第十一章自由协议及其应用.docx
《第十一章自由协议及其应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一章自由协议及其应用.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第十一章自由协议及其应用
第十一章自由协议及其应用
11.1自由协议解决的问题
为满足信息化的要求，控制器不但有采集和控制功能，还应具备通信互连功能。
通信互连的对象不只限于本公司的产品，还应与其他公司的产品进行通信互连。
通信双方除了硬件接口特性一致之外，软件的通信协议也必须保持一致。
多数情况下，硬件接口都有成熟的标准，制造厂商容易参照执行，而不同标准的硬件接口，可以通过转换器进行转换，市场上不同接口的转换器已经较多，如，RS232/RS485转换器。
控制用的通信协议，在很多场合是各自制订各自应用的，因为对控制而言，追求通用性的同时，更追求实时高效，因此造成各工控公司的产品在协议层上较难标准化。
现状是，一个公司的产品互连，都较容易做到，而与其他公司产品互连时，哪怕是较少的数据，不高的效率，也是很难做到的。
为了实现开放互连，很多公司公布其产品通信协议，供互连时参考。
嵌入式PLC同样也面临与其他公司设备的互连问题。
自由协议以灵活的方式，可以用梯形图编程，以适应不同协议的通信要求。
带有自由协议功能的嵌入式PLC，以其广泛的适应性与其他公司产品互连。
状况一：
嵌入式PLC将自由协议编制成其他公司的协议方式，作为该公司的网络从站或网络主站，与该公司产品协调工作。
状况二：
以嵌入式PLC为通信中枢，与多家公司的产品进行通信，使不同品牌不同协议的产品在一个网络下协调工作。
例如，ModBusRTU协议是基于RS485（EIA-485）的物理接口，嵌入式PLC以自由协议方式，可以作为ModBus网络中的主从节点。
11.2自由协议的基本内容
嵌入式PLC有两个串口：
串口0和串口1。
串口0作用：
、设置状态下，下载PLC梯形图。
、运行状态下，进行运行监控：
梯形图监控和元件监控，连计算机和人机界面
串口1作用：
、设置状态下，用于下载CAN网络配置文件。
CAN网络配置文件只下载到CAN网络的主站上。
、运行状态下，由软件设定，可运行两种串口协议：
自由协议和专用协议。
本章主要针对串口1的自由协议展开，主要内容有：
自由协议的通信格式
自由协议的发送函数
自由协议的接收函数
与自由协议相关的辅助函数
11.2.1自由协议的通信格式
自由协议的通信格式由D8120控制，在运行过程中，根据通信对象的不同，可以改变控制字。
但专用协议和自由协议，在运行时不允许相互切换。
嵌入式PLC串口1通信，一旦选择专有协议，其各项通信指标是固定的。
只有选择自由协议，各项通信参数才根据D8120而变化。
专有协议有主从站设置和地址设置类信息。
自由协议的的主从信息、地址信息是隐含在编程中。
如，主从信息表现在主动发信息还是被动发信息的编程上，地址信息包含在规划的报文格式中及解读报文的编程中。
D8120的协议选项（D8120_Bit14），决定是自由协议还是专有协议，其他选项都是针对自由协议的。
当选择专有协议时，其他各项可以不选。
嵌入式PLC每次上电，D8120都有一个默认初值D8120=H6881，也就是默认选择为专
有协议。
当选择为自由协议时，才需要对D8120进行重新赋值。
位置选项
ON时含义
OFF时含义
D8120_Bit15
未定义
未定义
D8120_Bit14
自由协议
专有协议
D8120_Bit13
未定义
未定义
D8120_Bit12
未定义
未定义
D8120_Bit11
未定义
未定义
D8120_Bit10
未定义
发送结束自动转接收
D8120_Bit09
未定义
接收终止符有效
D8120_Bit08
未定义
接收起始符有效
D8120_Bit07
D8120_Bit07_06_05_04=xxxx,.波特率选项
xxxx=0000：
1200bpsxxxx=0001：
2400bps
xxxx=0010：
4800bpsxxxx=0011：
9600bps
