基于西门子PLCS7-200的无线通信控制系统

一、 背景
　　2002年开始开发焦炉四大机车自动化系统的时候，遇到了无线通信的难题，众所周知目前的电台不能直接支持PPI协议，别的无线通信的方案要么成本过高，要么性能不稳定，不可靠。
        所以早期的时候，都是用自由口，自己编写基于主、从通信协议的通信程序，不过很不灵活，协议一旦确定就很难更改，如果有升级和变动，都需要大量的修改代码，维护极不方便。
　　后来西门子推出了Micro Win32引入了库的概念，可以直接提供Moubus Rtu Slave库供开发人员使用，但是只提供Moubus Slave，没有提供Moubus Client，所以PLC直接通过Moubus协议访问还是有问题。

 

二、 实施方案
　　Modbus是一个公开协议，包括ASCII、RTU和TCP几种，很显然我选择了Rtu，因为西门子提供的Slave就是基于Rtu协议的。
　　

　　如果在PLC中把所有的功能都实现了，不光代码编写较为繁琐，对PLC本身的程序和容量空间都是考验。

返回命令帧：

说明：
命令正确：
1) 设备地址相同Addr0＝Addr1
2) 功能码相同
3) 返回的数据字节数N=DataNum×2 DataNum的范围（0～120）
4) 返回数据的意义
a＝HoldStart
n= DataNum－1

命令有误：
1) 没有任何返回
2) 返回异议帧

2、 设置保持寄存器（多个，以字为最小单位）
 
说明：
数据字节数：bytN= DataNum×2

命令正确：
1) 设备地址相同Addr0＝Addr1
2) 功能码相同
3) 地址相同
4) 数据量相同

命令有误：
1） 没有任何返回
2） 返回异议帧

　　有了协议，有知道了西门子库的开发方法，剩下的事，就是开工，下面详细介绍最终的完成成果：

　　Modbus RTU客户程序由于建立在PLC中，所以它的读写函数的处理方法和一般上位机的读写程序不一样，PLC内部的程序执行是扫描式的，而读写数据时的通信却是过程的需要一定时间来等待的，所以读写的函数不是独立的，它需要一个专门的服务程序来反馈执行的结果。同时需要注意的是，读写操作在某一时刻只允许一个执行（最好读写操作之间留一定时间间隔）。
　　此外，西门子提供的Modbus RTU Slave程序不支持广播命令。
I、地址定义
1、 V变量区的占用
一共需要V变量区786个字节。在程序设计时，用户程序不要占用该内存区。

特别注意：V变量区的占用地址是相对的，通过修改库内存地址，可以改变使用V变量区的范围。

2、 定时器的占用
占用了定时器T100，用户程序不要再使用T100了。
变量名 说明 备注
T100 10ms定时器


II、接口函数说明

1、YFMBUS_INIT
a. 名称：YFMBUS_INIT
b. 类型：
c. 功能：Modbus RTU Client初始化
d. 参数：

2、YFMBUS_ Server
a. 名称：YFMBUS_Server
b. 类型：
c. 功能：Modbus RTU Client服务程序，负责通信后台的处理

名 称 类 型 说 明 备 注
Done BOOL 0 － 服务空闲 1 － 正在服务 输出

3、YFMBUS_ReadVW
a. 名称：YFMBUS_ ReadVW
b. 类型：
c. 功能：读取指定VW变量区的数据

 
4、YFMBUS_WriteVW
a. 名称：YFMBUS_ WriteVW
b. 类型：
c. 功能：写指定VW变量区的数据



III、样例程序
网格 1
// 网络注解
LD SM0.1 //PLC初次扫描
//－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
//PLC的端口号:0/1|波特率0-4800 1-9600 2-19200|校验:0-无 1-奇校验 2-偶校验
CALL YFMBUS_INIT, 0, 1, 2
//－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
MOVB 0, VB0

网格 2
LD SM0.0
//端口0 JRModbus客户端程序
CALL YFMBUS_Server, M0.1

网格 3
LD SM0.0
TON T32, +200

网格 4
LD T32
R T32, 1
AB<> 16#CC, VB0 //操作完毕
INCB VB10
LPS
AB> VB10, 1
MOVB 0, VB10

LRD
AB= VB10, 0 //读数据
//从站号|从站存放地址（VW100）|数据量|主PLC存放数据地址|反馈信息
CALL YFMBUS_ReadVW, 1, 50, 10, &VB50, &VB0

LPP
AB= VB10, 1 //写数据
//从站号|从站存放地址（VW200）|数据量|主PLC存放数据地址|反馈信息
CALL YFMBUS_WriteVW, 1, 100, 10, &VB100, &VB0
//－－－－
INCW VW100 //测试数据 自加1

三、 结语
　　从实施以来，无线通信的数据包结构变化很大，但这个通信架构却没有再改变过，近两年的多时间在多个现场，它都运行的很稳定，完全实现了无线通信基于PLC的应用．