上位机与S7-200 PLC之间的数据交换方法.pdf

综 述 上位机与S 7 2 0 0 P L C 之间的数据交换方法 Dat a exchange m et hods f or hos t com put er and S7- 200 PLC 刘文波 ，王孟效’ ，王锋 L l U Wen - b O。 ，WANG Me n g ． x i a o’ ，W ANG F e n g 1 ． 陕西科技大学 电气与信息工程学院，西安 7 1 0 0 2 1 ；2 ． 浙江力诺流体控制科技股份有限公司，瑞安 3 2 5 2 0 0 摘要在控制系统中为了实现对现场设备的监控，上位机需要与下位P L c 之间实时进行数据交换，针 对此问题 ，研究并总结了在上位机采用专用组态软件及自编监控软件，并以s 7 2 0 0 P L C 作为 下位机的情况下 ， 上位机与下位机之间的多种数据交换方法 ，并分别给出了它们的具体实现 方式， 通过数据交换，能有效实施对现场数据的实时监控和集中管理。 关键词上位机 ； 7 -2 0 0 ；数据交换 中图分类号 T P2 7 3 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 5 0 7 下 一0 0 2 8 0 4 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 5 ． 0 7 下 ． O 8 0 引言 在工业控制领域 ，P L C得到广泛应用⋯。随着控制 系统的网络化 ，P L C 除了实现对现场信号的采集及现场 设备 的控制功能之外，还需要能与上位控制计算机之间 实现数据交换，从而通过上位机实施监控。根据所选则 的P L C及上位机的不同，它们之间的数据交换方法也不 尽相 同。本文针对西 门子公司的s 7 ． 2 0 0 系 U P L C ，研究 其与上位机之 间的数据交换，并给出其实现方法。 1 控制系统结构 在实际应用中，以P L C为控制器 的控制系统结构可 由图1 表示 。其中上位机用于实现现场设备运行状况监 控 、数据处理、数据存储等功能。系统 中可使用单 台或 多台P L C，它们与现场设备之间通过输入输 出通道进行 连接，用于实现现场设备信号采集及控制功能。 图 1 P L C控制 系统结构 2 数据交换方法及实现 S 7 - 2 0 0是西 门子公司推出的一种小型可编程序控制 器 ，相对于S 7 3 0 0 及s 7 ． 4 0 0 系列，s 7 2 0 0 系Y J P L C与上 位机问的数据交换较为复杂，上位机使用不 同组态软件 时，数据交换方法也不尽相同。实际应用 中上位机组态 软件主要有两类实现方式，其一是采用Wi n C C 等专用组 态软件 ，另一种是根据具体应用系统采用v C 、V B 等 编程软件开发。根据所使用的组态软件不 同，主要有如 下数据交换方法 。 2 ． 1上位机采用Wi n C C 组态软件 当上位机采用Wi n C C 组态软件 时，可 以通过OP C [ 2 OL E f o r P r o c e s s Co n t r o l ，过程控 制的对象连接和嵌 入、P mfi b u s DP 以及 自由口通讯等方式实现数据交换。 2 ． 1 ． 1 OP C方式 OP C当前已成为工业控制和 自动化领域中的接 口标 准 ，其将设备制造商 与软件制造 商之间的关系确定为 O P C 服务器与应用程序之间的关系，任何带O P C 接 口的 应用程序 都以与一个或多个设备制造商的o P c J J 务器进 行连接， 目前主流设备制造商都支持OP C协议通讯。 利用O P C 进行数据交换，实质上是O P C 客户端与服 务端之间进行连接并实现数据交换。为与s 7 ． 2 0 0 进行数 据交换，可将Wi n C C 作为O P C 客户端，并利用西门子公 司针对s 7 ． 2 0 0 的OP C软件P C Ac c e s s 作为服务端，在两者 间建立连接 ，从而实现数据交换。此过程中主要软、硬 收稿日期2 0 1 5 -0 3 -1 8 基金项目陕西省科技计划经费资助项目 2 0 1 4 K 0 5 3 ；陕西科技大学科研启动基金项 目 B J 1 1 - 0 7 作者简介刘文波 1 9 8 1 一，男，湖北天门人，讲师，博士，研究方向为控制理论与控制工程。 【 2 8 】 第3 7 卷第7 期2 0 1 5 0 7 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 自定义通信协议 参照OS I 七层模型 ，利用物理层、数据链路层及应 用层 自定义通信协议 。 1 物理层 采用R S 4 8 5 接 口标准，波特率为9 6 0 0 b p s ，无校验 ， l 位停止位 。 2 数据链路层 采用主从方式 ，通信 由主机发起，从机等待主机请 求，然后响应。上位机作为主机，S 7 ． 2 0 0 P L C 作为从机。 