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平 路
（國網三門峽供電公司， 河南 三門峽 472000）
工業監控系統用于對工業設備或場所進行監視控制，監控系統一般包括傳感器、控制器、執行器，控制器用的較多的是PLC，PLC 與PLC 之間，PLC 與傳感器、 執行器之間的通信方式多種多樣， 通信方式的選擇和實施是監控系統的重點，也是難點，本文擬對以PLC 為核心的工業監控系統的通信方式和具體實現方法加以分析。
常用的本地工業監控系統包括監測設備和環境參數的傳感器，如溫度、壓力、流量等傳感器，用于控制設備和環境因素的各種執行器，如變頻器、電磁閥、接觸器等，以及與現場設備配套的觸摸屏、儀器儀表等。如果需要遠程監控，還需要云智能網關、云平臺、智能終端等設備。本文主要分析本地工業現場監控系統，其常用構架見圖1。
圖1 工業現場常用監控系統架構圖
在現場工業監控系統中，PLC 是監控系統核心器件，本文以西門子S7-1200PLC 為例介紹現場工業監控系統常用的通信方式。
如果一個系統由多個站組成， 每個站由一個S7-1200PLC 控制，則可以將其中一個PLC 做為上位機（主站），其它PLC 做為該上位PLC 的智能IO 設備，用智能IO 設備通信方式，將各個站的信息匯集到上位PLC，也可以從上位PLC 下發控制指令到其它做為智能IO 設備的PLC 中。
分布式IO 通信是指PLC 與分布式IO 設備之間的通信。當S7-1200PLC 的本機需要分層分機架布局IO 點時，可以采用這種通信方式。
開放式以太網通信適宜于PLC 與其它設備間的報文傳輸。
TSEND_C 指令把發送數據塊的指令發送給對方，TRCV_C 指令將從對方接收的數據存放在接收數據塊中。
Modbus RTU 通信用于與支持Modbus RTU 通信協議的設備進行通信。
PLC Modbus RTU 通信指令有三條：MB_COMM_LOAD 指令、MB_MASTER 指令和MB_SLAVE指令。
儀器儀表、變頻器等用Modbus RTU 協議通信的比較多。
S7-1200PLC 的自由口通信是串行通信。
適宜與不支持Modbus 協議的儀器儀表通信。
S7-1200PLC 的自由口通信指令有兩條：
一是SEND_PTP （發送數據）；
二是RCV_PTP（接收數據）。
S7-1200PLC 之間，S7-1200 與其它設備儀器之間不同通信方式的實現方法和步驟如下：
PLC 之間的智能IO 設備通信方式可用在兩個或多個PLC 之間通信。
（1）硬件與接線。
兩個或多個PLC 之間通過交換機，用網線連接。
（2）組態與編程。
①添加兩個或多個PLC，設置IP 地址，使不同PLC 處于同一網段；
②智能設備通信是主從通信，在擬作為從站的PLC 的硬件組態中，點擊PLC 的網口，在屬性的常規-操作模式-智能設備通信中，設置發送區和接收區；
③根據上述發送區和接收區的設置，分別在主PLC 和作為智能IO 設備的從PLC 進行編程。
（1）硬件與接線。
智能閥島是智能IO 與電磁閥匯流板的集成產品。與傳統的離散式電磁閥相比，簡化了接線，增加了分布式IO 的控制功能。
分布式IO 集成了通信接口、電源模塊、I/O 模塊等。
PLC 與閥島之間用網線連接。
（2）組態與編程。
GSD 文件安裝：①打開Portal 軟件，打開項目視圖，點擊選項中的管理通用站描述方件（GSD）；
②選擇閥島所對應用GSD 文件，安裝。
設備組態：①選擇網絡視圖，點擊硬件目錄，選擇過濾；
②點擊Profinet 下的I/ O；
③雙擊Syckin Intelligent 下的SV2Series；
④連接PLC 和分布式IO；
⑤設定智能閥島參數：修改閥島IP 地址；
⑥修改閥島名稱。
組態擴展模塊：在設備視圖右側硬件目錄中，選中模塊下的SV2PN，拽到設備視圖中。
編程：硬件組態后，根據智能閥島屬性中的分配地址進行編程。
智能閥島只有輸出Q 地址。
（1）硬件與接線：①硬件：PLC 與RFID 的開放式以太網通信硬件包括PLC 和RFID。
RFID 是一種非接觸的射頻識別技術， 通過射頻信號識別特定目標標簽數據并進行讀寫傳輸；
②接線：RFID 與PLC 通過網線連接；
③RFID 軟件調試：RFID 軟件調試包括IP 地址設置、 端口號、功率、讀取模式等。
（2）編程：PLC 與RFID 開放式以太網通信用到了兩條指令：TSEND_C 指令和TRCV_C 指令，這里以和TRCV_C指令為例分析。
TSEND_C 指令如圖2 所示。
圖2 TSEND_C 指令
TSEND_C 指令參數含義如下：
REQ：在上升沿啟動發送工作。
CONT：控制通信連接，0-斷開通信連接；
1-建立并保持通信連接。
LEN：發送的最大字節數，如果在參數DATA 中使用純符號值，則LEN 參數的值必須為0。
CONNECT：指向連接描述的指針，這個包含連接關系的指針會自動生成。
