西門子SIMATIC S7系列串行通信模塊，包括CP340、CP341、CP440-1、CP441-1/2、CPU313C/314C-2PtP以及ET200S的1SI 3964/ASCII等，都支持ASCII驅(qū)動協(xié)議的通信，可以廣泛地用于與第三方支持ASCII協(xié)議的儀表、設(shè)備、系統(tǒng)等進行點對點連接通信，具有應(yīng)用簡單、靈活，使用方便等優(yōu)點。

這期欄目通過一個具體的示例，給出了在多個西門子串口通信模塊（CP340/CP341）之間通過ASCII驅(qū)動協(xié)議進行輪詢通信的應(yīng)用。其具體的實現(xiàn)方法和輪詢原理具有普遍的指導(dǎo)意義，可以作為西門子串行通信模塊與支持ASCII協(xié)議的儀表、設(shè)備、系統(tǒng)等進行串行通信的參考。

1. 系統(tǒng)組成

如下圖所示，系統(tǒng)包括3個SIMATIC S7-300站，其中一個作為串行通信的主站，通過ASCII驅(qū)動協(xié)議輪詢采集另外兩個從站的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主站和1#從站各配置了一個串行通信模塊CP341(6ES7341-1CH01-0AE0)(RS422/485接口)，2#從站配置了一個串行通信模塊CP340(6ES7340-1AH02-0AE0)(RS232C接口)，為了將它們連接到一個網(wǎng)絡(luò)中，在本例中選擇了西門子的PC/PPI電纜(6ES7901-3CB30-0XA0)將2#從站的RS232C接口轉(zhuǎn)換為RS485接口連接到網(wǎng)絡(luò)中。

2.電纜和硬件連接

詳細的硬件連接如圖

3.組態(tài)主站

?CP341模塊起始地址256，ASCII協(xié)議模式；

?消息幀結(jié)束標(biāo)準：字符延遲時間4ms；

?波特率：9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗；

?接口類型：RS485半雙工；

?其他采用默認值。

4. 組態(tài)從站

對于從站CP341/CP340模塊的參數(shù)分配與主站保持一致，特別注意波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗位設(shè)置要與主站相同。

5. 輪詢原理

與MODBUS協(xié)議輪詢不同，由于每個從站自身不具有唯一的設(shè)備標(biāo)識信息（從站地址），無法直接區(qū)分和識別網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀是哪個站的、需要哪個站做出響應(yīng)，所以要通過ASCII協(xié)議驅(qū)動實現(xiàn)多站點輪詢，需要人為地對每個站做出標(biāo)識，并在主站發(fā)送輪詢指令時給出相應(yīng)的指令標(biāo)識，以便從站能夠識別是否是發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)以及是否做出響應(yīng)。

在ASCII協(xié)議驅(qū)動實現(xiàn)多站點輪詢的過程中，應(yīng)主要考慮以下幾個方面：

?基本模式：主站主動請求，從站根據(jù)請求作出響應(yīng)；

?數(shù)據(jù)幀：在發(fā)送或響應(yīng)數(shù)據(jù)幀中要包含有站點標(biāo)識的信息；

?實現(xiàn)方法：定時輪詢，完成后直接啟動下一個作業(yè)，完成后延時啟動下一個作業(yè)等實現(xiàn)方法；

?校驗、錯誤處理機制：CRC、等待、丟棄、重試等。

6. 輪詢機制

①數(shù)據(jù)幀格式

為了區(qū)別1#從站和2#從站，在消息幀中增加一個字的地址標(biāo)識字符，主站通過發(fā)送不同地址標(biāo)識字符的幀來輪詢不同從站，同時從站根據(jù)地址字符來判斷是否是給自己的消息，并據(jù)此做出相應(yīng)的處理。從站發(fā)送給主站的響應(yīng)幀也包含有自己的地址標(biāo)識字符，用于主站判斷是哪個從站返回的數(shù)據(jù)。字符幀格式如下：

②時序圖

③流程圖

?初始化流程

初始化主要針對主站而言。在初始化階段主要完成CP模塊的參數(shù)化、初始化輪詢計數(shù)器，復(fù)位接收緩沖區(qū)以及根據(jù)輪詢計數(shù)器生成發(fā)送數(shù)據(jù)幀等方面的工作。

?主站輪詢流程

如下圖所示，在系統(tǒng)初始化完成后，手動啟動第一次輪詢作業(yè)，本實例先輪詢1#從站。給1#從站發(fā)送查詢請求后，等待1#從站的響應(yīng)，如果在指定的延時時間內(nèi)接收到1#從站返回的數(shù)據(jù)，則給2#從站發(fā)送查詢請求，并等待2#從站的響應(yīng)，同樣如果在指定的延時時間內(nèi)接收到2#從站返回的數(shù)據(jù)，則一次完整的輪詢結(jié)束，自動啟動新一輪的輪詢。

