串口通信协议
一文看懂S7-200系列PLC串口通信协议
　　S7-200系列PLC特点
　　一：功能强
　　1.S7-200有6种CPU模块，最多可以扩展7个扩展模块，扩展到256点数字量I\O或45路模拟量I\O，最多有24KB程序储存空间和10KB用户数据存储空间。
　　2.集成了6个有13种工作模式的高速计数器，以及两点高速脉冲发生器\脉冲宽度调制器。CPU224XP的高速计数器的最高计数频率为200kHZ，高速输出的最高频率为100kHZ。
　　二：先进的程序结构
　　S7-200的程序结构简单清晰，在编程软件中，主程序、子程序和中断程序分页存放。使用各程序块中的局部变量。易于将程序快移植到别的项目。子程序用输入、输出参数作软件接口，便与实现结构化编程。S7-200的指令功能强，易于掌握。
　　三：灵活方便的存储器结构
　　S7-200的输入（I）、输出（Q）、位存储器（M）、顺序控制继电器（S）、变量存储器（V）和局部变量（L）均可以按（bit）、字节、字和双字读写。
　　四：功能强大、使用方便的编程软件
　　编程软件STEP7-Micro\WIN可以使用包括中文在内的多种语言。有梯形图、语句表和功能块图编程语言，以及SIMAC、IEC61131-3两种编程模式。
　　五：简化复杂编程任务的向导功能
　　D控制、网络通信、高速输入、高速输出、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程既繁琐又容易出错。
　　六：强大的通信功能
　　S7-200S的CPU模块有1个或者2个标准的RS-485端口，可用于编程或通信，不需增加硬件就可以与别的S7-200、S7-300\S7-400PLC、变频器和计算机通信。S7-200可以使用PPI、MPI、ModbusRTU从站、ModbusRTU主站和USS等通信协议，以及自由端口通信模式。
　　S7-200系列PLC的基本硬件组成
　　S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
　　1．基本单元
　　S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：
　　2．扩展单元
　　S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。
　　3．编程器
　　PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。
　　简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。
　　4．程序存储卡
　　为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEP卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEP卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES -0XA0和6ES -0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。
　　5．写入器
　　写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。
　　6．文本显示器
　　文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。
　　S7-200系列PLC串口通信协议
　　在工业自动化控制方案当中，一个自动化控制项目通常由若干个控制设备组成，比如下位PLC、变频器、工控仪表、等设备，这些设备在控制系统当中都可以通过串口通信的方式与主控PLC、人机界面或者工控电脑实现数据通信，实现集中管理分散控制的功能，目前PLC的通信功能在项目当中的应用越来越多。下面我们以S7-200系列PLC与台达变频器之间串口通信方式通过人机界面实现控制功能。
　　我们来看一下S7-200系列PLC支持的通信协议，见下表：
　　S7-200系列PLC的串口针脚定义
　　在S7-200系列PLC的通信协议当中，使用最多的还是Modbus协议，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
　　Modbus具有以下几个特点：
　　（1）标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。
　　（2）Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
　　（3）Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。
　　基于Modbus通信协议开放性和普及性，本实例也采用Modbus通信协议进行通信。
