基于PLC和智能仪表通讯的实现

　　在以水稻为原料的饴糖生产过程中， 需要把水稻的用量、出糖量、糖化罐的液位及温度等数据信息测量出来送给中央控制室的上位机，以便准确分析产出比，及时掌握生产过程中工艺的动态过程。 这就需要现场的下位机和控制室的上位机之间必 须 有 可 靠 的通信。 我们设计的控制系统，上位 机 采 用 工 业控制机，下位机有四台 PLC，其中 一 台 是 S7 -300CPU315 -2DP， 安装在中央 控 制 室 的 配电柜内，主要任务 是 通 过PROFIBUS 总线控制输入/输出单元 EM221/EM222 从而控制整个生产车间的电动机、水泵、电磁阀等执行机构。 另外三台 PLC 为安装在现场的S7-200CPU224，主要负责采集智能仪表的数据。 S7-200 与智能仪表的通信是本文的重点，其组成如图 1 所示：

　　1 S7-200PLC 及其通讯功能

　　S7-200 小型 PLC 硬件功能完善，指令系统丰富。 它的子程序调用和中断程序调用简单方便， 特别是其通讯功能非常强大，和其它小型 PLC 相比具有不可比拟的优点。

　　S7-200PLC 内部集成有 PPI 接口，其物理特性为 RS485。 可以为用户提供以下通讯方式：(1)PPI 方式：是 S7-200 最基本的通讯方式，通过自身的端口就可实现通讯，为默认方式。(2)MPI 方式 ：一种多点接口通讯协议 ，S7-200 可以通过内置端口连接到 MPI 网络上与 S7-300/S7-400 进行通讯。(3)自由通讯方式 ：是建立在半双工 RS-485 硬件基础上的一种通讯方式，它允许用户自己定义通讯格式，如数据长度和奇偶校验等，因此可方便地与任何通讯协议公开的智能设备进行通讯。(4)PROFIBUS-DP 网络。

　　2 PLC 与智能仪表的通讯程序设计

　　2.1 PLC 与智能仪表之间的通讯格式

　　图 1 中 1#PLC 负责采集现场的 18 块兰申电磁流量计的数据，兰申电磁流量计通讯协议为主从扫描式通讯协议，每次通讯过程均由主机发起，然后从机进行响应，回传规定的信息，完成一次通讯过程。 根据要求只需读出流量计的瞬时流量、正向总量值，因此可定义主机(PLC)命令格式和从机(流量计)响应格式如下：

　　考虑到流量计串行通讯协议的特点，选择 PLC 的自由口作为 PLC 与流量计之间的通讯方式。 设定好 18 块流量计的地址及通讯速率后就可以通过 V4.0STEP7 Micro WIN SP3 编程软件进行自由口通讯程序设计，按照自由口通讯的工作方式，实现PLC 与流量计的数据传输。

　　2.2 软件设计及框图

　　整个程序由主程序、中断程序和 3 个子程序组成。主程序主要完成定时更新流量计地址，调用子程序以及其它逻辑控制。 中断程序 0 用于接收流量计回送的数据。 子程序 0 用于初始化 PLC 的通讯端口。 子程序 1 用于按流量计地址更新校验码后向流量计发送命令。子程序 2 用于将流量计回送的相关数据存入数据缓冲区，该缓冲区已同过对 S7-300 组态和 S7-300 的存储区相关联 ，方便上位机读取下位机的数据。通讯软件流程图如图 2 所示。