PLC如何与单片机进行通讯？共有三种方法！你会用几个？

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通讯是一个工控朋友学习或者工作到一定程度不得不面对的一个难题,可也是区别新手和高手的一道分水岭,新手遇到通讯问题往往会比较抓狂,不知道如何着手,而老手即使面对没有经验的设备也会有一个大概的思路.有朋友问我关于西门子PLC与单片机通讯的问题,今天给大家汇总一下.

首先西门子PLC与单片机共有三种办法进行信号交换:

1 信号线连接.这是一种最简单的方式,即在单片机和PLC之间进行连接信号线,PLC的输入接单片机输出;PLC输出接单片机输入,这是一种最普遍的方式,通过这种方式PLC几乎可以和任何工控的控制装置连接,比如伺服系统,变频器,机器人等等!缺点是如果需要传递的信号太多,那么电缆数量也会很大,而且一旦电缆损坏,维护起来很困难!

2 自由口通讯,以前我们多次讲到过自由口通讯，而且专门讲解过ASCII码，有需要的朋友可以去我以前的文章里去找，今天不重复了。

3 第三种方法是利用ModBus协议进行通讯。

本节主要讲解以PLC作主站，51单片机作从站，用ModBus协议进行通讯。PLC读取单片机保持寄存器区的数据。S7-200PLC程序主要通过调用Modubs RTU 主站指令库完成。

一、调用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序

使用 SM0.0 调用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并启动其功能控制：

各参数意义如下:

1 EN 使能：必须保证每一扫描周期都被使能（使用 SM0.0）

2 Mode 模式：为 1 时，使能 Modbus 协议功能；为 0 时恢复为系统 PPI 协议

3 Baud 波特率：支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。

4 Parity 校验：校验方式选择；0＝无校验，1＝奇较验，2＝偶较验。

5 Timeout 超时：主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000 毫秒（1 秒），允许设置的范围为 1 - 32767。

注意： 这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。

6 Done 完成位：初始化完成，此位会自动置1。可以用该位启动 MBUS_MSG 读写操作（见例程）

7 Error 初始化错误代码（只有在 Done 位为1时有效）： 0＝ 无错误，1＝ 校验选择非法，2＝ 波特率选择非法，3＝ 模式选择非法。

二、调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求；

各参数意义如下:

常见的错误：

如果多个 MBUS_MSG 指令同时使能会造成 6 号错误库存储区被程序其它地方复用，有时也会造成6 号错误从站 delay 参数设的时间过长会造成主站 3 号错误从站掉电或不运行，网络故障都会造成主站 3 号错误。

