1  引言
西門子S7-200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的小型PLC。S7-200以其高可靠性、指令豐富、內(nèi)置功能豐富、強勁的通訊能力、較高的性價比等特點，在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。S7-200PLC的突出特點之一是自由口通訊功能。如何實現(xiàn)S7-200PLC與個人計算機的互聯(lián)通信，是S7-200PLC應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。
可編程控制器與計算機之間的通訊一般是通過RS-422口或RS-232C口進行的，信息交換的方式為字符串方式，運用RS-232C或RS-422通道，容易配置一個與計算機進行通信的系統(tǒng)，將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)用可編程控制器送入計算機，由計算機采集這些數(shù)據(jù)，進行分析及運行狀態(tài)監(jiān)測。用計算機改變可編程控制器設(shè)備的初始值和設(shè)定值，從而實現(xiàn)計算機與可編程控制器的直接控制，一旦確定了可編程控制器的控制指令，就能很方便地與計算機連接。

2  S7-200的自由口通訊模式
S7-200支持多種通訊模式，如點點接口(PPI)、多點接口(MPI)、Rrofibus DP等。PPI等通訊協(xié)議主要用于西門子系列產(chǎn)品之間的通訊以及對PLC編程。在自由口模式下，可由用戶控制串行通訊接口，實現(xiàn)用戶自定義的通訊協(xié)議。用戶可以用梯形圖程序調(diào)用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)、接受指令(RCV)來控制通信操作。在自由口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序控制。
S7-200CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器，PLC還提供了實現(xiàn) RS-485與 PC機上RS-232C相連接的PC/PPI電纜，利用它可以方便地實現(xiàn)S7-200系列PLC與PC之間的硬件連接。
S7-200的編程軟件為STEP7-Micro/WIN32，該軟件有STL、FBD和Ladder三種編程模式，有SIMATIC指令和IEC131-3指令兩種指令。本文所給出的范例是使用SIMATIC指令的STL編程。

3  S7-200 PLC端的通訊程序?qū)崿F(xiàn)
PLC程序分為主程序和中斷程序。主程序完成初始化通信口、開中斷、判斷、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能,中斷程序完成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。接收指令(RCV)啟動或終止接收信息功能，必須為接收操作指定開始和結(jié)束條件。發(fā)送指令(XMT)在自由口模式下依靠通訊口發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.1  控制字的選取
反映CPU工作方式的模式開關(guān)當(dāng)前位置的特殊存儲器位為SM0.7，它控制自由端口模式的進入。當(dāng)SM0.7為0時，模式開關(guān)處于TREM位置;當(dāng)SM0.7為1時模式開關(guān)處于RUN位置。而只有當(dāng)模式開關(guān)位于RUN位置時，才允許進行自由口通訊。SMB30是自由口模式控制字節(jié)，用來設(shè)定校驗方式、通訊協(xié)議、波特率等通訊參數(shù)(其它控制字的設(shè)定參閱有關(guān)書籍)。
3.2  程序的一些簡單介紹
NETWORK1
LD  SM0.1   // 第一次掃描
MOVB  16#09，SMB30  
//自由口通訊模式:9600波特率,無奇偶校驗,8個數(shù)據(jù)位
MOVB  16#7C，SMB87 //接收信息狀態(tài)字節(jié)
MOVB  16#53，SMB88 
//設(shè)置信息的開始字符“S”
MOVB  16#45，SMB89 
//設(shè)置信息的結(jié)束字符“E”
MOVW  +5，SMW90   
//設(shè)定空閑行的時間間隔(ms)
MOVW  +179，SMW92 
//字符間/信息間定時器超時值(ms)
MOVB  60，SMB94  //接收字符的個數(shù)
NETWORK2
LD  SM0.1 MOVB 16#53，VB2499 
//設(shè)置接收和發(fā)送緩沖區(qū)的首地址
ATCH  發(fā)送完中斷，9    
//把發(fā)送完成中斷和發(fā)送完成中斷子程序連接起來
ATCH  接收完中斷，23  
//把接收完成中斷和接收完成中斷子程序連接起來
ENI    //允許中斷
PLC程序的主要流程框圖如圖1所示:

圖1     PLC程序流程

4  自由口通訊在PC 端程序?qū)崿F(xiàn)
為了充分利用計算機數(shù)據(jù)處理的強大功能，可以在上位機編寫程序來實現(xiàn)計算機與PLC的通訊?？梢杂肰C或VB實現(xiàn)上位機和PLC的通訊。
4.1  利用VC6.0 或VC6.0 MSComm控件實現(xiàn)
MSComm控件Microsoft公司提供的簡化的Windows下串行通訊編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。PC機通過RS-232口與PLC進行通信，該通信控件提供了使用RS-232開發(fā)串行通信軟件的細則，使用事件驅(qū)動或查詢方式來解決開發(fā)通信軟件中遇到的問題。事件驅(qū)動是一種強大的處理問題的方法，對事件發(fā)生的跟蹤和處理在通信軟件中用Oncomm來實現(xiàn)，它包括檢測和處理通信錯誤等;查詢方式則要求設(shè)計者自行讀CommEven值，并判斷發(fā)生何種事件，再對之進行處理。該控件有許多重要的屬性，主要的屬性如附表所示。

