8Byte9Byte10Byte11Byte12读/写字节数M（十六进制ASCII码）Byte13Byte14要写入的数据（十六进制ASCII码）Byte15Byte16Byte17Byte18Byte19Byte20Byte21Byte22Byte23Byte24Byte25Byte26Byte27Byte28Byte29Byte30BCC校验码（十六进制ASCII码）Byte31Byte32结束字符表2反馈信息格式Byte0起始字符Byte1状态信息Byte2数据区（十六进制ASCII码）Byte3Byte4Byte5Byte6Byte7Byte8Byte9Byte10Byte11Byte12Byte13Byte14Byte15Byte16Byte17Byte18BCC校验码（十六进制ASCII码）Byte19Byte20结束字符PLC程序执行过程----PLC在第一次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化。初始化完成后，运行RCV指令使端口处于接受状态。----RCV会将以g开头G结尾的指令保存到接收缓冲区，并同时产生接收完成中断。中断服务程序用来处理接收完成中断事件，它会将接收缓冲区中的十六进制ASCII码还原成数据并保存，同时置位Verify子程序的触发条件（M0.1）。----Verify子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用，然后求出接收缓冲区中指令的BCC校验码并与指令中的BCC校验码进行比对。如果相等则置BCC码校验正确的标志位（M0.0）为1；如果指令格式正确（指令的结束标志在接收缓冲区中特定的位置VB133）而BCC码不相等，则发送代表BCC校验码错误的反馈信息；如果指令格式不正确（VB133中不是指令的结束标志），则返回代表指令格式错误的反馈信息。----Read子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Read子程序被执行。Read子程序首先禁止RCV，然后将指令所要读取的数据转换成十六进制ASCII码并写入发送缓冲区、计算BCC检验码、最后发送反馈信息。----Write子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为写指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Write子程序被执行。Write子程序首先禁止RCV，然后将指令中的数据写入目标寄存器，最后发送代表写入正确的反馈信息。----PLC每接到一条指令后都会发送一条反馈信息，当反馈信息发送完成时，会产生发送完成中断，XMTcomplete中断服务程序用来处理发送完成中断事件。在XMTcomplete中断服务程序中所要执行的操作包括：复位BCC校验码正确的标志位（M0.0）；允许RCV；bcc码寄存器清零；重新装入用于计算BCC校验码的地址指针；接收缓冲区中存放指令结束字符的字节VB133清零（用来判断下一条指令格式是否正确）。PLC寄存器地址分配----此程序占用PLC寄存器的VB100-VB199，内部继电器占用M0.0和M0.1。寄存器地址分配见表3、表4、表5、表6。表3接收缓冲区VB100字符数VB101起始字符Byte0VB102指令类型（读/写）Byte1VB103目标PLC站地址（十六进制ASCII码）Byte2VB104Byte3VB105目标寄存器地址（十六进制ASCII码）Byte4VB106Byte5VB107Byte6VB108Byte7VB109Byte8VB110Byte9VB111Byte10VB112Byte11VB113读/写字节数M（十六进制ASCII码）Byte12VB114Byte13VB115要写入的数据（十六进制ASCII码）Byte14VB116Byte15VB117Byte16VB118Byte17VB119Byte18VB120Byte19VB121Byte20VB122Byte21VB123Byte22VB124Byte23VB125Byte24VB126Byte25VB127Byte26VB128Byte27VB129Byte28VB130Byte29VB131BCC校验码（十六进制ASCII码）Byte30VB132Byte31VB133结束字符Byte32表4译码区VB134PLC站号（ATHfromVB103-VB104）VB135合成为VD135作为目标寄存器的地址指针（ATHfromVB105-VB112）VB136VB137VB138VB139读/写字节数（ATHfromVB113-VB114）VB140bcc码（ATHfromVB131-VB132）VB141未使用VB142VB143VB144VB145VB146VB147VB148VB149和成为VD149作为VB102的地址指针用以计算BCC校验码VB150VB151VB152表5发送缓冲区VB153字符数VB154起始字符Byte0VB155状态信息Byte1VB156数据区（十六进制ASCII码）Byte2VB157Byte3VB158Byte4VB159Byte5VB160Byte6VB161Byte7VB162Byte8VB163Byte9VB164Byte10VB165Byte11VB166Byte12VB167Byte13VB168Byte14VB169Byte15VB170Byte16VB171Byte17VB172BCC校验码（十六进制ASCII码）Byte18VB173Byte19VB174结束字符Byte20表6其它VB175合成为VW175作为接收时计算bcc码循环的INDXVB176VB177合成为VW177作为发送时计算bcc码循环的INDXVB178VB179接收数据的bcc码VB180发送数据的bcc码VB181合成为VD181作为VB156的地址指针（计算发送反馈信息的bcc码时使用）VB182VB183VB184VB185至VB198未使用VB199本机站号程序清单主程序：NETWORK1LDSM0.1//第一次扫描调用初始化子程序CALLinitializeNETWORK2LDB=VB134,VB199//指令中的站地址与本机站地址相符AB=VB102,5//指令类型为读指令AM0.0//BCC码校验正确CALLRead//调用读子程序NETWORK3LDB=VB134,VB