xxxx=0100：
14400bpsxxxx=0101：
19200bps
D8120_Bit06
D8120_Bit05
D8120_Bit04
D8120_Bit03
1停止位
2停止位
D8120_Bit02
D8120_Bit02_01=xx,.奇偶校验选项。
xx=00：
无奇偶校验；xx=01：
奇校验；xx=11：
偶校验；
D8120_Bit01
D8120_Bit00
7位数据
8位数据
如D8120=H0431，表示自由协议，发送结束自动转接收，通信速率为9600bps，7位数据，无奇偶校验。
自由协议的通信格式总共是11位，其中起始位1位，数据位9位（B0----B7+TB8/RB8）,1停止位，如图所示。
嵌入PLC与其它控制器通信，如与计算机通信，以自由协议方式，9600bps速率,发送自动转接收为例，可选设置项如下：
、7位数据+无奇偶校验+1停止位：
请按第
种情况设置。
、7位数据+无奇偶校验+2停止位（Bit7=1）D8120=H0438
、7位数据+奇校验+1停止位（Bit7=奇校验）D8120=H0432
、7位数据+偶校验+1停止位（Bit7=偶校验）D8120=H0436
、7位数据+奇校验+2停止位（Bit7=奇校验，TB81/RB81=1）D8120=H043A
、7位数据+偶校验+2停止位（Bit7=偶校验，TB81/RB81=1）D8120=H043E
、8位数据+无奇偶校验+1停止位D8120=H0431
、8位数据+无奇偶校验+2停止位（TB81/RB81=1）D8120=H0439
、8位数据+奇校验+1停止位（TB81/RB81=奇校验）D8120=H0433
、8位数据+偶校验+1停止位（TB81/RB81=偶校验）D8120=H0437
、8位数据+奇校验+2停止位：
请按第
种情况设置。
、8位数据+偶校验+2停止位：
请按第
种情况设置。
嵌入式PLC以自由协议的方式访问其他公司设备，其通信格式必须与其他设备相同。
例如，与三菱FX系列PLC通信，双方通信格式设置成以下对应方式。
嵌入PLC格式字
FX_PLC格式字
嵌入PLC格式字
FX_PLC格式字
D8120=H0438
D8120=6088H
D8120=H0431
D8120=6081H
D8120=H0432
D8120=6082H
D8120=H0439
D8120=6089H
D8120=H0436
D8120=6086H
D8120=H0433
D8120=6083H
D8120=H043A
D8120=608AH
D8120=H0437
D8120=6087H
D8120=H043E
D8120=608EH
.
11.2.2自由协议的发送函数
函数功能号：
D8200=K29
调用方法：
SETM8200
入口参数：
通信格式（D8120）；
待发送字节数（D8121）；
发送区的起始单元（D8128）；
发送/接收超时时间设定（D8127，可选参数）。
状态参数：
发送请求标志（M8121）；
发送成功标志（M8122）；
发送剩余字节数（D8122），超时剩余时间（D8130）；
奇偶校验错标志（M8120），发送/接收超时标志（M8127）。
函数调用过程：
设置入口参数→赋函数功能号→调用函数→查看标志→决定下一流程。
发送方法（函数调用方法）：
定时发送，随机发送，循环发送。
定时发送：
将发送缓冲区的内容，按一定周期，发送到网络上。
示例将D100-D199中的数据以500mS的周期发送到网络。
随机发送：
在符合设定的条件下，将指定的内容发送到网络中。
如系统报警时，将报警数据发送到网络。
示例中，X1吸合一次（延时200mS），D100---D199内容发出一次。
循环发送：
当一次发送完成后，紧接着执行下一次发送。
网络要求得到实时数据，同时允许丢失一些数据的情况下，可以采取循环发送方式。
示例中，将D100的内容以最快的速度向网络发送，1秒可发送560字节的内容。
在发送的三种方式中，一次最多发送232字节，超出部分不被发送。
11.2.3自由协议的接收函数
函数功能号：
D8200=K30
调用方法：
SETM8200