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1．通信类型 S7-200 PLC的控制网络常见的有以下类型：把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把PLC作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：单主
&&& 1．通信类型
&&& S7-200 PLC的控制网络常见的有以下类型：把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把PLC作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：单主站和多主站。单主站的网络连接见图7-8，多主站的网络连接见图7-9。
图7-8&单主站的网络连接
图7-9 多主站的网络连接
&&& 2．通信协议选择
&&& S7-200 CPU所支持的协议有点对点接口(PPI)、多点接口(MPI)、PROFIBUS。
&&& 在开放系统互联(OSI)七层模式通信结构的基础上，这些通信协议在一个令牌环网络上实现。令牌环网络符合欧洲标准EN 50170中定义的PROFIBUS标准。这些协议是非同步的字符协议，有1位起始位、8位数据位、偶校验位和1位停止位。通信结构依赖于特定的起始字符和停止字符、源和目地站地址、报文长度和数据校验和。在波特率一致的情况下，这些协议可以同时在一个网络上运行，并且互不干扰。
&&& 如果带有扩展模块CP243-1和CP243-1IT，那么S7-200也能运行在以太网上。
&&& (1) PPI协议。PPI是一种主从协议。主站器件发送要求到从站器件，从站器件响应。从站器件不发信息，只是等待主站的要求并对要求作出响应。如图7-10所示。
图7-10&PPI网络
&&& 主站靠一个PPI协议管理的共享连接来与从站通信。
&&& PPI并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但是在一个网络中，主站的个数不能超过32。
&&& 如果在用户程序中使能PPI主站模式，S7-200 CPU在运行模式下可以作主站。在使能PPI主站模式之后，可以使用网络读写指令来读写另外一个S7-200。当S7-200作PPI主站时，它仍然可以作为从站响应其他主站的请求。
&&& PPI高级允许网络设备建立一个设备与设备之间的逻辑连接。对于PPI高级，每个设备的连接个数是有限制的。S7-200支持的连接个数如表7-1所示。
&&& 所有的S7-200&CPU都支持PPI和PPI高级协议，而EM277模块仅仅支持PPI高级协议。
表7-1&&& S7-200 CPU和EM277模块的连接个数
&&& 波特率(bit/s)
&&& 连接数
&S7 - 200&CPU通信口0
9.6k、19.2k或 187.5k
&&& 通信口1
9.6k、19.2k或 187.5k
&&& 9.6k到12M
&&& 6（每个模块）
&&& (2) MPI协议。MPI允许主主通信和主从通信，见图7-11。与一个S7-200 CPU通信，STEP 7- Micro/WIN建立主从连接。MPI协议不能与作为主站的S7-200 CPU通信。
图7-11&MPI网络
&&& 网络设备通过任意两个设备之间的连接通信（由MPI协议管理）。设备之间通信连接的个数受S7-200CPU或者EM277模块所支持的连接个数的限制。
&&& S7-200支持的连接个数如表7-1所示。
对于MPI协议，S7-300和S7-400&PLC可以用XGET和XPUT指令来读写S7-200的数据。
&&& (3) PROFIBUS协议。PROFIBUS协议通常用于实现与分布式I/O(远程I/O)的高速通信。可以使用不同厂家的PROFIBUS设备。这些设备包括简单的输入或输出模块、电机控制器和PLC。
&&& PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I/O从站，如图7-12所示。主站器件通过配置可以知道I/O从站的类型和站号。主站初始化网络使网络上的从站器件与配置相匹配。主站不断地读写从站的数据。
图7-12&PROFIBUS网络
&&& 当一个DP主站成功配置了一个DP从站之后，它就拥有了这个从站器件。如果在网上有第二个主站器件，那么它对第一个主站的从站的访问将会受到限制。
&&& (4) TCP/IP协议。通过以太网扩展模块(CP243-1)或互联网扩展模块(CP243-1 IT)，S7 -200将能支持TCP/IP以太网通信。表7-2列出了这些模块所支持的波特率和连接数。
表7-2&&& 以太网模块(CP243-1)和互联网模块(CP243-1 IT)的连接数
&波特率(bit/s)
&&& 连接数
以太网(CP243 -1)模块
互联网(CP243 -1 IT)模块
8个普通连接
1个STEP 7 - MicroMIN连接
&&& 更多信息可参考SIMATIC NET CP243-1工业以太网通信处理器手册或SIMATICNETCP243-I IT工业以太网及信息技术通信处理器手册。