如果在指定的延時時間內(nèi)不能接收到從站的返回數(shù)據(jù)或接收錯誤，則跳過本站，開始輪詢下一個站點。

?從站響應(yīng)流程

從站根據(jù)主站的請求做出響應(yīng)，主要是在接收到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)后，判斷是否是給自己的數(shù)據(jù)。如果是，則將數(shù)據(jù)接收到指定的數(shù)據(jù)區(qū)，同時啟動發(fā)送功能，發(fā)送相應(yīng)的返回數(shù)據(jù)給主站；如果不是，則直接刪除收到的數(shù)據(jù)，并不做任何響應(yīng)。

7. 主站程序

①初始化

為了實現(xiàn)對多個從站的輪詢，程序構(gòu)造了一個輪詢計數(shù)器，通過修改輪詢計數(shù)器的值，來修改主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀中的站地址標(biāo)識字符。

這里定義MW2作為輪詢計數(shù)器，程序開始，先對輪詢計數(shù)器進行操作，默認先輪詢1#從站，將值1賦值給MW2。

在程序執(zhí)行過程中，會修改輪詢計數(shù)器的值，通過判斷輪詢計數(shù)器的值對發(fā)送數(shù)據(jù)塊的地址標(biāo)識符字作相應(yīng)的修改，以完成對響應(yīng)從站的輪詢。這里具體的實現(xiàn)如下圖，其中DB13作為發(fā)送數(shù)據(jù)塊，DB13.DBW0為地址標(biāo)識符字。

②啟動發(fā)送

初始化完成后，可以啟動發(fā)送功能。這里第一次發(fā)送采用手動方式，通過觸發(fā)手動啟動標(biāo)志位M30.1，并調(diào)用FB8 P_SND_RK發(fā)送數(shù)據(jù)到從站。完成第一次發(fā)送后，可以通過程序自動修改自動輪詢標(biāo)志位M30.0來實現(xiàn)自動發(fā)送數(shù)據(jù)到從站的功能。

啟動發(fā)送功能塊FB8后，通過FB8返回狀態(tài)信息，判斷是否發(fā)送完成，如果發(fā)送錯誤，則重新啟動發(fā)送功能。

?發(fā)送完成：啟動接收作業(yè)，準備接收從站返回數(shù)據(jù)。同時啟動一個超時定時器T11，如果超時定時時間到，還沒有接收到數(shù)據(jù)，則放棄等待，開始輪詢下一個站。

③接收從站返回數(shù)據(jù)

發(fā)送完成后，啟動接收作業(yè)，準備接收從站返回數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)先放到接收緩沖區(qū)中，這里DB14數(shù)據(jù)塊為接收緩沖區(qū)。

④接收完成

接收完成后，做如下幾方面處理。如果接收錯誤或超時，則跳過此站的輪詢。

?根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的地址標(biāo)識符判斷是來自哪個從站的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)從接收緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到指定的從站數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，同時清空接收緩沖區(qū)；

?復(fù)位接收標(biāo)志，同時修改輪詢計數(shù)器的值，準備輪詢下一個從站；

?復(fù)位超時定時器；

?啟動一個延時定時器，延時時間到后開始輪詢下一個從站。

8. 從站程序

相對于主站，從站的處理程序相對簡單。下面以2#從站為例做個說明，1#從站除了調(diào)用FB不同外，都與2#從站相同。

①接收數(shù)據(jù)

從站一直啟動接收功能FB2 P_RCV，接收來自網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，如果接收到數(shù)據(jù)則根據(jù)地址標(biāo)識符判斷是否是本站的數(shù)據(jù)：

?是本站數(shù)據(jù)，則將接收緩沖區(qū)(DB17)中的數(shù)據(jù)移到指定的地址區(qū)(DB18)中，并清空接收緩沖區(qū)。同時，觸發(fā)發(fā)送標(biāo)志，發(fā)送返回數(shù)據(jù)給主站；

?不是本站數(shù)據(jù)，直接清空接收緩沖區(qū)(DB17)。

②發(fā)送返回數(shù)據(jù)

接收完成后，調(diào)用發(fā)送功能，將DB19的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站。

9. 實驗結(jié)果

搭建好網(wǎng)絡(luò)，并將程序分別下載到各自的CPU中，啟動CPU的運行。通過置位手動啟動輪詢標(biāo)志位M30.0即可啟動輪詢程序的運行。通過變量表可以監(jiān)視到系統(tǒng)的運行情況，可以看到，主站會循環(huán)地將數(shù)據(jù)發(fā)送到兩個從站，同時也循環(huán)地接收來自從站的返回數(shù)據(jù)，如下圖所示。