S7-200PLC的自由口通信技术在电机控制中的应用

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Motor Control Based on S7-200 PLC's Free Port Communication Technology

Li Ning

（西安航空职业技术学院，西安 710089）

（Xi'an Aeronautical Polytechnic Institute，Xi'an 710089，China）

摘要： 本文介绍了西门子s7-200plc利用自由口模式通信协议实现电机控制的两个实例，阐述了自由口通信模式实现电机控制的关键技术和注意事项，系统地研讨了PLC的自由口通信技术在电机控制中的应用。

Abstract: This paper introduces two examples，which used Siemens S7-200 PLC's free port communication technology to control motor. Expounds the key technology and attention in realizing control. Systematically discuss the PLC's free port communication technology that appliedin motor control.

关键词： PLC 自由口通信 电机控制

Key words: PLC；free port communication；motor control

中图分类号：TM3 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）32-0024-02

0引言

随着计算机网络技术的发展，控制系统也从传统的集中式控制向多级分布式控制方向发展，这就要求在现代化工控领域中占据重要地位的PLC应具有通信和网络功能。西门子公司生产的S7-200系列小型PLC以其功能强大、运行可靠性高，性价比高的优点在中国市场占据了重要地位，其内部集成的通信口为用户提供了强大的通信功能，支持多种通信协议，兼容多种硬件，适应多种应用场合。西门子S7-200系列的PLC用于工业现场控制时，在主站和从站之间的通信常采用公司专用协议，可以采用3个标准化协议，即PPI协议（点对点接口协议）、MPI协议（多点接口协议）、PROFIBUS协议；和1个自由口协议。利用这些通信协议可实现PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与人机界面以及PLC与其它智能装置之间的联网通信。这些通信功能提高了PLC的控制能力以及扩大了PLC的控制领域，便于系统的监控与操作，简化系统的安装、布线与维修，实现被控系统的全盘自动化、远程化、信息化及智能化。

1S7-200PLC的自由口模式通信

自由口口模式通信是S7-200PLC独特的一种通信方式。自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式，可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。自由口通信可以使S7-200 与任何通信协议公开的设备、控制器进行通信，即S7-200可以由用户自己定义通信协议（如ASCII协议）。波特率为1.2Kbps～115.2Kbps。

S7-200自由口通信范围是任何具有串行通信接口的设备，如打印机、变频器、条码阅读器、调制解调器、上位计算机等。当连接的智能设备具有RS-485接口时，可以通过双绞线进行连接；如果连接的智能设备具有RS-232接口，可以用PC/PPI电缆连接进行自由口通信。

S7-200系列PLC，用于两个PLC间的简单数据交换时，用户可以通过编程的方法来编制通信协议和交换数据。

2在自由口通信模式下使用发送/接收指令实现两台电动机的降压启动控制

2.1 系统工作原理使用两台S7-200CPU226可编程序控制器，定义为甲机和乙机，在甲机和乙机的数字量输入输出端子上分别连接上输入设备（电机启动按钮和停止按钮）和输出设备（电机星型启动接触器和三角型运行接触器）。要求利用甲机的输入端子状态，控制乙机输出端子所带电动机的星-三角型启动及停止运行；利用乙机的输入端子状态，控制甲机输出端子所带电动机的星-三角型启动及停止运行。

2.2 设计实施硬件设备包括，使用了两台S7-200CPU226的PLC，两台PLC与装有编程软件的计算机通过RS-485通讯接口和网络连接器组成一个使用PPI协议的单主站通讯网络。用PC/PPI电缆将两台PLC通信端口0连接在一起，再将两台PLC的通信端口1分别与计算机通信口相连接。输入输出设备则有按钮、接触器、三相交流电机等。

程序设计上，利用SM0.1初始化通信参数，使用SMB30（口0）选择自由端口通讯模式，利用SMB34定时中断，设置定时发送数据，发送数据的间隔时间为50ms），使用发送中断和接收中断来控制数据的发送和接收。

I/O分配如表1所示，发送和接收数据缓冲区的分配如表2所示。甲机梯形图程序如图1到图3所示。

说明：乙机的程序和甲机的程序相类似，只需将甲机子程序SBR-1中的启动条件改为I0.2，停止条件改为I0.3；网络6和网络7中的线圈编号分别更改Q0.2和Q0.3；该程序即可作为乙机的控制程序。

3在自由口通信模式下使用USS协议实现电机多段速变频调速

3.1 系统工作原理USS协议是西门子公司专为驱动装置开发的通信协议。S7-200PLC的通信口在自由口通信模式下，可以支持USS通信协议。通过S7-200PLC与驱动装置之间的USS协议通信，可实现用PLC控制驱动装置的启/停等运行状态，控制驱动装置的转速等参数，控制驱动装置的状态和参数。

自由口模式下使用USS协议实现电机多段速变频调速的原理是：将PLC与变频器之间进行USS通讯，通过设置外部开关发出信号给PLC，由PLC通过程序运行控制变频器的参数及输出，从而实现电机调速。

3.2 设计实施在电机多段速变频调速系统中，主要选择的硬件设备包括S7-200CPU224XP的PLC一台、西门子MM420变频器、三相异步交流电机WDJ16。可以将CPU224XP的端口1用PC/PPI电缆与计算机连接，可在程序运行时进行实时监控；将端口0与变频器的通信口相连接实现PLC与变频器的通信。I/O分配如表3所示。

在使用USS通信协议实现电机多段速调速时，应注意以下事项。

3.2.1 设置参数变频器的参数前，先将变频器参数复位为出厂的缺省设定值。变频器参数的设定包括：设定P0003=2允许访问扩展参数；设置电机参数；再设置参数P0700和P1000为5；对变频器的站点号和波特率参数进行修改，其中P2011为18，P2010为6。

3.2.2 在程序段中，也要将波特率和站点号设置的与变频器设置相一致，在主程序的USS-INIT网络段中，Baud设置一定要和所要激活的变频器所设置的波特率一致（本案例中都为9600）；Active参数为所要激活的变频器的站点号，可以是单台也可以是多台，但不超过32台范围，本案例程序中所设变频器站号为18，波特率为9600。

3.2.3 使用USS指令编程前，应先安装指令库，正确安装结束后，在指令树中的“库”里，就出现了USS协议指令。

参考程序如图4所示。

4结束语

通过调试和运行，S7-200PLC的自由口通信模式下使用接受和发送指令、发送中断和接收中断实现的电机降压启动控制和自由口模式下应用USS协议完成的电机调速控制，均取得了满意的效果，并且该系统具有结构简单，易于实现，可靠性高，成本低等优点，值得推广使用。

参考文献：

[1]王永华.现代电气控制及plc应用技术［M］.北京航空航天大学出版社，2008，2.

[2]徐国林.PLC应用技术［M］.机械工业出版社，2007，7.

[3]李臣友.论S7-200系列PLC自由口通信的实现［J］.电脑知识与技术，2010.

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作者简介：李宁（1975-），女，安徽阜阳人，本科，讲师，主要从事机电专业和自动化专业课程教学。