单片机与PLC串行通信数据传输模式实现

1、 民营科技2010年第9期34MYKJ 信息科学单片机与PLC串行通信数据传输模式实现武德庆(江苏省盐城生物工程高等职业技术学校电子工程系,江苏盐城2240511单片机与PLC技术简介PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。通过执行各种运算指令,最终起到控制机械或生产过程的作用。广泛应用于工业、交通运输、环保及文化娱乐等行业。PLC使用简单,性价比也较高。PLC和单片机各有所长,在实际应用中,往往需要把二者结合起来,发挥各自的长处,PLC和单片机通过通信交换信息,共同组成控制系统。下面结合实例就PLC和单片机的通信实现做一下介绍。1.1本次试验中硬件简介PIC1677

2、单片机、西门子公司的SIMATICs7-200系列PLC、接口标准专用通信MAX485E芯片,RO脚为数据输出脚,它接收RS-485的差模信号VAB,并转换为TrL电平由RO输出,RE脚为RO的使能端,低电平时选通RO,输出有效。DI脚为数据输入端,它将rITL电平的数据转换为差模信号VAB,并由A、B两脚输送出去,DE是DI使能端,高电平选通DI,输入有效。故A、B两脚既是RS-485信号输入端,同时也是该信号的输出端,关键是由使能端RE、DE的电平来决定。1.2硬件连接S7-200PLC采用RS-485接口标准,接收差模信号,而HC16F877单片机的输出为ITL电平,所以二者在通信时必须

3、先进行转换,本系统采用MAX485E芯片作为转换芯片。由PIC16F877的RC4选择数据的输入或输出。1.3本次试验中所使用的通信协议简介本项目中由于PIC16F877单片机只是发送数据,PLC单纯接收数据,所以采用单工串行通信。PLC采用自由端口模式协议,协议由语句表编程实现;单片机使用USART模块的异步发送模式,协议用汇编语言编程实现。由PIC16F877单片机的发送缓冲结构可知,一次只能连续发送两个字节的数据,故PLC采用字符接收完成中断比较方便。接口标准采用与PLC侧一致的RS-485,接头采用9针D形连接器,传输线采用屏蔽双绞线,单片机侧的发送数据需经转换后再发送。字符信息格式为

4、:1位起始位,8位数据位,无校验位,1位停止位。数据位的发送顺序为低位在前,高位在后。异步通信的传输速率即波特率选择为38400bit/s。为提高数据传输的可靠性,采用异或校验,报文采用定长发送,前四个字节参加异或校验,报文的最后一个字节为校验码。PIC16F877单片机的模数转换精度为10位,故温度值采用双字节保存。2单片机与PLC初始设置2.1PIC16F877单片机发送数据初始设置PIC16F877单片机内部集成的USART模块使用的波特率应该和S7-200PLC相同,当采用高速波特率时,波特率寄存器SPBRG由下式计算: SPBRG=F/(16×波特率式中:单片机时钟频率。S

5、PBRG的值要取整数,这样单片机的实际波特率和PLC会有微小的误差。异步通信时通过检测字符起始位的下降沿来实现同步,由于一个字符包含的位数不多,即使发送方和接收方的收发频率略有不同,一般也不会因累积误差而导致收发错位。单片机的数据位、校验位、停止位要和PLC统一。PIC16F877单片机最多只能连续发送两个字节的数据。其初始设置汇编语言程序如下:LIST P=16F877A;伪指令INCLUDE"PI6F877A.INC"伪指令;体1设置子程序T1BCF STATUS,RP1;BSF STATUS,RP0;体1MOVLW D'5'38400bit/s MOV

6、WF SPBRG;MOVLW B'00100100'异步,发送使能MOVWF TXSTA;高速,8位数据M0VLW B'11101111'RC6,RC7,MOVwF TRISC;RCA通信CLRF INTCON;禁止中断RETURN;子程序返回;体0设置子程序T0BCF STATUS,Rpo;体0BSF PORTc,4;RC4=1通信MOVLW B'10000000'使能串口RETURN;子程序返回2.2S7-200PLC接收数据初始设置CPU处于STOP模式时,自由端口模式被禁止,使用其它模式的通信,例如与编程设备的通信。只有CPU处于RUN模

7、式时,才能使用自由端口模式。如果使用通信端口O通信,将通过特殊存储器SMB30进行初始设置。使用字符接收中断来接收数据时,初始设置比较简单,只需将中断事件8与接收数据的中断程序相连接,并设置波特率、数据位、校验位、停止位即可。用语句表编程的初始设置程序如下:Network1LD SMO.7/若为RUN模式EU/上升沿O SM0.1/或首次扫描MOVB16#01,SMB30/38400bit/s,8,N,1ATCH INT0.8/中断与int_0连接ENI/允许中断Network2LDN SM0.7/若非RUN模式EU/上升沿R SM30.0,l/设置为PPI协议DTCH8/禁止中断3这里所使用

8、的通信程序3.1PIC1677单片机发送数据通信程序报文采用定长发送,每一帧报文由五个字节组成,每一温度值都经数字滤波后再发送。由于温度值变化缓慢,对通信的实时性要求较低,在发送数据通信程序中加入了较多的延时程序。单片机进入睡眠状态时不能进行异步通信。3.2S7-200PLC接收数据通信程序PLC采用字符接收完成中断接收数据,通过起始字节判断接收数据帧的开始,由数据长度决定接收数据帧的结束,采用异或校验提高接收数据的可靠性,S7-200PLC在接收完一帧数据后计算出接收到数据的异或校验码,并与单片机传送过来的校验码比较,如果不同就舍弃,不要求重发。本应用中传送数据为温度值,舍弃后接收下一个数据

9、即可。4结论由PIC16F877单片机和S7-200PLC组成的串行通信系统,采用平衡驱动、差分接收的RS-485接口标准,与TrL电平兼容,具有开发简单、成本低的优点,经过试用证明性能稳定、运行可靠、抗干扰能力强。如果需要,也可以进行半双工通信或略作改动组成多机通信网络。参考文献1李晓辉.单片机与PLC通信的研究与应用J.水力采煤与管道运输,2006(2:28-292张红涛,王三五,鲁力,等.5l单片机和PC机串行通信系统设计J.化工自动化及仪表,2005,32(4:39-41.摘要:在工业自动控制中,单片机与PLC的远距离通信是一个难点与热点问题。这里设计了S7-200PLC与PIC16F877单片机实现远距离串行通信的硬件连接和软件实现方法。采用了MAX485E芯片