|
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：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
| 00 00（H）： |
|
I寄存器区 |
| 01 00（H）： |
|
Q寄存器区 |
| 02 00（H）： |
|
M寄存器区 |
| 08 00（H）： |
|
V寄存器区 |
例如：
| IB000的地址可表示为 |
|
00 00 00 00（H） |
| VB100的地址可表示为 |
|
08 00 00 64（H） |
- 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"。
- 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）
- 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=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29
- 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：
- 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。
- 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 |
- 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。
- 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。
- 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34H 37H 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） |
| Byte3 |
| Byte4 |
目标寄存器地址（十六进制ASCII码） |
| Byte5 |
| Byte6 |
| Byte7 |
| Byte8 |
| Byte9 |
| Byte10 |
| Byte11 |
| Byte12 |
读/写字节数M（十六进制ASCII码） |
| Byte13 |
| Byte14 |
要写入的数据（十六进制ASCII码） |
| Byte15 |
| Byte16 |
| Byte17 |
| Byte18 |
| Byte19 |
| Byte20 |
| Byte21 |
| Byte22 |
| Byte23 |
| Byte24 |
| Byte25 |
| Byte26 |
| Byte27 |
| Byte28 |
| Byte29 |
| Byte30 |
BCC校验码（十六进制ASCII码） |
| Byte31 |
| Byte32 |
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） |
| Byte3 |
| Byte4 |
| Byte5 |
| Byte6 |
| Byte7 |
| Byte8 |
| Byte9 |
| Byte10 |
| Byte11 |
| Byte12 |
| Byte13 |
| Byte14 |
| Byte15 |
| Byte16 |
| Byte17 |
| Byte18 |
BCC校验码（十六进制ASCII码） |
| Byte19 |
| Byte20 |
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。
----RCVcomplete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 |
Byte0 |
| VB102 |
指令类型（读/写） |
Byte1 |
| VB103 |
目标PLC站地址（十六进制ASCII码） |
Byte2 |
| VB104 |
Byte3 |
| VB105 |
目标寄存器地址（十六进制ASCII码） |
Byte4 |
| VB106 |
Byte5 |
| VB107 |
Byte6 |
| VB108 |
Byte7 |
| VB109 |
Byte8 |
| VB110 |
Byte9 |
| VB111 |
Byte10 |
| VB112 |
Byte11 |
| VB113 |
读/写字节数M（十六进制ASCII码） |
Byte12 |
| VB114 |
Byte13 |
| VB115 |
要写入的数据（十六进制ASCII码） |
Byte14 |
| VB116 |
Byte15 |
| VB117 |
Byte16 |
| VB118 |
Byte17 |
| VB119 |
Byte18 |
| VB120 |
Byte19 |
| VB121 |
Byte20 |
| VB122 |
Byte21 |
| VB123 |
Byte22 |
| VB124 |
Byte23 |
| VB125 |
Byte24 |
| VB126 |
Byte25 |
| VB127 |
Byte26 |
| VB128 |
Byte27 |
| VB129 |
Byte28 |
| VB130 |
Byte29 |
| VB131 |
BCC校验码（十六进制ASCII码） |
Byte30 |
| VB132 |
Byte31 |
| VB133 |
结束字符 |
Byte32 |
表4 译码区
| VB134 |
PLC站号（ATH from VB103-VB104） |
| VB135 |
