PLC如何与单片机进行通讯？共有三种方法！你会用几个？

原创不易,请勿抄袭!

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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又是一个详细的PLC自由口通讯的实例讲解，看完你就会用了！

以前我们讲过西门子S7-200SMART使用自由口方式向计算机发送指令，今天我们学习一下S7-200系列PLC的自由口通讯；今天的实例是西门子S7-200通讯控制台达变频器。

一西门子S7-200系列PLC的自由口通信简介

S7-200 CPU的通信口可以设置为自由口模式。选择自由口模式后，用户程序就可以完全控制通信端口的操作，通信协议也完全受用户程序控制。一般用于和第三方串行通信设备进行通信。在进行自由口通信程序调试时，可以使用PC/PPI电缆（设置到自由口通信模式）连接PC和CPU，在PC上运行串口调试软件调试自由口程序。S7-200PLC的通讯口支持RS485接口标准。采用正负两根信号线作为传输线路。工作模式采用串行半双工形式，数据传输采用异步方式，传输速率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200。字符帧格式为一个起始位、7或8个数据位、一个奇/偶校验位或者无校验位、一个停止位。字符传输从最低位开始，空闲线高电平、起始位低电平、停止位高电平。字符传输时间取决于波特率。

数据发送可以是连续的也可以是断续的。所谓连续的数据发送，是指在一个字符格式的停止位之后，立即发送下一个字符的起始位，之间没有空闲线时间。而断续的数据发送，是指当一个字符帧发送后，总线维持空闲的状态，新字符起始位可以在任意时刻开始发送，即上一个字符的停止位和下一个字符的起始位之间有空闲线状态。

应用自由口通信首先要把通信口定义为自由口模式，同时设置相应的通信波特率和上述通信格式。用户程序通过特殊存储器SMB30（对端口0）、SMB130（对端口1）控制通信口的工作模式。

自由口通信的核心指令是发送（XMT）和接收（RCV）指令。由于S7-200的通信端口是半双工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同时有效。

在自由口通信常用的中断有"接收指令结束中断"、"发送指令结束中断"，以及通信端口“缓冲区接收中断”和“通信口字符接收中断功能”。通信口接收到字符时会产生一个中断，接收到的字符暂存在特殊存储器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2，但两个口的字符接收中断号不同。 每接收到一个字符，就会产生一次中断。对于连续发送消息，需要在中断服务程序中将单个的字符排列到用户规定的消息保存区域中。调用XMT和RCV指令时只需要指定通信口和数据缓冲区的起始字节地址。对于高通信速率来说，字符中断接受方式需要中断程序的执行速度足够快。一般情况下，使用结束字符作为RCV指令的结束条件比较可靠。

如果通信对象的消息帧中以一个不定的字符（字节）结束（如校验码等），就应当规定消息或字符超时作为结束RCV指令的条件。但是往往通信对象未必具有严格的协议规定、工作也未必可靠，这就可能造成RCV指令不能正常结束。这种情况下可以使用字符接收中断功能。

二、通讯口初始化

SMB30（对于端口0）和SMB130(对于端口1)被用于选择波特率和校验类型。SMB30和SMB130可读可写。见下表：

示例：定义端口0为自由口模式，9600波特率，8位数据位，偶校验，程序如下图：

三、 发送数据：

1、发送数据

发送指令XMT能够发送一个字节或多个字节的缓冲区，最多为255个。使用边沿触发。

发送缓冲区格式：第一个字节为字符个数，其后为发送的信息字符。

示例：如果PLC连续发送2个字符16#55和16#EE,程序如下图：

示例说明：PLC通过数据块写入数据。XMT指令中TBL缓冲区首地址VB200写入发送字符的个数，VB201和VB202分别写入发送字符。

2、判断发送完成的方法

方法一：发送完成中断。通过连接中断服务程序到发送结束事件上，在发送完缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断。对通讯口0为中断事件9，对通讯口1为中断事件26。连接中断程序到中断事件示例如下图：

方法二：发送空闲位。当port0发送空闲时，SM4.5=1。当port1发送空闲时，SM4.6=1。当执行XMT发送完16#55后，利用SM4.5/4.6的上升沿（确保发送的字符帧发送完成），往XMT的TBL缓冲区写入新字符16#EE，并再次触发发送。

四、 接收数据

1、接收数据

接收指令RCV能够接收一个字节或多个字节的缓冲区，最多为255个。使用边沿触发或第一个扫描周期触发。接收缓冲区格式：第一个字节表示接收的字符个数，其后为接收的信息字符。RCV使能会将TBL缓冲区中的字符个数清零。

示例：如果发送方给PLC发送2个字符16#55和16#EE。PLC的接收程序如下图：

示例说明：RCV指令TBL缓冲区的首地址VB200保存的是接收字符个数，其后是信息字符。

2、判断接收完成的方法：

方法一：接收完成中断。通过连接中断服务程序到接收信息完成事件上，在接收完缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断。对端口0为中断事件23，对端口1为中断事件24。连接中断程序到中断事件示例如下图：

方法二：接收状态字节。SMB86(port0)，SMB186（port1）。当接收状态字节为0，表示接收正在进行。当接收状态字节不为0，表示接收指令未被激活或者已经被中止。见下表：

3、接收指令起始和结束条件

接收指令使用接收信息控制字节(SMB87或SMB187)中的位来定义信息起始和结束条件。必须为接收信息功能操作定义一个起始条件和一个结束条件（最大字符数）。如下图：