含义如下：

1 EN 使能：同一时刻只能有一个读写功能（即 MBUS_MSG）使能

注意：建议每一个读写功能（即 MBUS_MSG）都用上一个 MBUS_MSG 指令的 Done 完成位来激活，以保证所有读写指令循环进行（见例程）。

2 First 读写请求位：每一个新的读写请求必须使用脉冲触发

3 Slave 从站地址：可选择的范围 1 - 247

4 RW 从站地址：0 ＝ 读， 1 ＝ 写；注意：

1. 开关量输出和保持寄存器支持读和写功能

2. 开关量输入和模拟量输入只支持读功能

5 Addr 读写从站的数据地址：选择读写的数据类型

00001 至 0xxxx - 开关量输出

10001 至 1xxxx - 开关量输入

30001 至 3xxxx - 模拟量输入

40001 至 4xxxx - 保持寄存器

6 Count 数据个数；通讯的数据个数（位或字的个数）

注意： Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（是指每一个 MBUS_MSG 指令）

7 DataPtr 数据指针：

1. 如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中

2. 如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中

8 Done 完成位 读写功能完成位

9 Error 错误代码：只有在 Done 位为1时，错误代码才有效

0 ＝ 无错误

1 ＝ 响应校验错误

2 ＝ 未用

3 ＝ 接收超时（从站无响应）

4 ＝ 请求参数错误（slave address, Modbus address, count, RW）

5 ＝ Modbus/自由口未使能

6 ＝ Modbus正在忙于其它请求

7 ＝ 响应错误（响应不是请求的操作）

8 ＝ 响应CRC校验和错误

-

101 ＝ 从站不支持请求的功能

102 ＝ 从站不支持数据地址

103 ＝ 从站不支持此种数据类型

104 ＝ 从站设备故障

105 ＝ 从站接受了信息，但是响应被延迟

106 ＝ 从站忙，拒绝了该信息

107 ＝ 从站拒绝了信息

108 ＝ 从站存储器奇偶错误

三、需要从站支持的功能及Modbus 保持寄存器地址映射

为了支持上述 Modbus 地址的读写，Modbus Master 协议库需要从站支持下列功能：

Modbus 保持寄存器地址映射举例：

四、S7-200PLC程序

五、单片机程序;STC11F04E单片机，9600波特率

START: MOV TMOD,#21H ;定时器1是8位再装入，定时器0为16位定时器

MOV TH1,#0FDH;预置初值(按照波特率9600BPS预置初值)

MOV TL1,#0FDH; 0FDH=9600=11.0592

MOV TH0, #0DCH;88H ;8800=12t,7000=stc1t

MOV TL0, #00H

ORL IE, #92H ;EA=1，ES=1;ET0=1

SETB PS ;串口中断优先

SETB TR1 ;启动定时器1

MOV 98H,#50H ;scon

MOV P1M0,#01000000b ; P1M0=0 P1M1=0双向口 P1M0=1 P1M1=0输入口 P1M0=0 P1M1=1推挽输出20ma

MOV P1M1,#10000000b

MOV WDT_CONTR ,#27H 看门狗设置使能

QL0: MOV A,#00H

MOV R0,#10H

MOV R2,#9BH ;10-ABH清零

CLEAR: MOV @R0,A

INC R0

DJNZ R2,CLEAR

CLR FLAG

CLR FLAG_0

SETB TR0 ;启动定时器0

;ANL AUX,#07FH ;p3.0p3.1当串口

ORL AUX,#80H ;p1.7,p1.6当串口

CLR P3.7 ;485芯片接收使能

WA1: ;MOV WDT_CONTR ,#37H;喂狗; SETB CW

JNB FLAG_0,WA1 ;FLAG_0=1表示已经接收到上位机数据

CLR TR0

MOV A,2CH ;检查设备地址是01h码，设本机地址码是1

MOV R2,A

XRL A,#01H

JNZ QL0

ACALL FSZJ ;FH: DB 01H,03H,16,00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,10H,11H,12H,0DH,0EH,0FH,10H,11H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18H,19H,1AH,1BH,1CH,1DH,1EH,1FH;18

ACALL DELAY

CALL FZJ

AJMP QL0

FZJ: MOV R0,#2cH ;向主机发送数据子程序

FZJ0: MOV R2,#10H

FZJ1: CLR EA

ANL AUX,#07FH ;p3.0p3.1当串口

FZL1: MOV A,@R0

MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

INC R0

DJNZ R2,FZL1

SETB EA

RET

FSZJ: MOV DPTR,#FH

MOV R2,#19;

ORL AUX,#80H

SETB P3.7 ;发送数据

MOV R0,#40H

FSZJA: MOV A,#0H

MOVC A,@A+DPTR

MOV @R0,A

INC R0

INC DPTR

DJNZ R2,FSZJA

MOV R0,#40H

MOV CRCCD,#19

LCALL CRC1

MOV R2,#21

MOV R0,#40H

FSZJ2: MOV A,@R0

MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

INC R0

DJNZ R2,FSZJ2

SETB EA

RET

FH:DB 01H,03H,16,00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,10H,11H,12H,0DH,0EH,0FH,10H,11H,12H,13H,14H,15H,16H,17H,18H,19H,1AH,1BH,1CH,1DH,1EH,1FH;18

用串口助手检测到的数据如下图。

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实例讲解西门子300和200PLC通讯，通讯可能是PLC中最难应用的

