西门子S7-1500 PLC串行通信的应用

2021-01-25沈盛阳

锻压装备与制造技术 2020年6期

沈盛阳，徐凯，唐坚

(扬力集团股份有限公司，江苏扬州 225000)

当前的冲压现场，智能化仪表的应用十分广泛，现场管理的上位机往往需要读取这些仪表的实时数据，以便进一步的监控，很多智能仪表由于成本的因素，更多的选择开放程度高的串行通信。西门子的S7-1500PLC由于其强大的运算控制能力，成为冲压设备电气控制的首选，那么研究二者之间的串行通信就显得很有必要。

1 TIA博途软件

TIA博途软件是西门子公司近期发布的一款全新的集成自动化软件，将其全部自动化组态设计工具完美地整合在一个开发环境之中，提供了一个统一的工程开发平台。TIA博途软件包含STEP7、WinCC、Startdrive和SCOUT四个组件，本文主要介绍STEP7的运用。需要注意的是，在安装TIA博途软件V14以上版本时，推荐使用Windows 7 64位操作系统。

2 串行通信

串行通信主要用于连接电力表、扫描仪、阅读器等带有串行通信接口的设备，本文中涉及到的MODBUS RTU就属于串行通信的范畴。西门子的S7-1500 PLC的串行通信接口有RS-232、RS-422/485两种类型。RS-232接口的最大通讯距离为15m，为9针串行接口，且只能连接单个设备。RS-422/485的接口最大通信距离为1200m，为15针串行接口，可以连接多个设备。可在TIA博途软件中对RS-422/485串行接口的配置，选择该口作为RS-422接口或者RS-485接口使用。其中RS-422为4线全双工模式，RS-485为2线制半双工模式。

3 组态配置

3.1 硬件配置

本文以S7-1500的CPU1511-1PN和CM PtP RS422/485 HF为例进行配置，具体型号见表1。

表1 硬件配置

硬件配置完毕后，按照图1所示接线，注意，15针连接头引脚4接从站端的低电平端子，引脚11接从站端的高电平端子。如果连接的电缆（双绞线）长度超过50m,则需要在接收端焊一个330Ω的终端电阻。

3.2 程序实例

图1 硬件接线

在TIA博途软件的STEP7的组件中调用函数Modbus_Comm_Load，来初始化串口参数，程序如图2所示。具体的参数说明，REQ：出现上升沿时，进行端口初始化，将接口参数写入到模块中；PORT：通信模块的硬件标识符，安装组态完CM PtP RS422/485 HF模块后，便可在机架上设备组态的“硬件ID”找到端口值；BAUD：选择数据传输速率，本例中选择默认值（9600）；PARITY: 选择奇偶校验，0—无，1—奇校验，2—偶校验，本例中选择默认值（0）；FLOW_CTRL：选择流控制，本例中选择默认值（0）；RTS_ON_DLY：RTS接通延迟选择，本例中选择默认值（0）；RTS_OFF_DLY：RTS关断延迟选择，本例中选择默认值（0）；RESP_TO：响应超时，本例中选择默认值（1000）；MB_DB：对函数 Modbus_Master背景数据块的引用，用于将初始化的结果与MODBUS主站进行关联，参数为背景数据块中的静态变态MB_DB；DONE：如果上一个请求完成并没有错误，那么本例中的M3000.0输出为高电平“1”，并保持一个周期。ERROR：如果上一个请求出错，那么本例中的M3000.1输出为高电平“1”，并保持一个周期。STATUS：错误代码，如果有错误存储在本例中的MW4000。最后，需要在在该数据背景块的静态变量中，将MODE参数设为4，表示使用半双工（RS-485）二线制模式。

接着，继续调用函数Modbus_Master，读取从站的数据，如图3所示。具体参数说明，REQ:发送请求，该参数为高电平信号“1”时，启动该模块，这里要注意，因为RS-485为半双工机制，如果读取多个从站参数时，应该编写一段轮询程序，轮流启动函数Modbus_Master，这样不会有冲突；MB_ADDR：读取从站的地址，本例中设定为2；MODE：0—读取，1—写入，本例只读取从站的参数，故设定为0；DATA_ADDR：从站保持寄存器的首地址，根据西门子MODBUS RTU通讯模式对应的功能码及地址，这里设为40001；DATA_LEN：从站保持寄存器的数据长度，因为本例需要读取6个字。这里就设定为6；DA-TA_PTR：指向数据缓冲区的指针，该缓冲区用于存储MODBUS从站读取的数据，本例将地址为2的电子凸轮40001-40006数据区域读出，存放在PLC的DB15.DBW30-DB15.DBW35中。其余参数的含义与上文函数Modbus_Comm_Load的一致，就不再赘述。