主 从机之 间数据帧 的传输采用 R T U模式 ，每帧 6 字节，帧格式如表1 所示 。每个从机地址唯一，范围从 1 ～2 5 5，地址0 为广播地址 ，校验采用1 6 位CR C，低字 节在前，高字节在后 。 表1 数据帧格式 数据帧包括 请求帧、响应帧及错误帧 。其 中请求 帧由主机发往从机，响应帧和错误帧由从机发往主机。 主机发送请求帧后，需等待从机响应才能发送下一请求 帧 ，若等待超 时，也可发送下一请求帧 ；若从机 出现状 态错误 ，则响应错误帧 。 3 应用层 数据帧中，地址字段是从机 的唯一标识。当主机需 与从机交换数据时，在此字段填入地址；命令字段表示 主机命令 ，范围从1 ～2 5 5 ；数据字段为两字节，根据不 同数据帧而有不同内容；校验字段包含对地址、命令、数 据字段的C R C 校验信息，用于检验数据传输是否出错。 3 编写脚本 在Wi n C C 软件中调用Ms c o m m控件，并编写脚本语 言实现与S 7 ． 2 0 0 之间的通信 。 2 ． 2 上位机采用编程软件开发监控软件 上位机除采用专用组态软件外 ，也可采用编程软件 开发监控软件。此 时可 以通过O P C、P P I 及 自由口通讯 等方式实现数据交换。 2 ． 2 ． 1 OP C 方式 编写O P C 客户端程序 ，并利用P C Ac c e s s 作 为O P C 服务端。此过程中主要软、硬件分别有上位机、S 7 ． 2 0 0 P L C 、P P I 电缆、P C A c c e s s ，实现方法如下 1 软件安装及硬件连接 在上位机中安装P C A c c e s s 软件 ，并利用P P I 电缆连 接上位机与S 7 ． 2 0 0 P L C 。此方式 下，上位机与s 7 - 2 0 0 P L C 之 间的连接如 图7 所示。 1 3 0 1 第3 7 卷第7 期2 0 1 5 - 0 7 下 上位机部分P L C 部分 监控软件 I S 7 2 0 0 P L C P C A C C E S S 1 ⋯⋯一 r ⋯ 一 矗 ⋯ r ⋯ 一 图7 监控软件与S 7 2 0 0 的OP C方式连接 2 配置P C Ac c e s s 软件 在P C A c c e s s 软件 中配置与S 7 ． 2 0 0 P L C 之 问 的接 口，并建立O P C J 务器 。 3 编写O P C 客户端 编写O P C 客户端，连接建立的O P C J ] 务器，从而实 现数据交换 。 2 ． 2 ． 2 自由口方式 在使用 自由口方式时，上位机作为主机发起通信 ， S 7 2 0 0 作为从机响应主机命令。此过程 中，主要硬件及 软件分别有上位机、R S 4 8 5 接口模块 、S 7 ． 2 0 0 P L C、通 信 电缆，实现方法如下 1 硬件连接 在上位机中安装R S 4 8 5 接 口模块 ，并利用通信 电缆 连接上位机与S 7 ． 2 0 0 P L C 。此方式下，上位机与S 7 ． 2 0 0 P L C 之间的连接如图8 所示。 上位机部分P L C 部分 图8 监 控软 件 与S 7 - 2 0 0 的 自定 义 协 议 方 式 连 接 2 自定义通信协议 可采用与使用专用组态软件进行数据交换时类似的 自定义通信协议 。 3 利用Ms c o m m控件编程实现 串口通信 在上位机监控软件 中调用Ms c o m m控件，并根据实 际需求编程实现数据发送及接收 。 2 ． 2 ． 3 P Pl P o i n t t o P o i n t ,点到点方式 P P I 协议 是西 门子S 7 ． 2 0 0 系Y ] P L C 提供的一种 点对 点通信方式H 。其采用主从方式通讯 ，一次读写操作步 骤包括首先上位机发 出读写命令，然后P L C 响应 ，上 位机 接收响应后发 出确认 申请命令 ，P L C 完成读 写响 【 下转第3 7 页 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 损从而延长刀具寿命[6 】 。因此使用 了两种纳米添加剂的 切削液成本不仅不会增加，反而 由于刀具消耗的降低和 加工效率的提升还将有较大幅度的降低。 、 4 结论 ’ 此次试验仅仅对最常用的铣削、磨削、钻镗削做了 部分实验 ，对其他不同加工方法、不同工件和刀具材料 的实验研究后续还将不断进行 。但此次实验数据足 以说 明所配切削液达到了改善铣削工件 的表面质量，降低刀 具磨损 ，提高铣削加工经济效益 的目的，对制造企业竞 争力的提升将有重要的影响。 参考文献 【 1 ] 梁 秀娟， 胡小芳， 嵇海 旭， 等． 纳米微粒在 改善润滑方面 的研究进 展 [ j J ． 材料导报， 2 0 l 1 ， 2 5 1 4 5 - 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0 7 下 【 3 7 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m