入口参数：
通信格式（D8120）；
待接收字节数（D8123）；
接收区的起始单元（D8129）；
设定接收起始符（D8125）；
设定接收终止符（D8126）；
发送/接收超时时间设定（D8127，可选参数）。
状态参数：
接收请求标志（M8123）；
接收成功标志（M8124）；
已接收字节数（D8124）；
奇偶校验错标志（M8120），
发送/接收超时标志（M8127）
超时剩余时间（D8130），
函数调用过程：
设置入口参数→赋函数功能号→调用函数→查看标志→决定下一流程。
接收数据的处理过程：
接收成功→取出接收区数据→清理接收区数据→复位请求标志→复位成功标志→重新调用接收函数，如图示过程。
接收函数的调用过程有两种方式：
程控调用方式和自动调用方式。
程控调用方式有函数号D8200=K30和调用指令SETM8200；
自动调用方式是D8120在设置时，设为发送自动转接收的方式。
发送完毕后，自动调用接收函数，因此在程序上没有明确的接收函数号和调用指令。
程序显式调用接收函数：
例1：
当接收数据长度达指定长度（10字节）时，取出接收区数据进行处理，并重新调用接收函数。
每次重新调用接收函数时，接收数据放在接收区的第一字节，接收数据字节计数器D8124从0开始计数。
例2：
当接收成功标志M8124置位时，进行数据处理，并重新调用接收函数。
当重新调用接收函数时，成功标志M8124自动复位。
例3：
带有起始/终止字符的报报文处理。
当D8120设成接收起始符终止符有效时，对应设定报文起始标志（如D8125=02H），终止标志（如D8126=03H），中间内容为长度可变的非标志字符。
当接收成功时（M8124=ON），进行报文处理。
在接收到起始标志（如02H）时，起始标志置于接收缓冲区的第一字节。
在接收到终止标志（如03H）时，置位接收成功标志（M8124ON）。
如果接收到的字节数（D8124）等于待接收的字节数（D8123）也置位接收成功标志；
当D8120设成接收起始符有效时，M8125置ON。
当D8120设成接收终止符有效时，M8126置ON。
设发送数据为：
H08HAAH02HAAHBBHCCHDDHEEHFFH03H11H12H13H14等14个字节，
带起始标志（02H）终止标志（03H）接收时，只收到
H02HAAHBBHCCHDDHEEHFFH03等8个数据。
不带标志接收时收到原14个字节。
本例发送方可由PLC发送，也可由计算机串口调试发送。
本例接收程序如下：
自动隐式调用接收函数：
例1：
当作为主站时，首先发出命令报文，然后，应立即侦听网络有无返回信息，此时主站应处于接收状态。
当接收完成或超时时间到，接着发送下一命令。
因此，通信控制字需设定成发送自动转接收状态，即D8120_Bit10=1（发送结束自动转接收）。
如果从站收到主站报文后，也回发10个字节的内容，则在主站上所统计的成功发送次数和成功接收次数相等。
如果从站每次回发5个字节，则接收成功次数为0，这是因为每次自动发送时，将接收字节计数器D8124清零。
例2：
当作为从站时，上电处于接收状态（上电调用接收函数），当收到数据后（不一定接收成功标志，可以通过D8124判断），决定向主站回发数据，当发送完毕后，又立即处于接收状态，因此也需设成发送自动转接收的方式。
例中，当收到10个字节数据后，自动回发10个字节数据，成功发送和成功接收的次数相等。
例1和例2可以完成一个主从结构的、自由访问的一对一的PLC系统。
但在例1和例2中，并没有看到多次调用接收函数，这是自动隐式调用接收函数的效果，由此提高了实时性。
11.2.4与自由协议相关的辅助函数
在工控通信中，根据不同的情况，各工控厂家有不同的通信协议。
有的以16进制的方
式传输，有的以ASCII码传输，有的以BCD码传输；校验方式有和校验，异或校验；传输顺序有的从高字节开始，有的从低字节开始；传输单位一般是以字节为单位，而PLC在梯形图中多以字为单位。
而自由协议的发送区和接收区是以字节为单位的连续区。
为适应各家协议，必须有相关的辅助函数，才能更好发挥自由协议的作用。
辅助函数只针对数据寄存器区。
