PLC主从站通信及切换的实现

徐吕平

(杭州杭钢电气有限公司,浙江杭州310022)

自动化

PLC主从站通信及切换的实现

徐吕平

(杭州杭钢电气有限公司,浙江杭州310022)

以西门子公司S7-200系列小型PLC系统为例，介绍了主从站通讯的设计思路及实现方法。根据实际使用的要求，解决了主从站控制权无扰动切换的问题。

PLC系统;主从站切换;通讯;接口

1 概述

在企业工业生产装置系统中，从控制的整体合理性考虑，常常要用到多个小型PLC系统进行分布式控制。而这些小型PLC系统的信息需要集中处理和共享，就需要进行主从站之间的通讯。

2 主从站通讯的设计思路

这里主从站均采用西门子公司S7-200系列小型PLC系统，相互之间通过RS485接口进行硬件连接，软件通讯是使用SETP 7-Micro/WIN编程软件自带的功能语句，完成主从站之间实时的数据交换。SETP 7-Micro/WIN中可以有多种功能语句实现主从站通信，这里采用的是NETR/NETW指令向导。

网络读取（NETR）开始一项通讯操作，通过指定的端口（PORT）并根据表格（TEB）的定义，从远程设备收集数据。网络写入（NETW）开始一项通讯操作，通过指定的端口（PORT）同时根据表格（TEB）的定义，从远程设备写入数据。

3 主从站通讯的实现

主从站通讯采用如图1所示通讯结构。其中，主从站各配置一个TD400作为人机交互界面（HMI）。主站分别发送读取、写入指令至从站。在主站开辟存储空间VB100及后续若干存储空间用以存储从从站读取的当前控制状态；存储空间VB200及后续若干存储空间存放待写入从站的控制指令。这些控制指令可以是数字量，如在控制台上操作后的输入输出信号，亦可是在TD400上操作后的模拟量信号。为了方便对应，在从站上开辟同样的存储位置，存放发送的数据。从站根据不断从主站得来的指令信息，执行相应动作；同时不断将当前控制状态存放在指定区域VB100及后续若干区间等待主站读取。主站对从站的读和写操作，采用分时控制模式，每完成一次读或者写操作相应的控制字SMB 30（130）：00001001最后一位会由0变为1再变为0。

S7-200 CPU的串行通信接口可以用于自由程序控制，此操作模式为自由控制模式。可以采用PLC中NETR/NETW指令在PLC中编辑程序实现读取及发送数据，也可以采用PLC中自带的通讯向导配置，然后只需要在主站PLC中添加一个表示状态和错误的指令即可实现实时通讯。其中采用指令自己编辑，可以在监控画面实时修改，调试方便简洁，但编辑较复杂。指令编辑统一规划主从站指令区域，编写灵活。采用向导配置则方便，但不能实时修改存储

空间，并且需要增加语句时必须重新配置等。这里采用的是指令编写，方便于后续监控调试。其在CPU中存储结构如图2所示。

图1主从站通讯图

图2主站中用于通讯的内存分配

VB100-VB107用于存储从从站读取的当前状态的存储区：VB100存放控制字用于程序调试中常作为判断通信成功与否的依据；VB101用于指示从站的地址，站地址为2；VB102为指针指向，指向主站的存储区；VB103为数据区；VB104为“在”状态；VB105表明主站从从站读取数据的地址；VB106存入需要写入的数据长度；VB107为状态读取；VB108到后面若干字节存放需要写入的数据。

VB200-VB209为主站中用于向从站写入控制指令的存储区：VB200存放控制字用于写入指令的状态调试判断；VB201指示远程站地址，从站地址为2；VB202为指针指向；VB203为数据区；VB204为“在”状态；VB205指示写入从站的存储位置；VB206指示主站写入从站的数据长度；VB207控制写入状态；VB208至后若干字节存放需要写入的数据。

主从站PLC之间采用自由端口通讯，通讯电缆采用RS485双绞屏蔽电缆。此电缆简单易制作，这里根据现场实际所需长度自己制作。由于通讯的数据中模拟量主要为变化相对平缓的工艺参数，可以将波特率设置为较小的9.6 kbps，这样系统具有较好的通讯稳定性。通讯参数为无校验、8位数据、自由口模式，端口0（1），对应的控制字SMB 30（130）：00001001。

在主从站模式控制中，主站具有独立控制特性，从站只是对数据采集、分析、处理，将处理状态装载入寄存器，待主站提取。

4 主从站之间的切换

根据特定系统操作的要求，操作人员需要主从站分别享有对系统控制权，以满足不同时间、地点的及时控制。因此必然存在一个主从站控制权切换时数据、状态的传递问题，即控制的切换扰动。为了实现切换无扰动，考虑到主站I/O点位的一些空余位置，例如设置一个输入数字量I0.0为主从站控制权的分配。灵活的处理了主从站的转换问题，并同时始终保持主从站的明确分工与定位。在切换时，需要使用的数据及状态存放在特定寄存器，使主从站同时享有。实现主从站控制灵活化、稳定可靠。

5 结语

在完成控制系统任务的设计工作中，了解被控系统特性是基础，只有清楚了解了系统特性、对象特点以后，构造的控制系统框架才能是有用和合理的。根据系统需要完成的系统框架，需要给出一个适合特定工艺及操作要求的通信网络，设计出基于自由通信网络PPI协议的PLC主从站控制系统。

[1]Li Pengfei.Application of CANopen and Modbus Protocolin Rotary Screen Printing Machine Control System[J].Signal Processing Systems,2010∶666-669.

[2]Nie Luhua,Jing Junfeng.Research on Rotary Screen Printing Machine Multi-axis Motion Control System Based on CAN Bus[J].Advanced Computer Control,2010∶39-42.

[3]Lv Zhigang.Detecting System for Register Precision of RotaryscreenPrintingMachine[J],ComputerandCommunication Technologies in Agriculture Engineering,2010∶305-307.

[4]邓洁清，袁宇波.基于PLC模块的变电站自动化测试仿真系统的实现及应用[J],电力系统保护与控制.2009(37)∶157-162.

Realization of Communication and Switching between PLC Master and Slave Stations

XU Lvping
(The Electrics Co.,Ltd.of Hangzhou Iron and Steel Group,Hangzhou,Zhejiang 310022,China)

The design concept and implementation method of communication between master and slave stations are introduced taking the small PLC system of Siemens S7-200 series as an example.Undisturbed switching of control of the master and slave stations was achieved according to practical needs.

PLC system;switching between master and slave stations;communication; interface

TN919

B

1006-6764（2014）05-0074-03

2014-01-15

徐吕平（1967-），男，1990年7月毕业于华东冶金学院工业电气自动化专业，现从事电气专业技术及管理工作。