PLC主从站通信及切换的实现

PLC主从站通信及切换的实现
徐吕平
【摘要】The design concept and implementation method of communication between master and slave stations are introduced taking the small PLC system of Siemens S7-200 series as an example. Undisturbed switching of control of the master and slave stations was achieved according to practical needs.%以西门子公司S7-200系列小型PLC系统为例，介绍了主从站通讯的设计思路及实现方法。

根据实际使用的要求，解决了主从站控制权无扰动切换的问题。

【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2014(000)005
【总页数】3页(P74-75,78)
【关键词】PLC系统;主从站切换;通讯;接口
【作者】徐吕平
【作者单位】杭州杭钢电气有限公司，浙江杭州 310022
【正文语种】中文
【中图分类】TN919
在企业工业生产装置系统中，从控制的整体合理性考虑，常常要用到多个小型PLC系统进行分布式控制。

而这些小型PLC系统的信息需要集中处理和共享，就需要进行主从站之间的通讯。

这里主从站均采用西门子公司S7-200系列小型PLC系统，相互之间通过RS485
接口进行硬件连接，软件通讯是使用SETP 7-Micro/WIN编程软件自带的功能语句，完成主从站之间实时的数据交换。

SETP 7-Micro/WIN中可以有多种功能语
句实现主从站通信，这里采用的是NETR/NETW指令向导。

网络读取（NETR）开始一项通讯操作，通过指定的端口（PORT）并根据表格（TEB）的定义，从远程设备收集数据。

网络写入（NETW）开始一项通讯操作，通过指定的端口（PORT）同时根据表格（TEB）的定义，从远程设备写入数据。

主从站通讯采用如图1所示通讯结构。

其中，主从站各配置一个TD400作为人机交互界面（HMI）。

主站分别发送读取、写入指令至从站。

在主站开辟存储空间VB100及后续若干存储空间用以存储从从站读取的当前控制状态；存储空间
VB200及后续若干存储空间存放待写入从站的控制指令。

这些控制指令可以是数
字量，如在控制台上操作后的输入输出信号，亦可是在TD400上操作后的模拟量信号。

为了方便对应，在从站上开辟同样的存储位置，存放发送的数据。

从站根据不断从主站得来的指令信息，执行相应动作；同时不断将当前控制状态存放在指定区域VB100及后续若干区间等待主站读取。

主站对从站的读和写操作，采用分时控制模式，每完成一次读或者写操作相应的控制字SMB 30（130）：00001001
最后一位会由0变为1再变为0。

S7-200 CPU的串行通信接口可以用于自由程序控制，此操作模式为自由控制模式。

可以采用PLC中NETR/NETW指令在PLC中编辑程序实现读取及发送数据，也
可以采用PLC中自带的通讯向导配置，然后只需要在主站PLC中添加一个表示状态和错误的指令即可实现实时通讯。

其中采用指令自己编辑，可以在监控画面实时修改，调试方便简洁，但编辑较复杂。

指令编辑统一规划主从站指令区域，编写灵活。

采用向导配置则方便，但不能实时修改存储
空间，并且需要增加语句时必须重新配置等。

这里采用的是指令编写，方便于后续
监控调试。

其在CPU中存储结构如图2所示。

VB100-VB107用于存储从从站读取的当前状态的存储区：VB100存放控制字用
于程序调试中常作为判断通信成功与否的依据；VB101用于指示从站的地址，站
地址为2；VB102为指针指向，指向主站的存储区；VB103为数据区；VB104为“在”状态；VB105表明主站从从站读取数据的地址；VB106存入需要写入的数据长度；VB107为状态读取；VB108到后面若干字节存放需要写入的数据。

VB200-VB209为主站中用于向从站写入控制指令的存储区：VB200存放控制字
用于写入指令的状态调试判断；VB201指示远程站地址，从站地址为2；VB202
为指针指向；VB203为数据区；VB204为“在”状态；VB205指示写入从站的存储位置；VB206指示主站写入从站的数据长度；VB207控制写入状态；VB208至后若干字节存放需要写入的数据。

主从站PLC之间采用自由端口通讯，通讯电缆采用RS485双绞屏蔽电缆。

此电缆简单易制作，这里根据现场实际所需长度自己制作。

由于通讯的数据中模拟量主要为变化相对平缓的工艺参数，可以将波特率设置为较小的9.6 kbps，这样系统具
有较好的通讯稳定性。

通讯参数为无校验、8位数据、自由口模式，端口0（1），对应的控制字SMB 30（130）：00001001。

在主从站模式控制中，主站具有独立控制特性，从站只是对数据采集、分析、处理，将处理状态装载入寄存器，待主站提取。

根据特定系统操作的要求，操作人员需要主从站分别享有对系统控制权，以满足不同时间、地点的及时控制。

因此必然存在一个主从站控制权切换时数据、状态的传递问题，即控制的切换扰动。

为了实现切换无扰动，考虑到主站I/O点位的一些
空余位置，例如设置一个输入数字量I0.0为主从站控制权的分配。

灵活的处理了
主从站的转换问题，并同时始终保持主从站的明确分工与定位。

在切换时，需要使用的数据及状态存放在特定寄存器，使主从站同时享有。

实现主从站控制灵活化、
稳定可靠。

在完成控制系统任务的设计工作中，了解被控系统特性是基础，只有清楚了解了系统特性、对象特点以后，构造的控制系统框架才能是有用和合理的。

根据系统需要完成的系统框架，需要给出一个适合特定工艺及操作要求的通信网络，设计出基于自由通信网络PPI协议的PLC主从站控制系统。

【相关文献】
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