1．ASCII码字符转HEX数值（函数号：
25）
将ASCII码表示的“0---9，A---F”字符转换成16进制的数值0---9，A---F。
如ASCII值为31323342（表示字符“123B”），经函数转换后成HEX值为123B，四个字节变成二个字节。
2．HEX数值转换成ASCII码字符（函数号：
26）
将HEX表示的数值变换为ASCII码，与25号函数功能相对。
如将HEX值AB23转换为ASCII码字符“AB23”，ASCII值为41423233。
3．区域移动（函数号：
27）
将字节拼成字，或将字拆成字节，或字区的移动。
如，填写发送字节时，将字节赋给字单元的低字节，我们会觉得方便；但对发送而言，发送的是连续字节区，因此发送前，又必须将不连续的低字节变成连续的字节，即连续的字区。
4．区域求和（函数号：
28）
在有和校验的协议中，以字节为单位进行求和运算。
因此对接收字可能需拆成字节，而后进行求和运算。
如11H22H33H44H55H66H77H的7个字节，求和结果为01DCH。
如果只传两个字的ASCII码值，则只传“DC”，ASCII码值为44H43H。
以上提供的辅助函数在自由协议方式下，使用的频率较高，辅助函数的调用方式也大体相同。
入口参数：
输入的元件号（D8201）：
如D8201=K100，表示从D100开始。
输入的有效字节数（D8202）：
如D8202=K10，表示10个字节。
起始字节高/低选择（M8201）：
如SETM8201表示从低字节开始。
字/字节有效选择（M8202）：
如SETM8202表示字节方式。
出口参数：
输出元件号（D8203）：
如D8203=K1000，表示结果存在D1000超始区。
起始字节高/低选择（M8203）：
如SETM8203表示从低字节开始。
字/字节有效选择（M8204）：
如SETM8204表示字节方式。
以上函数的具体示例参见第八章<常用功能函数说明>
11.3自由协议的应用示例
自由协议有广泛的适应性，可以与其他公司的PLC，仪表，变频器进行通信连接。
下
面以实例方式说明。
11.3.1与第三方PLC的通信
以三菱PLC为例，用嵌入式PLC向FX2N写一个字的数据。
三菱FX2N，其通信协议部分如下所示，要用自由协议方式去访问三菱PLC，必须去适应该协议。
ENQ=05H，ACK=06H，NAK=15H。
其它部分均以ASCII码字符传输。
三菱FX的对应程序：
嵌入式PLC程序：
（略）
该部分程序较长，参考光盘“自由协议（作三菱主站）”的程序，该程序涉及到D区域移动函数，自动求和函数，字节移动函数，16进制与ASCII码相互转换的函数。
综合应用较强。
11.3.2与第三方仪表的通信
例1：
与AI系列智能调节仪进行通信。
仪表作为从站，接收两种命令：
读命令和写命令，两种命令的帧格式长度均为8个字节，地址信息在报文中规定。
被访问的仪表返回10个固定长度的字节。
用自由协议访问方式，同时访问三台AI调节仪。
程序参看光盘<自由协议-仪表通信部分>。
例2：
与称重仪表RANGER5000（AUSTRALIANMADE）进行通信，将其称重数据读到PLC内，然后进行相关控制。
其访问项较多，访问方式是发送ASCII字符，返回有16进制数值，也有BCD数值。
比如，询问仪表重量：
“S01；MSV？
1；”，“S01；”表示选择地址，“MSV？
1；”表示询问仪表的显示重量。
仪表返回6位BCD数值。
程序参见光盘<自由协议-仪表通信部分>。
与仪表连线需接成RS422方式。
11.3.3与变频器的通信
在应用中，已成功与以下变频器进行了RS485连线，并以通信方式工作。
DANFOSS丹佛斯变频器VLT2800，VLT5000。
华为TD200变频器。
正弦SINE系列变频器。
在以后的实践中，自由协议以其灵活的方式会适应各种特殊的要求。
应用自由协议与第三方设备通信主要有以下步骤：
、消化第三方设备通信协议；
、确定要访问的内容；
、用自由协议构建符合要求的发送帧并进行发送；
、用自由协议接收第三方设备的回发内容；
、按第三方协议的定义，对回复内容进行解读；
、将解读内容用于显示或控制。
升级会员 