西门子C与SR仪表通信

Siemens CP340模块与岛电SR93温控仪表之间的ASCII码通讯发布时间：2004-08-31作者：翁根春点击：57081、引言智能控制仪表是工业控制中最常用的控制器之一，其主要是针对某一特定的参数（如压力、温度、流量等），采用先进的控制算法（如PID、自适应PID、模糊逻辑等）来达到精确控制被控参数的目的，具有专业性强、智能化高、控制算法先进、使用方便等特点。

但各个厂家的智能控制仪表存在着通讯协议不统一，通讯网络简单如仅提供RS485网络，RS232网络等缺点，因此要把智能控制仪表集成到工厂SCADA HMI（Supervisory Control And Data Acquisition Human Machine Interface）系统就比较难以实现。

而可编程逻辑控制器（简称PLC）以其运行可靠、集成度高、可扩展性强而在工业控制中得到广泛的应用，而且各个PLC生产厂家提供了多种通讯模块，如工业以太网Ethernet模块，Profibus DP现场总线模块，AS-I 模块，点到点串行通讯模块等。

因此可以利用PLC的通讯模块读取智能控制仪表中的数据，然后通过PLC中的工业以太网模块、现场总线模块连接到企业SCADA HMI系统中达到完美的结合。

作者在设计某自动化生产线时，需要将日本岛电公司生产的SR93系列温控仪表的参数读取到Siemens公司的S7-300 PLC中，参与实际的连锁控制。

SR93系列温控仪表提供RS485通讯接口，但SR93系列温控仪表的通讯协议为日本岛电公司自定义的ASCII码协议。

为了能够将仪表的参数读入到Siemens PLC中，采用了Siemens 公司的点到点通讯模块CP340，通过集成在CP340通讯模块中ASCII码通讯协议通过RS485网络读取仪表中的数据。

2、通讯系统构成及仪表协议在本自动化生产线中，要求将13台SR93仪表的温度实际数值、设定数值等通过CP340通讯模块读取到PLC中，其网络的结构如下所示：图1SR93温控仪表与PLC之间构成的网络为RS485网络，双方以9600bps的通讯速率进行通讯，以下为CP340模块和SR93温控仪表及通讯协议的简单介绍。

(1)、CP340模块CP340通讯处理器是Siemens公司提供的点到点连接的串行通讯的低成本解决方案，它可以在Simatic S7-300和ET200M中使用，该通讯模块提供了三种不同形式的传输接口：a、RS232C（V.24）b、20mA(TTY)c、Rs422/Rs485(X.27)该模块可以实现ASCII码，3964（R）和打印机驱动三种通讯协议，通过集成在STEP 7中的参数化工具可进行简单的参数化，其设置主要包括通讯方式（波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验）、接收帧结束方式、接口方式（485 Or 422）等，对于同Sr93温控仪表通讯，本设计中可以设置为：a、接收帧结束方式：接收到固定的36个字节的数据b、通讯方式：9600，8，n，1c、接口方式：RS485，其余的设置为默认方式。

(2)、SR93系列温控仪表通讯参数SR93系列温控仪表是日本岛电公司生产的高性能单回路调节器，0.3级控制精度，提供PID、自适应PID控制算法和RS485、RS232通讯接口，而且仪表为模块化设计，可以根据用户的选择安装相应的模块。

为了能够与CP340模块通讯，需要设置仪表中的参数为：序号仪表中参数符号设置数值说明1 Addr 1－255 仪表通讯地址，范围为1－2552 Data 8n1 通讯数据格式，8位数据位，无校验，1位停止位3 Schr Att 通讯控制码起始码文本结束码结束码@(40H) “:”(3AH) CR(0DH)4 Bcc 3 校验码计算方式：异或 Xor5 BPS 9600 通讯波特率：9600b/s(3)、SR93系列温控仪表通讯协议SR93系列温控仪表的通讯协议是日本岛电公司自定义的ASCII码通讯协议，其主要包括读数据命令、写数据命令、应答数据命令。

