基于RS485总线的分布式PLC监控系统通信设计

　　0引言

　　随着计算机与通信技术的发展，PLC各种模块的多样化和信息化，由PLC作为基本控制单元的分布式控制系统在自动化领域中广泛应用，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS422标准的基础上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS485总线标准。EIA曾经在它所有标准前面加上RS前缀（英文RcommendeStandard的缩写），因此许多工程师一直沿用这种名称，因为RS485的远距离（1200m）、多节点（32）以及传输线成本低的特性，使得EIA的RS485成为工业应用数据传输的首选标准。

　　我厂18条电动执行机构调试线，分布在三个厂房的若干区域，每个调试线由一台PLC与HMI控制，为了将调试数据归口管理，并判断调试结果的正确性，对调试线进行监控，18台PLC通过RS485总线与计算机连接起来，构成一个分布式监控系统，通过数据通信使计算机和PLC实现数据共享，完成对调试过程的集中管理和分散控制。计算机与PLC各个子站的的通信是系统的重要环节，本文详细论述了基于RS485总线，利用VB开发了上位机通信系统，编写了PLC自由口的通讯协议的设计与实际应用方案。可以借鉴为各种上位机、PLC、HMI等通信系统设计的应用范例，同时可作为检测技术、自动化设计等课程的工程项目训练与教学的平台。

　　1RS485网络构成

　　RS485标准采用有平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，与RS422一样，可以将多个（最多为32个）RS485接口互连，而其连接更简单，只需将各个接口的“+”端和“+”端相连、“-”端和“-”端相连，连接的两根线就是RS485的“物理总线”。这些相互连接的RS485接口的物理地位完全平等，在逻辑上取一个为主导地位，其他为从属地位。在通信时，同样采用主呼叫，从应答的方式。

　　控制系统的硬件构成如图1所示，上位机为计算机，下位机采用西门子公司S7-200系列PLC，各PLC通过通信口0直接挂在RS485总线上，上位机通过RS232/485转换器与RS485总线相连，形成1：N通信方式。控制系统中，上位机的主要任务是获取调试线上的数据信息，完成对调试过程的监控。下位机的主要任务是对调试过程进行自动控制，将调试数据发送给上位机，并按上位机命令执行。

　　

　　图1网络图

　　2计算机与PLC的通信

　　上位机与PLC的通信实际上是计算机与PLC的通信模块之间交换命令和响应，下位机具有初始传送优先权，将所有调试数据发送给上位机，上位机根据收到的数据判断哪个调试线发出的数据，对数据分析后响应回传数据与命令，下位机只接收发送给自己的数据。通信以“帧”为单位进行，帧分为数据帧和响应帧两种。数据帧由PLC发送给上位机；响应帧为上位机接到数据帧后自动向PLC发出的命令与判断信号所有的指令码、字符和数据均以十六进制码发送和接受。

　　S7-200系列PLC通信模式有两种：一种是点对点（PPI）通信协议，用于PLC与其编程器或西门子公司的人机接口产品之间的通信；另一种是对用户完全开放的自由口模式（freeportmode），由用户自行规定通信的协议。PPI模式只能在PLC停止方式（STOP）下通信，而自由口模式只能在PLC运行方式（Run）下通信，我们采用自由口通信方式在进行通信之前，应先对串口初始化。对S7-200PLC的初始化是通过设置特殊标志位SMB30来实现的。

　　2.1PLC的发送指令

　　发送S7200系列PLC有专门的发送指令用于发送数据，格式为：

　　XMTTABLEPORT

　　XMTTABLEPORTTABLE为发送数据的字节数即数据长度，最大为255。而要发送的数据必须存储在TABLE的后面。如TABLE的存储区域为VB600，要发送“MESSAGE”的数据存储形式如图2所示。PORT指定通信口，本项目设为0。当正在发送数据时，PLC特殊标志位SM4.5为0；发送完后，SM4.5为1。因此可通过判断SM4.5的状态来进行发送后处理。

　

　　图2PLC发送信息

　　如果有一个中断服务程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断（对端口0为中断事件9，对端口1为中断事件26）。