隨著工業(yè)自動化控制技術的不斷發(fā)展，可編程邏輯控制器(PLC)與上位機之間通訊的應用越來越廣泛。在PLC與上位機組成的集散控制系統(tǒng)中，PLC作為下位機完成現場各種信號和數據的采集、運算和控制，上位機則可提供人機交互界面，實現數據的處理以及現場數據的實時顯示等監(jiān)視和遠程控制等功能，這樣不僅提高了PLC的控制功能，擴大了它的控制范圍，而且能夠使PLC之間的資源共享，便于實現集中控制和網絡化管理。由此可見，要實現這一功能，PLC和上位機間的數據通訊是一關鍵環(huán)節(jié)。該文采用VisualBasic 6.0，以普通工控機為上位機實現了和SIEMENS SIMATIC S7—200系列可編程邏輯控制器間的通訊，并在某自動卸胎機械手的控制系統(tǒng)中得到了成功的應用。

1 S7—200 PLC的自由端口通訊

　　1.1 自由端口通訊的方式

　　SIMATIC s7—200 PLC內部集成的PPI接口為用戶提供了強大的通訊功能。PPI接口的物理特性為RS485，可在PPI(pOint to pOint)、MPI(multi—pOint)和自由端口(free port)三種通訊方式下工作。PPI用于S7—200系列PLC之間進行通訊，而MPI則用于在S7-400系列、S7—300系列和S7-200系列PLC之間進行通訊。此外，S7-200系列PLC還可通過增加EM277 PROFIBUSDP擴展模塊以支持PROFIBUSDP工業(yè)以太網的通訊。以上幾種通訊方式使用起來方便、靈活，但只適用于SIEMENS SIMATIC工控產品之間的通訊，無法滿足與其它廠商的工控產品進行通訊的需求，因此SIMATIC S7—200提供了一種自由端口通訊方式。自由端口通訊方式是S7—200系列PLC一個很有特色的功能，它使S7—200可以與任何具有串行接口和通訊協議公開的智能設備進行通訊(如變頻器、單片機和MODEM等)，使通訊范圍擴大、控制系統(tǒng)配置更加靈活。自由端口通訊在物理接口上要求雙方都使用RS485接口。程序可以使用接受中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(xMT)和接受指令(RCV)來控制通訊操作。只有CPU處于RUN模式時才能進行自由端口通訊，當CPU處于STOP模式時自由端口通訊被停止。自由端口雖然為標準RS485接口，但西門子公司提供的PC印PI電纜帶有RS-232／485電平轉換器，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和上位機互聯，如圖1所示。

圖1上位機-PLC連接圖

　　1.2 自由端口通訊模式的初始化

　　S7-200 PLC自由端口通訊模式的初始化是通過對特殊存儲字節(jié)SMB30(端口0)寫入通訊控制字來設置通訊的波特率、奇偶校驗、停止位和數據位數。SMB30各位的含義如圖2所示。

　　1.3 自由端口通信模式下收發(fā)數據

　　配置自由端口通訊模式后，就可以進行數據的收發(fā)了。

　　1)發(fā)送數據指令XMT

　　其命令格式為XMT Table，Port?？梢杂肵MT指令方便地發(fā)送數據，XMT指令激活發(fā)送緩沖區(qū)(Table)中的數據。數據緩沖區(qū)的第一個數據指明了要發(fā)送的字節(jié)數，Port指明了用于發(fā)送的端口，可以發(fā)送一個或多個字符，最多有255個字符的緩沖區(qū)。

　　2)接收數據指令RCV

　　其命令格式為RCV Table，Port?？梢杂肦CV指令方便地接收信息，RCV指令可以接收一個或多個字符，最多有255個字符，這些字符存儲在緩沖區(qū)中。

2 通訊程序的設計

　　2.1 自由端口通信程序設計

　　自由端口通訊程序由主程序、初始化子程序、讀子程序、寫子程序、接收中斷子程序、發(fā)送中斷子程序和校驗子程序等組成。其工作流程如圖3所示。上述各功能塊說明如下：

圖3自由端口通訊程序工作流程

　　1)主程序

　　調用各個子程序并啟動通訊端口。

　　2)初始化子程序

　　當PLC首次掃描，SM0.1有效時，由主程序調用，以便初始化自由通訊端口相關特殊寄存器、中斷向量、PLC站點ID及接收、發(fā)送數據緩沖區(qū)等。

　　3)讀子程序

　　當接收中斷產生、驗證無異常、收到報文讀數據指令時，由主程序調用，實現接收完整報文、關閉接收中斷、判斷數據起始地址、判斷數據長度、獲取相關數據及發(fā)送反饋報文等功能。

　　4)寫子程序

　　當接收中斷產生、驗證無異常、收到報文寫數據指令時，由主程序調用，實現接收完整報文、關閉接收中斷、判斷數據起始地址、判斷數據長度、獲取相關數據及發(fā)送反饋報文等功能。

　　5)接收中斷服務子程序

　　當自由端口接收中斷允許、接收完整報文結束時，完成獲取操作指令及標志讀、寫子程序調用允許。

　　6)發(fā)送中斷服務子程序

　　當自由端口發(fā)送中斷允許、發(fā)送完整報文結束時，完成開啟接收中斷及相關參數復位。

2.2上位機的通訊程序設計

　　上位機通訊軟件是在Visual B商c環(huán)境下開發(fā)的，因Ⅶ具有強大的圖形顯示功能，可以很容易地開發(fā)出界面良好、滿足用戶需求的WIND(弼蛋標準風格的圖形界面。同時VB還提供了方便靈活的串行通訊控件——MSComm。在利用該控件時，只需設置、監(jiān)視其屬性和事件，即可完成對串行端口的初始化和數據的傳輸工作。用Ⅶ編制的可實現串行通訊的部分程序如下：

　　窗體加載時，打開通訊端口。

3 自動卸胎機械手控制系統(tǒng)的實現

　　在某輪胎廠的自動卸胎機械手的研制過程中，應用了基于Visual Basic的西門子S7—200PLC與上位機之間的串行通訊設計，以實現實時監(jiān)視和遠程控制等功能。其中機械手運動時的控制界面如圖4所示。機械手運動到末位接近開關位置時，PLC得到信號，數據通過串行通訊端口傳到上位機，上位機通過后臺的程序處理，控制界面“末位接近開關狀態(tài)”發(fā)生變化，使操作者可以直觀地得知設備現在的狀態(tài)。操作者也可以在上位機上對“運動電機”和“下料電機”進行直接的操作，以實現遠程控制的功能。

圖4卸胎機械手運動控制界面

4 結論

　　可編程邏輯控制器與上位機之間通訊的應用，可以有效地提高控制系統(tǒng)的整體自動化程度。利用Visual Basic等計算機語言，可以方便地開發(fā)出PLC和上位機通訊應用軟件，PLC完成對現場開／關量、模擬輸入偷出量的控制處理，上位機實現對過程參數的監(jiān)控、分析、統(tǒng)計、修改等。實踐證明，該應用方案投資少、開發(fā)周期短、運行穩(wěn)定可靠，對小規(guī)模的系統(tǒng)極具現實意義。