6ES7231-7PF22-0XA0产品信息

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1 十字路口红绿灯控制
　　【动作要求】
　　　　一般十字路口红绿灯控制，依下所列之条件动作。
　　I/O 组件：

　2 洗手间自动冲水控制 
　　【动作要求】
　　　1. 个使用者站满 3 秒钟作次冲水 2 秒钟。
　　　2. 个使用者离开后作第二次冲水 3 秒钟。
　　　3. 若第二个使用者于第二次冲水 3 秒钟之内进入则停止冲水，待第二个使用者离开后再冲水 3 秒钟。
　　I/O 组件：
　　　X0 为感应侦测输入信号
　　　Y0 为输出冲水

　3 地下停车场出入红绿号志控制
　　【动作要求】
　　为节省空间，地下停车场的出入口为单线道因此设置红绿号志藉以管制车辆的进出顺序。
　　一楼及地下一楼各设一个红绿灯号志，信道一次只供一部车进入，平时号志为绿灯当车道有车时则为红灯。
　　I/O 组件：
　　红灯由 Y0 控制，绿灯由 Y1 控制。另设一楼感应器 X0 ，地下一楼感应器 X1 。

　　4 喷水池控制 
　　【动作要求】
　　　前后四排水柱，当开关 X0 ON 时，依序从排水柱开始喷水 10 秒、再来第二排喷水 10 秒，第三排喷水 10 秒、第四排喷水 10 秒后又回到排喷水，开关 X0 OFF 则喷水停止。重新打开开关 X0，仍从排水柱开始喷水。
　　I/O 组件：
　　　1. 喷水开关输入 X0 。
　　　2. 排水柱输出 Y0 、第二排水柱输出 Y1 、第三排水柱输出 Y2、第四排水柱输出 Y3 。
　　5 自动门控制
　　　【动作要求】
　　　　1 . 人一靠自动门，马达立刻高速开门 ( 正转 ) ，后经过开门减速开关转变为低速，直到碰触开门极限开关马达暂停。
　　　　2 . 在感应器侦测无人经 0.5 秒，激活马达高速关门 ( 反转 ) ，后经过关门减速开关转变为低速，直到碰触关门极限开关马达停止。
　　　　3 . 在关门期间，感应器感应到门前有人，自动门不许作关门动作，暂停 0.5 秒，而后自动转为开门动作。
　　　　4 . 自动门动作期间停电自动门停止，在复电后亦能正常操作。
　　　I/O 组件：
　　　感应器 X0
　　　开门极限开关 X2 、开门减速开关 X1
　　　关门极限开关 X12 、关门减速开关 X11
　　　正转高速马达由 Y0 驱动、正转低速马达由 Y1 驱动
　　　反转高速马达由 Y2 驱动、反转低速马达由 Y3 驱动
　　6 三层载货电梯控制 
　　　【动作要求】
　　　1 . 载货电梯在一楼、二楼及三楼设置 1F 、 2F 、 3F 呼叫钮各一个。
　　　2 . 1F 、 2F 、 3F 各有一个定位开关，另有上限开关及下限开关作为安全用途，防止上升或下降时若定位开关失效即可作阻挡作用防止主体冲过头。
　　　　3 . 主体停止在高楼层若是按下低楼层呼叫钮时主体下降至呼叫楼层之定位开关被碰触时停止，反之主体停止在低楼层若是按下高楼层呼叫钮时主体上升至呼叫楼层之定位开关被碰触时停止。    
　　　　4 . 当主体停于一楼，若是二楼及三楼呼叫钮都有人按时主体上升至二楼定位开关时停止 5 秒钟后自动再上升到三楼定位开关后停止。反之，当主体停于三楼，若是一楼及二楼呼叫钮都有人按时主体下降 至二楼定位开关时停止。
　　　　5 . 秒钟后自动再下降到三楼定位开关后停止。
　　　I/O 组件：
　　　　　　

1 引言

PLC因为稳定可靠、结构紧凑、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面广、广泛的通用工业控制装置，成为现代工业自动化控制的主要支柱之一。而单片机因为成本低廉，使用灵活，功能多样，在自动化领域应用及其广泛，往往在一个控制系统中可能会出现单片机和PLC共存的情况，如果使二者互相联系，互相通信，具有非常重要的现实意义。

2 硬件以及通讯原理分析

西门子S7-200系列PLC拥有RS-485串行口，所以要使MCS51单片机与S7-PLC进行通讯，可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通过MCS-51的串行口与MAX485芯片相接，然后与S7-200 PLC的RS-485口进行通讯，其硬件连接如图1所示。

S7-200 PLC是串行通讯方式为丰富的小型PLC，支持多种通信协议，如点对点接口协议（PPI协议）、多点接口协议（MPI协议）和PROFIBUS协议以及自由通信协议等。其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备，使用起来非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。

在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用户来控制，通过梯形图程序以及和单片机的汇编语言进行配合，来使用完成中断、字符接收中断、发送完成中断等，通信协议由用户完全控制。这时单片机处于主机状态，由单片机主动发送握手信号，PLC接到信号后被动反馈信息即可。


3 通信系统设计

3.1 通信协议设计

定义根据经验和有关参考资料，定义协议结构和参数。

（1）通信波特率为9.6kbps，无校验，8个数据位，1个可编程位，1位起始位，1位停止位。

（2）定义通信协议的数据流结构的格式为起始码、命令码、元件首址、字节数、数据块、BCC校验码和结束码。

● 起始码：表示单片机与PLC开始发送数据，是数据流个字符，告诉PLC开始进行通信了，可以用00H表示

● 命令码：表示单片机对PLC的各种操作：

40H：读取目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；

41H：修改目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；

42H：强制目标单元为ON；

43H：强制目标单元为OFF；

● 元件首址：表示PLC内部的元件类型以及寄存器的地址（但不能表示一个位地址）。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。00 00（H）：I寄存器区 01 00（H）：Q寄存器区。02 00（H）：M寄存器区 08 00（H）：V寄存器区；

● 字节数：从元件首地址起，读取或写入PLC元件的数据个数数据块：准备读取或者写入PLC的数据或状态；

● BCC校验码：在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，简单的方法就是使用校验码。BCC校验码的方法就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去；同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的

● 结束码：结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为FFH，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收针对该PLC的指令。

3.2 通信程序的实现

（1）单片机端程序的实现。单片机在主程序中初始化，采用串行口工作方式3[2]，波特率为9.6kbps，采用单片机作为主机，向PLC进行呼叫，定期读取数据或者写入数据，其程序流程图参见图2。





（2）PLC端程序流程图的实现。PLC端作为从机，采用梯形图或者STL编程，主要是先设置通讯协议，然后按照协议把采集到的数据进行处理，再发送给主机单片机，其具体的程序流程图如图3所示。



4 结束语

本文利用单片机与PLC的串行通信方法，成功的应用于多个项目中，实际表明该方法简单可靠，成本低，而且易于扩充经济实用的其它功能，如A/D、D/A等功能，取得了较好的社会效益和经济效益。