通讯控制一直以来都是西门子不易学习，却很实用的功能，通过简单的线路连接以及软件编程，可以实现大量数据的传递，非常实用，但因使用通讯控制必须全面熟悉PLC，因此通讯控制也是PLC学习中的难点。

今天我们学习下西门子300和西门子200系列PLC的通讯。

S7-200 PLC本体没有以太网口，需要通过以太网模块CP243-1来扩展以太网通信，且一个S7-200PLC只能扩展一个CP243-1。

CP243-1最多8个以太网S7控制器通信，每个连接既可以是服务器连接也可以是客户机连接。

一个客户端（Client）可以包含1－32个数据传输操作，一个读写操作最多可以传输212个字节。如果CP243-1作为服务器运行，每个读操作可以传送222个字节。

S7-300做服务器，S7-200作为客户端

S7-200以太网向导配置

可以把S7-200的以太网模块CP243-1配置为CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN中的向导进行通信的配置即可。在命令菜单中选择工具--以太网向导。

图1 打开以太网向导

第一步是对以太网通信的描述，点击下一步开始以太网配置。

图2 向导介绍

在此处选择模块的位置，CPU后的第一个模块位置为0，往后依次类推；或者在线的情况下，点击读取模块搜寻CP243-1模块（在线读取将该模块的命令字节载入模块命令字节向导屏幕）。点击下一步；

图3 读取模块

选择模块相匹配的MLFB版本，本例中的CP243-1模块型号为6GK7243-1EX01-0XE0，如下图所示

图4 模块版本选择

在此处填写IP地址和子网掩码。点击下一步；

图5 地址设置

下面的对话框将组态CP243-1进行S7连接的连接数量的设置，通过S7连接可以与通信伙伴进行读写数据操作。点击“下一步”按钮继续进行S7连接组态。

图6 模块占用地址设置

选择此为客户机连接，远程属性TSAP （Transport Service Access Point）填写为03.02，输入S7-300侧的IP地址。点击数据传输按钮进入数据交换的定义。

注意：如果连接远程对象是 S7-300，TSAP为03.02；如果连接远程对象是 S7-400，TSAP为03.0x，其中x为CPU模块的槽位，可以从S7-400 站的硬件组态中找出PLC的槽号。

图7 连接设置

选择"数据传输"标记，并单击"新传输"按钮，进行配置：选择是读取数据还是写入数据，填写通讯数据的字节个数，填写发送数据区和接收数据区的起始地址。

本例中为从S7-300的MB200开始读取8个字节到VB1000开始的8个字节的区域中；从S7-200的VB2000开始的8个字节写到S7-300的QB0开始的8个字节的区域中，点击确认按钮：

注意： 本地PLC中的地址必须是V内存字节地址，远程对象中的地址必须代表字节地址。当您为S7-300/ S7-400设备输入远程地址时，若是数据块请使用DBx.DBBy格式。

图8 数据区域设置

选择CRC校验,使用缺省的时间间隔30秒,点击下一步按钮。

图9 使用CRC

填写模块所占用的V存储区的起始地址。你也可以通过“建议地址”按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址, 点击下一步按钮。

图10 配置存储区

S7-200侧编程

完成以太网向导配置后需要在程序中调用以太网向导所生成的ETHx_CTRL和ETH0_XFR, 然后，将整个项目下载到作客户端的S7-200 CPU上。

1. 调用向导生成的子程序，实现数据传输

对于S7-200的同一个连接的多个数据传输，不能同时激活，必须分时调用。下面的程序就是用前一个数据传输的完成位去激活下一个数据传输，如图11.图12.图13. 所示

