650d

S7-200PLC与称重仪的多机串口通信系统

廖雪超;刘振兴;阮航

【摘要】介绍了以S7-200PLC作主站,PT650D称重仪作从站的RS485多机串口

通信系统的网络构成,分析PT650D的通信操作模式和读、写数据协议帧格式,并据

此给出了采用轮询方式设计通信系统的软件实现方法.

【期刊名称】《化工自动化及仪表》

【年(卷),期】2014(041)004

【总页数】5页(P437-441)

【关键词】称重仪;串口通信;协议帧;轮询方式

【作者】廖雪超;刘振兴;阮航

【作者单位】武汉科技大学计算机科学与技术学院,武汉430081;武汉科技大学信

息科学与工程学院,武汉430081;武钢钢材加工配送总公司,武汉430083

【正文语种】中文

【中图分类】TH865

笔者在设计某自控系统时，S7-200PLC需要与4台PT650D称重仪表进行实时通

信，并将数据发送至上层SCADA监控系统中，实现系统的控制联锁。由于本系统

需实时采集多台PT650D的数据，因此笔者设计将S7-200PLC作为串口通信主

站，4台PT650D作为从站，构建主-从多机RS-485串口通信网络。

1通信系统构成及通信协议①

在自控系统中，要求将4台PT650D的参数和数据读取到PLC中，图1为具体的

网络结构示意图。

图1系统网络结构

通信主站为S7-200PLCCPU，可以主动发起数据通信，读写其他站点的数据。

通信从站为PT650D称重仪，从站不能主动发起通信数据交换，只能响应主站的

访问，提供或接收数据。从站不能访问其他从站。

1.1S7-200PLC主站

S7-200PLCCPU上的通信口(Port0、Port1)可以工作在“自三步上篮教案 由口”模式下。所谓

自由口就是建立在RS-485半双工硬件基础上的串行通信功能[1]，其字节传输格

式为：一个起始位、7位或8位数据、一个可选的奇偶校验位、一个停止位。凡支

持此格式的通信对象，一般都可以与S7-200PLC通信[2]。在自由口模式下，通

信协议完全由通信对象PT650D决定。

1.2PT650D从站

1.2.1PT650D的通信操作模式

PT650D称重仪是一种多用途称重显示器,它适用于一般工业或商业用途的所有电

阻应变式测力与称重传感器。PT650D提供串行EIA-RS232/RS-485通信板，可

供第三方进行串口通信协议开发，编码方式为ASICII码。其通信操作模式分为指

令模式和连续模式。

指令模式为当输入端[RXD]收到来自主站的读取数据请求指令后，称重仪才会响应

指令要求,发送数据。其中主要的读取数据指令有：

READ读取实测称重数据

TARE读取皮重数值

KEY读取现在的按键情况

ZERO读取零位数值

在连续模式下,PT650D会按设定时间间隔自动输出实测数据，而不需要主站发送

的读取数据请求指令。

由于本系统采用主从通信方式，所以采用指令模式，控制PT650D按主站要求发

送数据。

1.2.2PT650D通信协议帧结构

PT650D协议中，通信指令主要分为读数据指令和写数据指令两部分。读数据指令

可读取该站的实测数据，写数据指令可对称重仪的系统参数进行功能设定。通信系

统需要对4台称重仪进行控制，给各台称重仪分配的RS-485通信站地址分别为：

ID01、ID02、ID03和ID04。

读数据指令合作用英语怎么说 协议帧结构。读从站数据时，主站与4个PT650D从站之间通信的数

据流如图2所示，图中，矩形框1～16代表双方通信的数据帧。

图2循环读取数据的协议帧结构

主站与从站之间通信指令的数据帧格式见表1。

表1循环读取数据的数据帧格式序号指令功能PLC主站指令PT650D从站指令1

建立与1#从站的通信连接ID0121#从站确认

013读取1#从站的当前称重值READ41#从站返

回称重值204kgST,GS,+204kg5建立与2#从站的通信连接

ID02︙︙︙︙13建立与4#从站的通信连接

ID04144#从站确认0415读取4#从站的

当前称重值READ164#从站返回称重值

204kgST,GS,+204kg

表1中，其中、和为控制字符，表示本帧数据的开始和结束；

IDXX为从站地址，在本系统中，XX为01～04；为控制字符，表示从站

响应主站请求，回送从站号；READ为主站读取从站当茶功效 前称重值指令；ST、GS为

从站回复主站当前称重值指令。

由于系统采用ASCII编码方式进行通信，实际在网络中传输的ASCII码数据流见

表2。

表2通信指令的ASCII码数据流功能指令ASCII码主站请求建立通信

ID01D0A从站回复确认

010630310D0A主站请求读取数据READ52

4541440D0A从站回复实测数据ST,GS,+204kg53542C4753

2B2B670D0A

当主站PLC需修改从站PT650D数据时，双方通信的数据帧格式见表3。

表3主站写从站数据指令的数据帧格式指令功能PLC主站指令PT650D从站指令

建立与XX从站连接IDXX从站确认XX设