A、读写数据发送命令SR93系列温控仪表的读写发送命令基本相似，其命令格式如下所示：图2发送命令中所有的位置都必须采用ASCII码方式，其通讯发送命令格式的解释如下：a、通讯的起始符，占用一字节，“@”（40H）；b、通讯仪表地址，占用两字节，由8位二进制转换而成，地址范围1－255，这8位二进制码被分成高4位和低4位，其中高4位被送入（2）中，低4位被送入（3），并转换成ASCII码，如仪表地址为10，则（2）中为30H，（3）中为41H；c、通讯仪表地址的子地址，占用一字节，固定为“1”（31H）；d、通讯命令类型，占用一字节，“R”（52H）表明在上位机发送或仪表应答中的读命令，“W”（57H）表明在上位机发送或仪表应答中的写命令；e、通讯命令读取数据的起始地址，占用四字节，由16位二进制代码转换而成，这16位被分成四组，并转换成相应的ASCII码，如读取的起始地址为0100，则（6）为30H，（7）为31H，（8）为30H，（9）为30H；f、通讯中连续读取数据的数量，占用一字节，表明上位机要连续读取多少个参数，取值范围为“0”（30H）～“9”（39H），最多一次读取10个数据；g、通讯数据，字节数量取决于写数据的数量，数据总以“，”（2CH），数据项与数据项之间不需要任何分隔符，数据的长度主要取决于第（10）的数值，每一个数据项由16为二进制代码组成（1个字），每4为被分成一个数据单元，同时每个数据单元又被转换成ASCII数据，当(5)为“R”读命令时，该项没有；h、数据发送结束符，占用一字节，“：”（3AH），所有数据和命令在此位之前都已发送完成；i、 BCC块校验，占用两字节，这里采用Xor方式，BCC校验数据被分成高4位和低4位，并被转换成ASCII码，当校验码错误，仪表将没有响应，设有如下的发送数据，其BCC计算方式如下：例：STX 0 2 1 R 0 1 0 0 0 EXT 6 A CR(30H)?(32H)?(31H)?(52H)?(30H)?(31H)?(30H)?(30H)?(30H) =6AHBCC校验结果⒀："6"=36H ⒁："A"=41Hj、回车符，一字节，CR（0DH）B、仪表应答格式图3从上面的通讯帧格式可以看出，与上位机发送帧基本一致，唯一的区别在e、应答代码，两字节，由8位二进制代码转换而来，这8位被分成高4位和低4位，并转换成相应的ASCII码，可以通过查询应答代码表来检查错误。

3、软件实现方法要通过CP340通讯模块同SR93系列温控仪表之间的通讯，PLC程序的设计也是一个比较重要的环节，其主要包括CP340发送读取数据命令程序、CP340发送写数据命令程序、CP340接收仪表数据通讯程序以及对读取到的数据进行处理的程序。

(1)、CP340发送读取程序的设计考虑到系统有13块仪表，采用轮询的方式访问每块仪表，而对于发送读取数据的DB块仅是仪表地址和BCC校验码不相同，因此，所有的仪表采用一个相同的DB块来执行，根据不同的仪表号修改相应的BCC校验码和仪表地址。

发送数据的DB块结构如下：图4仪表地址的修改采用周期中断OB35来执行，每中断一次，仪表号加1，直到13为止，然后回到地址1重复执行。

至于发送命令的设计则采用如下的程序来执行：图5(2)、CP340发送写数据程序的设计由于系统对仪表进行写数据操作不是一个连续的过程，仅是在需要的时候才发送命令到仪表中，因此，发送写数据程序不能采用连续调用过程，而是采用一个脉冲调用，同时在发送写数据命令时，一定要屏蔽读数据命令的发送。

由此，写数据PLC程序设计如下所示：图6对于写数据发送命令程序块，主要完成填写设置数据地址、BCC码计算、仪表地址的修改和设置数据的填写，最后调用发送FB3将数据发送到对应的仪表。

(3)、CP340接收程序的设计接收程序的设计比较简单，其程序如下所示：图7而接收数据的DB块，只需要定义成BYTE类型的数组，并且长度不小于39字节就可以了，对于每次从温控仪表中读取的数据放入到不同的DB块中。

(4)、ASCII码通讯结果处理由于SR93系列温控仪表发送回来的数据都是将实际的16位数据转换成4位ASCII码传输过来的，如实际数据为42（十六进制：002AH），则在DB 块中得到的数据为30H，30H，32H，41H，而且高数据位在DB块的低地址上，因此为了便于上位机的显示就需要对此数据进行转换，其中最高一位的处理方法如下所示，其他位的转换方法与此类似，仅是左移位数不同：图84、结束语通过使用点到点串行通讯模块CP340与SR93系列温控仪表通过RS485网络以ASCII码方式进行通讯，读取仪表中温度测量值、设定值等，同时可以通过PLC进行远程设置温控仪表中的数据，极大方便了现场的控制和操作。

由此看来，利用CP340通讯模块和ASCII码通讯协议来解决Siemens PLC与第三方智能控制仪表之间的通讯是一个值得推广的方式，在实际的控制系统中，一定会取得更加成功的应用。

参考文献：【1】 Simatic CP340 Point to Point Communication Installation and Parameter Assignment Manual，Siemens A&D Company，2004-04，Edition 4【2】 SR90 Series Digital Controller Communication Interface （RS232C/RS-485） Instruction Manual，SHIMADEN CO.,LTD.，DEC.2001 【3】 SR90 Series （SR91，SR92，SR93，SR94） Digital Controller Instruction Manual，SHIMADEN CO.,LTD.，DEC.2001。