合成为VD135作为目标寄存器的地址指针
（ATH from VB105-VB112） |
| VB136 |
| VB137 |
| VB138 |
| VB139 |
读/写字节数（ATH from VB113-VB114） |
| VB140 |
bcc码（ATH from VB131-VB132） |
| VB141 |
未使用 |
| VB142 |
| VB143 |
| VB144 |
| VB145 |
| VB146 |
| VB147 |
| VB148 |
| VB149 |
和成为VD149作为VB102的地址指针
用以计算BCC校验码 |
| VB150 |
| VB151 |
| VB152 |
表5 发送缓冲区
| VB153 |
字符数 |
| VB154 |
起始字符 |
Byte0 |
| VB155 |
状态信息 |
Byte1 |
| VB156 |
数据区（十六进制ASCII码） |
Byte2 |
| VB157 |
Byte3 |
| VB158 |
Byte4 |
| VB159 |
Byte5 |
| VB160 |
Byte6 |
| VB161 |
Byte7 |
| VB162 |
Byte8 |
| VB163 |
Byte9 |
| VB164 |
Byte10 |
| VB165 |
Byte11 |
| VB166 |
Byte12 |
| VB167 |
Byte13 |
| VB168 |
Byte14 |
| VB169 |
Byte15 |
| VB170 |
Byte16 |
| VB171 |
Byte17 |
| VB172 |
BCC校验码（十六进制ASCII码） |
Byte18 |
| VB173 |
Byte19 |
| VB174 |
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INDX |
| VB176 |
| VB177 |
合成为VW177
作为发送时计算bcc码循环的INDX |
| VB178 |
| VB179 |
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） |
| VB182 |
| VB183 |
| VB184 |
| VB185至VB198 |
未使用 |
| VB199 |
本机站号 |
程序清单
主程序：
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.1 |
//第一次扫描调用初始化子程序 |
| CALL |
initialize |
|
| |
| NETWORK 2 |
| LDB= |
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 |
| A |
M0.0 |
//BCC码校验正确 |
| CALL |
Read |
//调用读子程序 |
| |
| NETWORK 3 |
| LDB= |
VB134, VB199 |
//指令中的站地址与本机站地址相符 |
| AB= |
VB102, 6 |
//指令类型为写指令 |
| A |
M0.0 |
//BCC码校验正确 |
| CALL |
Write |
//调用写子程序 |
| |
| NETWORK 4 |
| LD |
M0.1 |
//指令接收完成后调用BCC码校验子程序 |
| CALL |
Verify |
|
| |
| NETWORK 5 |
| LD |
SM4.5 |
//当端口空闲时启动RCV |
| RCV |
VB100, 0 |
|
Read子程序：
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
//停止端口0的接收 |
| R |
SM87.7, 1 |
|
| R |
M0.0, 1 |
|
| RCV |
VB100, 0 |
|
| |
| NETWORK 2 |
| LD |
SM0.0 |
//将数据写入发送缓冲区 |
| MOVB |
103, VB154 |
|
| MOVB |
1, VB155 |
|
| HTA |
*VD135, VB156, 16 |
|
| MOVB |
26, VB174 |
|
| MOVB |
21, VB153 |
|
| |
| NETWORK 3 |
| LD |
SM0.0 |
//计算BCC校验码 |
| FOR |
VW177, +1, +16 |
|
| |
| NETWORK 4 |
| LD |
SM0.0 |
|
| XORB |
*VD181, VB180 |
|
| |
| NETWORK 5 |
| LD |
SM0.0 |
|
| INCD |
VD181 |
|
| |
| NETWORK 6 |
| NEXT |
|
|
| |
| NETWORK 7 |
| LD |
SM0.0 |
|
| HTA |
VB180, VB172, 2 |
//BCC校验码写入发送缓冲区 |
| |
| NETWORK 8 |
| LD |
SM4.5 |
//发送反馈信息 |
| XMT |
VB153, 0 |
|
Write子程序：
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
//停止端口0的接收 |
| R |
SM87.7, 1 |
|
| R |
M0.0, 1 |
|
| RCV |
VB100, 0 |
|
| |
| NETWORK 2 |
| LD |
SM0.0 |
//装入要写如数据源的地址指针 |
| MOVD |
&VB115, VD145 |
|
| |
| NETWORK 3 |
| LD |
SM0.0 |
//写入数据 |
| ATH |