定该站参数FUNC从站返回参数1(零位跟踪时间)当前值

T=0设定参数1=11从站返回参数1(零位跟踪时间)当前值

=1继续设定下一参数N从站返回参数2(零位

跟踪范围)当前值=1设定参数2=44︙︙︙结

束通信,返回正常称重状态R

2系统软件

搭建好通信网络后，要通过S7-200PLCCPU同其他PT650D进行通信，PLC程

序的设计是一个重要环节，其核心是利用PLC程序的DB块构造上述协议的信息

帧结构，然后调用S7-200PLCCPU的自由口发送(XMT)指令，将DB块中的数

据帧发送至从站，并调用接收(RCV)指令，将接收到的数据帧存入指定的DB块中

[3]。在自由口通信常用的中断有“接收指令结束中断”、“发送指令结束中断”

和“通信端口缓冲区接收中断”。用户程序使用通信数据缓冲区和特殊存储器与操

作系统交换相关的信息。因此，通信系统的软件实现包括初始化、发送数据及接收

数据等。

2.1通信初始化

首先采用如图3所示的程序代码设置通信端口的系统参数。

图3通信初始化程序代码

考虑到PLC需要实时监控4台PT650D的运行状态，故采用轮询方式访问每台设

备。系统在初始化时即启动一个循环中断来实现轮询。而循环中断的循环周期T

的设置非常重要：T设置过小，则无法完成通信双方数据的完整传输；T设置过大，

则影响通信系统的实时性。主站与一个从站通信，需经过两圣诞快乐英语 次数据交互周期。数据

传输时，发送一个字符为11位：起始位(1)+数据位(7)+停止位(1)+校验位(2)=11

位。周期1：IDXX，共7个字符；XX共

6个字符，所需时间为(7+6)11/19200=0.0075s=7.50ms。周期2：

READ，共6个字符；ST,GS,+204kg，最大18个字符，

所需时间为(6+18)11/19200=0.01375s=13.75ms。

根据以上分析，完成一次通信，循环周期应至少大于13.75ms，为给通信信道保

留一定的空闲时间，并保证程序设计循环时间的合理性，系统设计循环中断周期为

25.00ms，主站读取1个从站数据，需两次数据交互，即50.00ms。完成4个从

站数据的读取，需50.004=200.00ms，即采集每台称重仪数据的周期为

200.00ms。

2.2XMT发送数据程序

PLC作为主站给所有独乐寺简介 从站设备发送主站读取从站参数的指令数据帧可以采用一个

DB块来执行，根据不同的要求修改发送DB块中相应的从站地址、参数码。主站

与从站通信的发送数据DB块结构如图4所示。

图4主站发送数据DB块结构

2.3RCV接收数据程序

RCV指令的基本工作过程为：

a.在逻辑条件满足时，启动(一次)RCV指令，进入接收等待状态；

b.监视通信端口，等待设置的消息起始条件满足，然后进入消息接收状态；

c.如果满足了设置的消息结束条件，则结束消息，然后退出接收状态。

据此，RCV指令启动后并不一定就接收消息，如果没有让它开始消息接收的条件，

就一直处于等待接收的状态；如果消息始终没有开始或者结束，通信口就一直处于

接收状态。这时如果尝试执行XMT指令，就不会发送任何消息。所以，确保不同

时执行XMT和RCV非常重要，可以使用发送完成中断和接收完成中断功能，在

中断程序中启动另一个指令。

根据PT650D从机应答数据帧结构，当主站发送读取参数指令后，从站会将相应

参数代码的值回送给主站。主站成功接收到从站应答的数据后，将一帧数据中的多

余字符(如：控制字符、参数代码及校验码等)剔除，并且将实际有用数据的ASCII

码转换为称重数据，保存至相应的DB块中。

由于称重值在测量过程中会出现波动，PLC在数据接收完成后，还需对该称重数

据进行软件滤波，然后将滤波后的结果作为系统后续的控制变量。

2.4系统软件实现流程

通信系统的软件实现流程石蜡密度 如图5所示。

PLC首先对通信端口和相关中断服务程序进行初始化，然后启动循环中断，采用

轮询方式读取4个从站的称重数据。当系统需对某个从站的参数进行修改时，则

暂停循环中断，启动写从站数据流程。当该从站参数修改结束后，系统自动返回循

环中断，继续读取下一从站数据。

3结束语

图5通信系统软件流程

自本通信系统运行以来，PLC与PT650D之间的通信一直正常，从未出现过任何

软、硬件故障和其他干扰现象，有效地保证了自控系统的正常运行。PLC和上位

机可以读取PT650D的实测称重数据及皮重等参数值，同时可以远程设置

PT650D中的数据，极大地方便了现场的控制和操作。

参考文献

【相关文献】

[1]许其义，武玉强，初学导.西门子S7-200PPI协议获取及其通信控件研究[J].自动化仪表，2008，

29(1)：33～36.

[2]盛新，韩豫萍.西门子S7-200PLCPLC的RS-485通信接口简介及故障解析[J].PLC&FA，

2007，(11)：33～35.

[3]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京:机械工业出版社,2006.