&&& (5) AS-Interface协议。利用扩展模块CP243-2，S7-200 PLC可以作为传感器一执行器接口网络的主站，读写从站的数据。
&&& (6)自由口协议。S7-200 CPU的通信口还提供了建立在自由串行通信基础上的自由通信能力，数据传输协议完全由用户程序决定。通过自由口方式，S7-200 PLC可以与串行打印机、条码阅读器等通信。
（责任编辑: 佚名 ）
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server is okPLC 与 RFID 控制器的无协议通信
作者：杨艳 徐世许 王伟
来源：中国传动网
摘要：在大型生产线上，为了实现流水线自动化，PLC与RFID技术结合的应用不断增加。PLC作为一种高可靠性的控制装置，与RFID进行数据通信，不但可以实现对每一个生产过程的控制与管理，而且可以提高自动化生产流水线的生产效率。
关键词：[4篇]&&[0篇]&&[0篇]&&
0.&引言 　　在大型生产线上，为了实现流水线自动化，PLC与RFID技术结合的应用不断增加。PLC作为一种高可靠性的控制装置，与RFID进行数据通信，不但可以实现对每一个生产过程的控制与管理，而且可以提高自动化生产流水线的生产效率。 　　欧姆龙公司的CPM2A/2C、CQM1H、C200Hα、CP1、CJ1及CS1等系列PLC都可以支持无协议通信功能。利用TXD和RXD等指令，通过串行通信端口，PLC与计算机之间、PLC与PLC之间、PLC与各种通信设备之间（如变频器、条形码读入器和串行打印机等）可以进行数据交换，实现通信[1]。本文选用欧姆龙CP1H型PLC，实现与与欧姆龙的V600系列RFID控制器的无协议通信。PLC作为上位机，RFID控制器作为下位机。 1.&系统结构 　　上位PLC与下位RFID控制器之间有1:1和1:N两种链接模式，1台PLC&（上位机）只能连接32台RFID（下位机），本文介绍1:1链接模式。系统中PLC与RFID控制器之间通过RS-422总线连接。上位机与RFID控制器通信时，使用专用的SYSWAY通信协议，上位机优先发送通信指令，RFID控制器接收后，首先分析来自主机的命令，然后对RFID标签进行读写。通信结束后，RFID&控制器返回一个响应代码到主机。SYSWAY通信协议支持1:1和1:N通信。当主机与RFID控制器是1对1连接时，采用1:1方式通信;当连接主机的RFID控制器超过一个时，采用1:N方式通信。在1:N通信模式下，可以通过对RFID控制器设置来实现主机与RFID控制器的1:1通信。 　　主机CP1H作为上位机，由于PLC与RFID控制器之间选用RS-422方式进行通信，所以CP1H端口1选用插件CP1W-CIF11，为RS-422/485型。RFID（由V600-CA5D02&RFID控制器、V600-H07天线及V600-D23P66N无源标签三部分组成）作为下位机，V600-CA5D02&RFID控制器的机体上分别带有一个RS-232C与RS-422/485串行通信口，都支持与计算机、PLC等主机设备之间的通信。PLC与RFID控制器的接线如图1所示。
620)this.style.width=620;" border=0>　　CP1W-CIF11有一组DIP开关，共有8个，SW1表示是否使用终端电阻;SW2、SW3表示通信的连接方式：422或485;SW4为空;SW5、SW6表示通信时有无RS控制。在使用其之前，根据通信的要求对DIP开关进行设定：SW1为ON，使用终端电阻;SW2、SW3为OFF，使用422连接方式;SW5、SW6为任意。 2.&无协议通信及其指令 　　无协议通信，即不使用重试处理、不经过数据格式的转换处理及具有对应接收的数据进行处理分支等的顺序通信协议。在无协议且无转换的条件下，通过通信端口的输入输出指令（TXD，RXD）发送和接收数据。无协议通信过程十分简单，只需在PLC系统设定中将串行端口的串行通信模式设定为无协议通信。根据无协议通信，PLC就可以与带有RS-232端口或者RS-422/485端口的外部设备，按照TXD和RXD指令进行单方的发送（数据流从PLC到通用外部设备）和接收数据（数据流从通用外部设备到PLC）[2]。无协议通信的实现步骤如图2所示。
620)this.style.width=620;" border=0>　　使用无协议通信发送和接收消息时，开始代码及结束代码之间的数据用TXD指令来发送，或者是将要插入开始代码及结束代码之间的数据用RXD指令来接收。使用TXD指令发送数据时，应先将数据从I/O存储器读取后发送，使用RXD指令接收数据时，顺序恰恰相反。TXD/RXD一次发送和接收的最大数据量为256个字节。无协议通信时，发送和接收的数据的开始代码和结束代码由用户在PLC系统设定中指定。图3为欧姆龙CP1H型PLC无协议通信的指令结构。
620)this.style.width=620;" border=0>&