*VD145, *VD135, VB139 |
|
| |
| NETWORK 4 |
| LD |
SM0.0 |
//指令执行的反馈信息写入发送缓冲区 |
| MOVB |
21, VB153 |
|
| MOVB |
103, VB154 |
|
| MOVB |
2, VB155 |
|
| MOVB |
26, VB174 |
|
| |
| NETWORK 5 |
| LD |
SM4.5 |
//发送指令执行的反馈信息 |
| XMT |
VB153, 0 |
|
Verify子程序：
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
|
| R |
M0.1, 1 |
//复位verify子程序的执行条件 |
| |
| NETWORK 2 |
| LD |
SM0.0 |
//计算BCC码 |
| FOR |
VW175, +1, +29 |
|
| |
| NETWORK 3 |
| LD |
SM0.0 |
|
| XORB |
*VD149, VB179 |
|
| |
| NETWORK 4 |
| LD |
SM0.0 |
|
| INCD |
VD149 |
|
| |
| NETWORK 5 |
| NEXT |
|
|
| |
| NETWORK 6 |
| LDB= |
VB179, VB140 |
//当BCC码校验正确时，M0.0置1 |
| AB= |
VB133, 71 |
|
| S |
M0.0, 1 |
|
| |
| NETWORK 7 |
| LDB= |
VB133, 71 |
//BCC码错误时发送反馈信息 |
| AB<> |
VB179, VB140 |
|
| MOVB |
21, VB153 |
|
| MOVB |
103, VB154 |
|
| MOVB |
3, VB155 |
|
| MOVB |
26, VB174 |
|
| R |
SM87.7, 1 |
|
| RCV |
VB100, 0 |
|
| XMT |
VB153, 0 |
|
| |
| NETWORK 8 |
| LDB<> |
VB133, 71 |
//指令格式错误或RCV超时时发送反馈信息 |
| MOVB |
21, VB153 |
|
| MOVB |
103, VB154 |
|
| MOVB |
4, VB155 |
|
| MOVB |
26, VB174 |
|
| R |
SM87.7, 1 |
|
| RCV |
VB100, 0 |
|
| XMT |
VB153, 0 |
|
Initialize子程序：
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
|
| MOVB |
9, SMB30 |
//0口"9600,N,8,1" |
| |
| NETWORK 2 |
| LD |
SM0.0 |
//RCV指令初始化 |
| MOVB |
16#EC, SMB87 |
|
| MOVB |
103, SMB88 |
|
| MOVB |
71, SMB89 |
|
| MOVB |
+1000, SMW92 |
|
| MOVB |
35, SMB94 |
|
| R |
SM87.2, 1 |
|
| |
| NETWORK 3 |
| LD |
SM0.0 |
|
| ATCH |
RCVcomplete, 23 |
//连接口0接收完成的中断 |
| |
| NETWORK 4 |
| LD |
SM0.0 |
|
| ATCH |
XMTcomplete, 9 |
//连接口0发送完成的中断 |
| |
| NETWORK 5 |
| LD |
SM0.0 |
|
| ENI |
|
//中断允许 |
| |
| NETWORK 6 |
| LD |
SM0.0 |
|
| MOVB |
2, VB199 |
//将本机站地址装入寄存器 |
| |
| NETWORK 7 |
| LD |
SM0.0 |
|
| MOVB |
&VB102, VD149 |
//装入地址指针 |
| MOVB |
0, VB179 |
//BCC码寄存器清零 |
| MOVB |
&VB156, VD181 |
//装入地址指针 |
| MOVB |
0, VB180 |
//BCC码寄存器清零 |
RCVcomplete中断程序
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
|
| ATH |
VB103, VB134, 2 |
//指令译码（ASCII码到十六进制） |
| ATH |
VB105, VB135, 8 |
|
| ATH |
VB113, VB139, 2 |
|
| ATH |
VB131, VB140, 2 |
|
| S |
M0.1, 1 |
//置位Verify子程序的触发条件 |
| MOVB |
0, VB179 |
//BCC码寄存器清零 |
| MOVD |
&VB102, VD149 |
//装入地址指针 |
XMTcomplete中断程序
| NETWORK 1 |
| LD |
SM0.0 |
|
| R |
M0.0, 1 |
//复位BCC校验码正确的标志位 |
| S |
SM87.7, 1 |
//允许口0进行接收 |
| MOVB |
0, VB179 |
//BCC校验码寄存器清零 |
| MOVB |
0, VB180 |
//BCC校验码寄存器清零 |
| MOVD |
&VB102, VD149 |
//重新装入地址指针 |
| MOVD |
&VB156, VD181 |
|
| MOVB |
0, VB133 |
//接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零 |
|