附表     MSComm屬性

開發(fā)通信軟件只需上述幾個重要屬性設(shè)置好通信口，然后用SetOutput指令發(fā)送命令。按照通信協(xié)議，待PC機與PLC握手成功后，可按特定的數(shù)據(jù)格式通過GetInput或SetOutput來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.2  利用VC6.0 CSerialPorts類實現(xiàn)
如果在程序中使用多個串口，而且還要做很復(fù)雜的處理工作，那么最好不用MSComm控件。如果這時候不愿意自己編寫底層函數(shù)，就可以使用CSerial Ports類。
這個類是由Remon編寫的。其中詳細的功能可以在其網(wǎng)站上查詢。
將SerialPort.h 和 SerialPort.cpp兩個類文件復(fù)制到工程文件夾中，用 Project -> Add to project -> Files命令將上述兩個文件加入工程。
串口的初始化:
在這種方式下，串口的初始化通常放在一個自定義的函數(shù)中，這樣可以使用多不同的端口，下面以初始化COM的為例給出部分代碼。
void CtestView::OpenCom2()
{   DCB dc;
dc.DCBlength = sizeof(DCB);
dc.BaudRate = CBR_9600;  
//數(shù)據(jù)傳輸速率為9600
dc.ByteSize = 8;  
//8位數(shù)據(jù)位
dc.StopBits = ONESTOPBIT;   
//1位停止位
dc.Parity = NOPARITY;  
//無校驗
}     
其中DCB(設(shè)備控制塊)是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用以實現(xiàn)串口屬性的設(shè)置。
數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送:
數(shù)據(jù)接收是調(diào)用了ReadByte函數(shù)，每次讀取一個BYTE型變量，多個數(shù)據(jù)的讀取可以通過循環(huán)實現(xiàn)。數(shù)據(jù)發(fā)送是調(diào)用WriteByte函數(shù)，每次只能發(fā)送一個無符號的char型或者與之等價的數(shù)據(jù)，多個數(shù)據(jù)可以通過循環(huán)實現(xiàn)。
4.3  利用PCommPro應(yīng)用軟件實現(xiàn)
與PLC通訊時，PC機還可采用的PCommPro應(yīng)用軟件，該軟件是通過Win32初級API函數(shù)的調(diào)用來控制和使用通訊端口。與VB/VC中的MComm控件相比較，使用較復(fù)雜些，但通訊效率高輸出控制較好。
在程序中PC機接收數(shù)據(jù)采用回調(diào)函數(shù)的處理方式，即欲建立事件，需給定一個函數(shù)的地址，當(dāng)事件發(fā)生時，Pcomm便到該回調(diào)函數(shù)所在的地址去執(zhí)行該程序代碼。所謂回調(diào)函數(shù)是指當(dāng)調(diào)用一個函數(shù)時(尤其是API)，該函數(shù)會要求調(diào)用者提供一個函數(shù)的地址，當(dāng)被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行后，會再去調(diào)用此函數(shù)，目的是將結(jié)果傳送回來讓用戶知道，或是該被調(diào)用函數(shù)需要另一個參考的函數(shù)運算等,這種做法就稱為回調(diào)。Pcomm中的回調(diào)函數(shù)主要介紹以下幾種。
Sio_term_irq:當(dāng)收到終止字符時引發(fā)事件程序;
Sio_cnt_irq:接收到固定字符時引發(fā)事件;
Sio_modem_irq:當(dāng)硬件線路的電壓發(fā)生變化時，引發(fā)事件，硬件線路包括DCD，DSR，CTS，RI4支管腳;
Sio_break_irq:當(dāng)接到中斷信號時引發(fā)事件。
在程序設(shè)計中要根據(jù)具體的情況來選擇不同的回調(diào)函數(shù)。例:數(shù)據(jù)以ASCII值形式傳遞時，可以使用Sio_term_irq函數(shù)，即當(dāng)收到終止字符時引發(fā)事件程序，也可以使用其它回調(diào)函數(shù)。但當(dāng)傳遞的數(shù)據(jù)以字節(jié)形式表示時，使用Sio_term_irq函數(shù)可能會引發(fā)一些問題，是因為傳遞的數(shù)據(jù)值可能與函數(shù)所設(shè)置的終止字符相同，可能造成接收數(shù)據(jù)的不完整。

圖2     PC的主要程序流程框圖
應(yīng)用到的其它函數(shù)還有如下:
sio_open():打開通信端口;
sio_ioctl():設(shè)置傳輸?shù)亩丝趨?shù)，給定的參數(shù)有三個，有端口號碼、波特率和參數(shù)模式(由數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶檢驗位3部分組成);
sio_read():從接收緩沖區(qū)中讀取字符串;
sio_write():把發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去;
sio_close():關(guān)閉通訊端口,此操作會導(dǎo)致所有的接收和傳送操作都停止。
PC程序的主要流程框圖如圖2所示。
 
5  結(jié)束語
S7-200的自由口通訊方式，使用戶可以通過PLC指令自己定義通訊協(xié)議，從而與任何公開通訊協(xié)議的RS-422或RS-232C接口設(shè)備進行通訊，使通訊范圍大為增加，控制系統(tǒng)配制更加靈活。隨著計算機的普及，人們更希望在享受PLC高性能控制功能的同時，利用個人計算機大量豐富的軟件，將PLC的信息轉(zhuǎn)換成各類畫面顯示，并可以對PLC的參數(shù)進行實時修改，達到管理、控制一體化。