DATA：發送數據塊，需要將其屬性中的優化數據塊中的對鉤去掉并編譯，并在其中建數組變量。
編程方法：編程中先將RFID 中的報文內容分別寫在發送數據塊的數組元素中， 然后啟動發送指令RCV_C，將發送數據塊中的內容發送到RFID 中， 然后啟動TRCV_C 指令接收RFID 反饋的數據。
（1）硬件與接線：PLC 與變頻器的Modbus RTU 通信需要的硬件為：支持Modbus 的變頻器、S7-1200 的PLC、S7-1200 配套的通信擴展板CB1241 或擴展模塊CM1241。
需要注意：
接線時要將CM1241 或CB1241 的RS485的A 端或正端接變頻器的B 端，RS485 的B 端或負端接變頻器的A 端，這一點與其它RS485 的接線方式有所不同。
（2）組態和編程：①組態。
將硬件目錄-通信模塊-點到點中的CM1241（RS485）添加到PLC 模塊的左側通信擴展槽中，并設置對應參數，如“9600-N-8-1”等；
②編程。編程中要用到Modbus RTU 指令：MB_COMM_LOAD 和MB_MASTER 或MB_SLAVE 指令。
這里以主站指令MB_MASTER 為例介紹。
MB_COMM_LOAD 指令作用：
組態Modbus 通信端口，該指令只需執行一次。
MB_COMM_LOAD 指令主要參數含義：
REQ：上升沿執行
PORT：通信端口ID。
PARITY：奇偶校驗選項。
0-無、1-奇、2 偶。
BAUD：波特率。
MB_DB：指向MB_MASTER 的背景數據塊。
DONE：指令執行完畢，無錯。
ERROR：錯誤，0-無錯、1-有錯。
STATUS：錯誤代碼，存在WORD 變量中。
MB_MASTER 指令作用：作為MASTER 主站，可以訪問一個或多個MASTER 從站中的數據，因為RS485 通信是半雙工，所以多個MASTER 指令要進行輪詢訪問。
MB_MASTER 指令主要參數含義：
REQ：
請求輸入，0-無請求，1—請求將數據發送到MASTER 從站設備。
MB_ADDR：Modbus RTU 從站地址。
默認地址范圍：0-247。
MODE：模式選擇：讀取、寫入或診斷。
DATA_ADDR：從站中的起始地址，指定Modbus 從站中將要訪問的數據起始地址，比如40001。
注意：ModbusRTU 設備協議中的數據地址和指令中的Modbus 寄存器地址之間需要換算。
DATA_LEN：從站中被訪問的數據長度。
以位或字為單位。
DATA_PTR：
參數是指向用來寫入或讀取數據的數據塊或位存儲器的指針， 書寫參考格式：P#DB1.DBX0.0 INT 2。
利用上述兩條指令就可以讀取或寫入變頻器參數，如啟停命令或運行頻率等。
如果儀器儀表不支持Modbus 協議， 就需要采用S7-1200PLC 的自由口通信協議來完成PLC 與儀器儀表的通信。
（1）硬件和接線：掃碼槍內置二維碼傳感器。
二維碼傳感器由光源發出的光線照射到條形碼， 反射光成像在光電轉換器，譯碼成數字信號經自由口通信傳輸給PLC。
掃碼槍上有網口， 可分解為RS232 串口和USB 口。用調試軟件設置掃碼槍參數時，需要用網口轉USB 轉接線與電腦相連。
PLC 需要在左側擴展一個RS232 的通信模塊， 以便與PLC 進行串口連接。
（2）組態和編程：①掃碼槍軟件設置。點擊設置-點擊系統設置-點擊掃描設置-將解碼格式改為感應模式-點擊保存到設備。在設置里面點擊通信接口-點擊RS232 設置-將通信格式設置為“9600-N-8-1”，點擊保存到設備；
②PLC 硬件組態：
將硬件目錄-通信模塊-點到點中的CM1241（RS232）添加到PLC 模塊的左側通信擴展槽中，并設置其對應參數，如“9600-N-8-1”等；
③編程：編程會用到兩個通信指令：一個是SEND_PTP，其功能是發送發送緩沖區中的數據；
另一個是RCV_PTP，其功能是啟用接收信息，將接收的數據放在接收緩沖區中。
這里以RCV_PTP 為例進行介紹。
RCV_PTP 的位置：
指令-通信-通信處理器-點到點?？梢詫⑵渫献У匠绦蚓庉媴^中。
RCV_PTP 指令參數含義：
EN_R：啟用接收指令，上升沿觸發。
PORT：通信模塊的端口標識符，當添加了通信模塊后會自動生成端口標識符。
BUFFER：指向接收緩沖區的起始地址，不要在接收緩沖區中使用STRING 類型的變量。
新建一個掃碼槍數據接收DB 塊，在其中新建變量Array[0..10]，然后將其屬性中優化的塊訪問的對鉤去掉，對塊進行編譯。
本文主要分析了工業設備及場所的本地監控系統中PLC 與PLC 之間，PLC 與其它設備器件之間的通信方式及實現方法，這些方法分為兩類：以太網通信（智能IO 設備通信、分布式IO 通信、開放式以太網通信）和串行通信（Modbus 通信、自由口通信）。
本文所分析通信方式也可在其它領域推廣應用。
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