單片機與PLC之間的串行通信實現(xiàn)導(dǎo)語：PLC經(jīng)過PID運算后控制加熱圈以保持溫度恒定。下面結(jié)合實例就PLC和單片機的通信實現(xiàn)做一下介紹。1、引言隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速開展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。其中，PLC和單片機在小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。在塑料擠出機溫度自動控制中，選用S7-200系列PLC作為主控器件,PIC16F877單片機作為溫度數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，單片機通過通信端口將數(shù)據(jù)傳輸給PLC,由于采用了RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)，傳輸距離可達(dá)lOOOmoPLC經(jīng)過PID運算后控制加熱圈以保持溫度恒定。下面結(jié)合實例就PLC和單片機的通信實現(xiàn)做一下介紹。2、硬件構(gòu)成PIC16F877單片機Microchip公司的PIC16F877單片機采用哈佛總線結(jié)構(gòu)和精簡指令集技術(shù)，具有功耗低、運行速度高、驅(qū)動能力強和外接電路簡潔的特點。PIC16F877單片機內(nèi)部集成了串行通信模塊即通用同步/異步收發(fā)器USART模塊，主要應(yīng)用目標(biāo)是系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離串行通信。USART模塊所需的兩條引腳是RC6和RC7,如圖1所示，當(dāng)發(fā)送允許位TXEN被置1,就可以把發(fā)送數(shù)據(jù)寫入TXREG寄存器來完成發(fā)送。S7-200系歹UPLCS7-200系列PLC通信端口采用異步串行通信方式，通信端口標(biāo)準(zhǔn)采用平衡驅(qū)動、差分接受的RS485接口標(biāo)準(zhǔn)，可以組成半雙工串行通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可以有32個站。S7-200支持多種串行通信協(xié)議，利用自由端口模式，可以通過語句表或梯形圖編程，實現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，很方便地連接不同廠家的智能設(shè)備。在自由端口模式下，可以連續(xù)地發(fā)送或接收255個字節(jié)以內(nèi)的數(shù)據(jù)，這在大塊數(shù)據(jù)通信時是很方便的。MAX485E芯片MAX485E芯片是RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)專用通信芯片，如圖1所示，R0腳為數(shù)據(jù)輸出腳，它接收RS-485的差模信號VAB,并轉(zhuǎn)換為TTL電平由R0輸出，RE腳為R0的使能端，低電平時選通R0,輸出有效。DI腳為數(shù)據(jù)輸入端，它將TTL電平的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為差模信號VAB,并由A、B兩腳輸送出去，DE是DI使能端，高電平選通DL輸入有效。故A、B兩腳既是RS-485信號輸入端，同時也是該信號的輸出端，關(guān)鍵是由使能端RE、DE的電平來決定。硬件連接圖S7-200PLC采用RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)，接收差模信號，而PIC16F877單片機的輸出為TTL電平，所以二者在通信時必須先進行轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)采用MAX485E芯片作為轉(zhuǎn)換芯片，硬件連接如圖1所示。由PIC16F877單片機的RC4選擇數(shù)據(jù)的輸入或輸出。圖1硬件連接圖3、通信協(xié)議本工程中由于PIC16F877單片機只是發(fā)送數(shù)據(jù)，PLC單純接收數(shù)據(jù),所以采用單工串行通信。PLC采用自由端口模式協(xié)議，協(xié)議由語句表編程實現(xiàn);單片機使用USART模塊的異步發(fā)送模式，協(xié)議用匯編語言編程實現(xiàn)。由PIC16F877單片機的發(fā)送緩沖結(jié)構(gòu)可知，一次只能連續(xù)發(fā)送兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)，故PLC采用字符接收完成中斷比擬方便。