接收指令起始条件

1）空闲线检测 定义：在传输线上一段安静或空闲的时间。

2）起始字符检测 当接收到SMB88/188指定起始字符后，接收信息功能将起始字符作为信息的第一个字符存入接收缓冲区。

3）空闲线和起始字符

接收指令执行时，先检测空闲线条件，在空闲线条件满足后，检测起始字符。如果接收的字符不是起始字符，则重新检测空闲线条件。在空闲线条件满足和接收到起始字符之前接收的字符被忽略。起始字符和字符串一起存入缓冲区。适用于通讯连接线上有多个设备的情况。

示例：PLC接收的起始条件定义为空闲线和起始字符（设置SMB87中的il=1，sc=1，bk=0,空闲线检测时间SMW90=10ms，起始字符SMB88=16#55），结束条件为最大字符个数2。4）断点检测

大于一个完整字符传输时间的一段时间内，接收数据一直为0，在断点之前接收的字符被忽略，在断点之后接收的字符存入信息缓冲区。

示例：PLC接收的起始条件定义为断点检测（设置SMB87中的il=0，sc=0，bk=1），结束条件为最大字符个数8。

5）断点和起始字符

在断点条件满足后，检测起始字符。在断点条件满足后，如果收到除起始字符外的任意字符，重新检测新的断点。在满足断点和起始字符之前接收的字符将被忽略，起始字符和字符串一起存入信息缓冲区。

6）任意字符。任意字符接收是空闲线检测的特例。

设置方式：il=1，sc=0,bk=0,空闲线时间SMW90/190=0。

接收指令一执行，立即接收任意字符，并把所有接收字符存入信息缓冲区。

允许使用信息定时器监控接收是否超时。

接收指令结束条件

接收指令支持以下一种或几种组合的结束条件：

1）结束字符检测

2）字符间隔定时器

字符间隔时间定义：从一个字符的结尾（停止位）到下一个字符的结尾（停止位）之间的时间。接收到字符后，字符间隔定时器重新启动。两个字符之间的间隔时间超过SMW92/192则结束接收。

3）信息定时器

当接收启动条件一满足，信息定时器就启动，当时间超过SMW92/192指定的时间，信息定时器时间到结束接收。

4）最大字符计数

当接收字符个数达到或超过最大字符个数(SMB94/SMB194)，接收功能结束。

由于接收指令需要知道接收信息的最大长度，以保证信息缓冲区之后的数据不被覆盖，所以即使不被用作接收结束条件，也必须指定最大字符个数。

如果没有指定最大字符个数，则SM86.6/186.6=1(输入参数错误或丢失启动或结束条件)

5）校验结束

当接收字符的同时出现硬件信号校验错误时，接收指令会自动结束。只有在SMB30/130中使能校验位，才有可能出现校验错误。没有办法禁止此功能。

6）用户结束。

通过程序结束接收功能：将SM87.7或SM187.7置为0，且需边沿触发RCV接收指令。

五、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯主程序

首先调用自由口通讯初始化程序。设置VB99初值。

下面是设置变频器的启停机正反转。

写入变频器存储单元。

下面是调速按钮，把调速数据写入变频器。

下面是读变频器的输出频率、输出电压、输出电流和输出功率。

启动定时器，移动标志位。

六、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯初始化程序

利用SM0.1初始化通信参数。步骤如下：

1)使用SMB30（端口0）或SMB130（端口1）选择自由口通信模式，并选定自由口通信的波特率、数据位数和校验方式。09是无校验，9600波特率，8位。16#49是偶校验。

2)定义通信口接收格式SMB87（端口0）或SMB187（端口1）90，包括启动信息接收（第7位=1）、是否有起始位（第6位）、是否有结束位（第5位）以及是否检测空闲状态（第4位）等。

3)设定起始位（SMB88或SMB188）或结束位（SMB89或SMB189）、空闲时间信息（SMB90或SMB190）及接收的最大字符数（SMB94或SMB194）。

4)如利用中断，则需连接接收完（事件23）和发送完（事件9）中断到中断程序，并且开中断( ENI)。

5)一般还要利用SMB34定义一个定时中断，来定时发送数据（一般为50ms，即间隔发送数据的时间）。

初始化程序如下：

七、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯写变频器程序

写变频器程序如下：发送数据格式参见上一讲。数据变量如下表：

首先是准备数据如地址、发送数据个数，读写选择，读写的寄存器地址，数据内容，奇偶校验位。然后使SM87.7=0和接收指令同时应用，停止接收。再用ＸＭＴ指令发送数据。

ＸＭＴ指令有两个参数，一个是待发送数据地址，另一个是指定端口号；

XMT从300单元开始发送数据，数据内容存LW5，就是调用时的wv200单元的内容。

待发送数据格式：第一个数据是待发送数据长度（必须）其后是数据帧；

八、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯读变频器程序

读变频器数据子程序首先要发送命令，命令格式见上一节。发送完成等待接收完成中断，在接收完成中断程序中，把变频器发回来的数据存到指定的存储区中。

RCV指令中的TBL指示的缓冲区的首地址VB600保存的是接收字符个数，从VB602开始是信息字符。SM87.7=1允许接收。下面是接收子程序变量表：

九、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯发送完成子程序

在初始化程序中设置了发送完成子程序。

下面是发送完成子程序：发送完成子程序中主要启动接收完成子程序。

十、S7-200作为主站与台达变频器自由口通讯接收完成子程序

下面是接收完成子程序。接收完成子程序中要把每次接收缓冲区中接收到的数据，存到指定的存储区。

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