图11 S7-200程序段1

图12 S7-200程序段2

图13 S7-200程序段3

如果通信未建立成功，可以对应查询子程序的错误代码。

S7-300作客户端，S7-200作服务器

S7-200以太网向导设置

通过以太网向导将以太网模块CP243-1配置为服务器，使用STEP 7 Micro/WIN中的向导进行通信的配置即可。在命令菜单中选择工具--以太网向导。

第一步是对以太网通信的描述，点击下一步开始以太网配置。

在此处选择模块的位置，CPU后的第一个模块位置为0，往后依次类推；或者点击读取模块搜寻在线的CP243-1模块（且将该模块的命令字节载入模块命令字节向导屏幕）。点击下一步；

选择模块相匹配的MLFB版本，如下图所示：

在此处填写IP地址和子网掩码。本例中将IP地址设置为：140.80.0.60，点击下一步；

下面的对话框将组态CP243-1进行S7连接的连接数量的设置。通过S7连接可以与通信伙伴进行读写数据操作，点击“下一步”按钮继续进行S7连接组态。本例中CP243-1的第三、四个连接分别为服务器连接。

组态一个到S7-300的服务器连接：

S7-200和S7-300的S7连接通过TSAP来定义。

注意：分别组态S7-200和S7-300时，本地和远程的TSAP号是必须完全对应的。通常本地TSAP是默认的，所以在组态此步骤时，需要两边确认一下。

本地TSAP为12.00无法更改，远程TSAP设置为10.04（这是在STEP7网络组态得到的参数）。激活“接受所有连接请求”复选框，点击“下一步”按钮继续组态。

选择CRC校验,使用缺省的时间间隔30秒，点击下一步按钮。

填写模块所占用的V存储区的起始地址。你也可以通过建议地址按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址, 点击下一步按钮。

点击”完成”按钮完成以太网向导设置。

之后功能块ETHx_CTRL 和 ETHx_XFR将被创建，必须在STEP 7-MicroWIN的主循环块MAIN (OB1)中调用这些功能块。

功能块ETHx_CTRL 用于建立通讯。编写图中的通讯程序，保存组态并下载到S7-200 CPU上。

注意：功能块ETHx_XFR 仅在用于客户端进行数据传送时才被调用。

S7-300侧组态

本例中使用S7-300作为样例建立S7连接，对于S7-400的组态步骤是一样的。

在STEP7中打开S7-300项目文件，通过Options--Configure Network或者是相对应的图标打开NetPro对话框。

在NetPro中选中S7-300站的CPU并通过菜单命令，Insert--New Connection添加一个新连接。

选择连接伙伴为“unspecified”及连接类型为“S7 connection”。点击“Apply”按钮，之后S7连接的属性对话框将打开。

由于S7连接是由S7-300创建，因此在S7连接的属性对话框中须激活“Establish an active connection“复选框。输入通信伙伴CP243-1的IP地址，之后点击“Address Details”按钮。

在“Address Details”对话框中，本地的TSAP通常选用默认，输入通信伙伴的TSAP，本例中S7-200的TSAP为12.00。

注意：分别组态S7-200和S7-300时，本地和远程的TSAP号是必须完全对应的。通常本地TSAP是默认的，所以在组态此步骤时，需要两边确认一下。

在NetPro中选中S7-300站，保存及编译后下载到S7-300 中，此处注意需要下载网络组态。

接下来，在S7程序中调用功能块，进行编程。

STEP7编写PUT/GET程序

需要在S7-300程序中，调用功能块FB14 “GET” 和 FB15 “PUT”。可以在Standard Library--Communication Blocks--Blocks下找到这些功能块。

注意：

1. ID：为Netpro里组态S7连接属性窗口中的Block paramters-Local ID。

2.ADDR_1为伙伴PLC的数据区域，由于通信伙伴是S7-200的V区，V区与S7-300的DB1地址相对应。

3.RD_1为本地PLC的数据接收区；SD_1为本地PLC的数据发送区。

如果通信无法建立，请查看“PUT”和“GET”指令的错误代码，STATUS仅在一个周期内有效，需要在ERROR=1时捕捉错误状态。如下图所示：

对于FB14 “GET” 和 FB15 “PUT”的输入参数'ID"，也可通过鼠标右击功能块ID引脚，可以自动插入本地ID连接。如下图所示：

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