接口標(biāo)準(zhǔn)采用與PLC側(cè)一致的RS-485,接頭采用9針D形連接器，傳輸線采用屏蔽雙絞線，單片機側(cè)的發(fā)送數(shù)據(jù)需經(jīng)轉(zhuǎn)換后再發(fā)送。字符信息格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無校驗位，1位停止位。異步通信的字符信息格式如圖2所示。圖2字符信息格式數(shù)據(jù)位的發(fā)送順序為低位在前，高位在后。異步通信的傳輸速率即波特率選擇為38400bit/so為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，采用異或校驗，報文采用定長發(fā)送，前四個字節(jié)參加異或校驗，報文的最后一個字節(jié)為校驗碼。PIC16F877單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度為10位，故溫度值采用雙字節(jié)保存。報文幀格式如表1所示。表1報文幀格式4、初始設(shè)置4.1、PIC16F877單片機發(fā)送數(shù)據(jù)初始設(shè)置PIC16F877單片機內(nèi)部集成的USART模塊使用的波特率應(yīng)該和S7-200PLC相同，當(dāng)采用高速波特率時，波特率寄存器SPBRG由下式計算：SPBRG=F/（16&TImes;波特率）-1式中：F單片機時鐘頻率。單片機的數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位要和PLC統(tǒng)一。PIC16F877單片機最多只能連續(xù)發(fā)送兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)。其初始設(shè)置匯編語言程序如下：LISTP=16F877A;偽指令I(lǐng)NCLUDE“P16F877A.INC”；偽指令；體1設(shè)置子程序T1BCFSTATUS,RP1;BSFSTATUS,RPO;體1MOVLWDz57;38400bit/sMOVWFSPBRG;MOVLWB'00100100,；異步，發(fā)送使能MOVWFTXSTA;高速，8位數(shù)據(jù)MOVLWB7;RC6,RC7,MOVWFTRISC;RC4通信CLRFINTCON;禁止中斷RETURN;子程序返回；體0設(shè)置子程序TOBCFSTATUS,RPO;體0BSFPORTC,4;RC4=1通信MOVLWB'10000000,；使能串口RETURN;子程序返回4.2S7-200PLC接收數(shù)據(jù)初始設(shè)置CPU處于STOP模式時，自由端口模式被禁止，使用其它模式的通信,例如與編程設(shè)備的通信。只有CPU處于RUN模式時，才能使用自由端口模式。如果使用通信端口0通信，將通過特殊存儲器SMB30進行初始設(shè)置。Network1LDSM0.7//假設(shè)為RUN模式EU//上升沿OSMO.1〃或首次掃描MOVB16#01,SMB30//38400bit/s,8,N,1ATCHINTO,8〃中斷與into連接ENI//允許中斷Network!LDNSM0.7//假設(shè)非RUN模式EU//上升沿RSM30.0,1〃設(shè)置為PPI協(xié)議DTCH8//禁止中斷5、通信程序PIC16F877單片機發(fā)送數(shù)據(jù)通信程序報文采用定長發(fā)送，每一幀報文由五個字節(jié)組成，每一溫度值都經(jīng)數(shù)字濾波后再發(fā)送。由于溫度值變化緩慢，對通信的實時性要求較低，在發(fā)送數(shù)據(jù)通信程序中加入了較多的延時程序。由于波特率時鐘依賴于系統(tǒng)時基振蕩器，所以單片機進入睡眠狀態(tài)時不能進行異步通信。單片機發(fā)送N個測溫點溫度數(shù)據(jù)通信程序流程圖如圖3所示。圖3單片機程序流程圖S7-200PLC接收數(shù)據(jù)通信程序PLC采用字符接收完成中斷接收數(shù)據(jù)，通過起始字節(jié)判斷接收數(shù)據(jù)幀的開始，由數(shù)據(jù)長度決定接收數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，采用異或校驗提高接收數(shù)據(jù)的可靠性，S7-200PLC在接收完一幀數(shù)據(jù)后計算出接收到數(shù)據(jù)的異或校驗碼，并與單片機傳送過來的校驗碼比擬，如果不同就舍棄，不要求重發(fā)。本應(yīng)用中傳送數(shù)據(jù)為溫度值，舍棄后接收下一個數(shù)據(jù)即可。PLC接收數(shù)據(jù)通信程序流程圖如