Fig.3&&commands&of&No-Protocol&Communication 　　TXD指令根据由S指定的发送数据开头CH编号，对由N指定的发送字节长度的数据进行无变换操作。随着PLC系统设定为无顺序模式时的开始代码/结束代码的指定，由C的位8～11输出到指定的串行通信选装件版的串行端口（无顺序模式）。但是只能在发送准备标志（串行端口1：A392.13、串行端口2：A392.05）为ON时才能发送。能发送字节数最大为259字节（数据部最大256字节，包括开始代码、结束代码）。 　　RXD指令在串行通信选装件板的串行端口（无顺序模式）中，从由D指定的接收数据保存开头CH编号开始，输出由N指定的相当于保存字节长度的接收结束数据。当接收结束数据不满由N所指定的保存字节长度时，输出实际存在的接收结束数据。但是当接收结束标志（串行端口1：A392.14、串行端口2：A392.06）为ON时，执行本指令来接收（来自接收缓冲器的）数据。接收可能字节数最大为259字节（数据部最大256字节，包括开始代码、结束代码）。 3.&RFID控制器及其命令集和数据传输协议 　　V600系列RFID控制器拥有丰富的指令系统，共23条，可以非常灵活的应用于各种场合，其中包括通信命令、一般的通信子命令、主机命令等[3]。通信命令多用于执行与RFID标签的通信，例如，对静止或者是移动的RFID标签进行读写等。通信子命令一般用于取消某个命令的执行，而主机命令则用于主机设备控制&RFID控制器。在上位机与RFID&控制器通信过程中用到最多的是通信命令，常用通信命令的代码及其功能如表1。
620)this.style.width=620;" border=0>　　在1:1的通信模式下，通信过程中不计算校验码，因此，只能通过响应代码来判断通信结果的正确性。图4给出了上位机与RFID控制器之间传输数据的格式。从上位机发送到RFID控制器的数据块为命令帧，反过来，从RFID控制器发送到上位机的数据块为响应帧。每个帧以指令代码开始，以结束符结束，响应帧中还包括反应执行结果的响应码。上位机与RFID&控制器之间可以传送十六进制或ASCII形式的数据，每一帧最大允许传送数据为271个字符。 　　如果传送的数据大于271个字符，可以将数据分成起始帧、若干中间帧、结束帧进行传送。起始帧必须包含命令码，读/写头号，开始地址等，否则通信的过程中将会有错误发生。上位机每发送完一帧时，在收到RFID&控制器返回的分界符（即“↙”）后再发送下一帧，只有当结束帧数据发送完毕时才返回响应代码。
620)this.style.width=620;" border=0>4.&PLC与RFID控制器无协议通信的实现 　　4.1&CP1H通信端口设置 　　PLC与RFID控制器之间使用RS-422方式进行通信。根据RFID控制器通信规格要求，使用欧姆龙编程软件CX-Programmer7.1将CP1H串口1模式设置为“RS-232C”，通信波特率设置9600，数据格式为7、2、E，如图5所示
620)this.style.width=620;" border=0>　　4.2&RFID控制器参数设置 　　RFID控制器通信参数设置应与PLC通信端口参数一致：波特率9600，偶校验方式，7位数据位，2位停止位。DIP开关SW6为ON，表示使用终端电阻。 　　4.3&通信举例 　　通过PLC与RFID控制器之间的通信，编程实现从RFID标签地址0100H开始的通道内读取四个数据，读取的数据存储到PLC的DM区内。根据通信数据传输格式，要发送的数据为RDA1001004＊。将要发送的数据转化为16进制数“D”&，存放到DM0开始的6个通道内。这6个通道对应值分别为：DM0：5244;DM1：4131;DM2：3030;DM3：3130;DM4：3034;DM5：2A0D。 　　PLC与RFID控制器无协议通信程序如图6所示。A392.13为发送允许标志位，当PLC的串口1准备好时，A392.13自动为ON，发送数据指示100.00变亮，则PLC可以通过此端口发送数据。当0.00为ON时，将DM0开始的6个通道的数据发送出去，RFID控制器接收到指令后做出响应。A392.14为接收允许标志位。串口准备好后，A392.14自动为ON，接收数据指示100.07变亮。PLC开始自动接收RFID控制器返回的响应数据，并自动存储到DM100开始的5个通道内。执行程序后查看从DM100开始的5个通道的内容，分别为：DM100：5244;DM101：3030;DM102：3131;DM103：3131;DM104：2A0D。所以接收的数据为：RD001111＊，根据数据传输响应帧数据格式，可知从RFID标签读出的四个数为：1111。
620)this.style.width=620;" border=0>5.&结束语 　　无协议通信是一种简便易行的通信方式，欧姆龙的CPM2A和CP系列等小型机都可以实现[4]。这种通信方式编程灵活，通信可靠性高，是一种比较理想的低成本通信方式。
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