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PLC因為穩定可靠、結構緊湊、簡單易學、功能強大和使用方便已經成為應用面泛的通用工業控制裝置，成為現代工業自動化控制的主要支柱之一[1]。而單片機因為成本低廉，使用靈活，功能多樣，在自動化領域應用及其廣泛，往往在一個控制系統中可能會出現單片機和PLC共存的情況，如果使二者互相聯系，互相通信，具有非常重要的現實意義。

2 硬件以及通訊原理分析
西門子S7-200系列PLC擁有RS-485串行口，所以要使MCS51單片機與S7-PLC進行通訊，可以采用幾種通訊方式。其中之一就是可以通過MCS-51的串行口與MAX485芯片相接，然后與S7-200 PLC的RS-485口進行通訊，其硬件連接如圖1所示。
S7-200 PLC是串行通訊方式Zui為豐富的小型PLC，支持多種通信協議，如點對點接口協議（PPI協議）、多點接口協議（MPI協議）和PROFIBUS協議以及自由通信協議等。其中自由通信協議又叫用戶定義協議，利用自由端口模式，可以實現用戶定義的通信協議，連接多種智能設備，使用起來非常方便，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戶來控制，通過梯形圖程序以及和單片機的匯編語言進行配合，來使用完成中斷、字符接收中斷、發送完成中斷等，通信協議由用戶控制。這時單片機處于主機狀態，由單片機主動發送握手信號，PLC接到信號后被動反饋信息即可。

圖1 MCS-51單片機與S7-200的硬件接線圖

3 通信系統設計
3.1 通信協議設計
定義根據經驗和有關參考資料，定義協議結構和參數。
（1）通信波特率為9.6kbps，無校驗，8個數據位，1個可編程位，1位起始位，1位停止位。
（2）定義通信協議的數據流結構的格式為起始碼、命令碼、元件首址、字節數、數據塊、BCC校驗碼和結束碼。
● 起始碼：表示單片機與PLC開始發送數據，是數據流第一個字符，告訴PLC開始進行通信了，可以用00H表示
● 命令碼：表示單片機對PLC的各種操作：
40H：讀取目標元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的數據或狀態；
41H：修改目標元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的數據或狀態；
42H：強制目標單元為ON；
43H：強制目標單元為OFF；
● 元件首址：表示PLC內部的元件類型以及寄存器的地址（但不能表示一個位地址）。前兩個字節表示寄存器類型，后兩個字節表示寄存器號。00 00（H）：I寄存器區 01 00（H）：Q寄存器區。02 00（H）：M寄存器區 08 00（H）：V寄存器區；
● 字節數：從元件首地址起，讀取或寫入PLC元件的數據個數數據塊：準備讀取或者寫入PLC的數據或狀態；
● BCC校驗碼：在傳輸過程中，指令有可能受到任何的干擾而使原來的數據信號發生扭曲，此時的指令當然是錯誤的，為了偵測指令在傳輸過程中發生的錯誤，接收方必須對指令作進一步的確認工作，以防止錯誤的指令被執行，的方法就是使用校驗碼。BCC校驗碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCII碼以字節為單位作異或和，并將此異或和作為指令的一部分傳送出去；同樣地，接收方在接到指令后，以相同的方式對接收到的字符串作異或和，并與傳送方所送過來的值作對比，若其值相等，則代表接收到的指令是正確的，反之則是錯誤的
● 結束碼：結束字符標志著指令的結束，在本例中被定義為FFH，不同的PLC從站可以定義不同的結束字符以接收針對該PLC的指令。

3.2 通信程序的實現
（1）單片機端程序的實現。單片機在主程序中初始化，采用串行口工作方式3[2]，波特率為9.6kbps，采用單片機作為主機，向PLC進行呼叫，定期讀取數據或者寫入數據，其程序流程圖參見圖2。

圖2 單片機端通訊程序流程圖

（2）PLC端程序流程圖的實現。PLC端作為從機，采用梯形圖或者STL編程，主要是先設置通訊協議，然后按照協議把采集到的數據進行處理，再發送給主機單片機，其具體的程序流程圖如圖3所示。

圖3 PLC端通訊程序流程圖

4 結束語
本文利用單片機與PLC的串行通信方法，成功的應用于多個項目中，實際表明該方法簡單可靠，成本低，而且易于擴充經濟實用的其它功能，如A/D、D/A等功能，取得了較好的社會效益和經濟效益

可編程控制器CPU所需的工作電源一般都是5V直流電源，一般的編程器接口和通信模塊還需要5V和24V直流電源。這些電源都由可編程控制器plc本身的電源模塊供給，所以在實際應用中要注意電源模塊的選擇。在選擇電源模塊時一般應考慮以下幾點： 
    1.電源模塊的輸入電壓。可編程控制器電源模塊可以包括多種輸入電壓，有220V交流、110V交流和24V直流。注意，在實際應用中要根據具體情況選擇，確定了輸入電壓后，也就確定了系統供電電源的輸出電壓。 
    2.電源模塊的輸出功率。在選擇電源模塊時，其額定輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊的總消耗功率之和，并且要留有30%左右的余量。當同一電源模塊既要為主機單元，又要為擴展單元供電時，從主機單元到Zui遠一個擴展單元的線路壓降必須小于0.25V。 
    3.擴展單元中的電源模塊。有的系統由于擴展單元中安裝有智能模塊及一些特殊模塊，就要求為擴展單元安裝相應的電源模塊。這時相應的電源模塊輸出功率可按各自的供電范圍計算。 
    4.電源模塊接線。選定了電源模塊后，還要確定電源模塊的接線端子和連接方式，以便正確進行系統供電電路的設計。一般的電源模塊其輸入電壓是通過接線端子與供電電源相連的，而輸出電壓則通過總線插座與可編程控制器CPU的總線相連。
    典型的動力部分、PLC供電及I/O電源應分別配電