单片机与PLC之间的串行通信实现.docx

单片机与PLC之间的串行通信实现导语：PLC经过PID运算后控制加热圈以保持温度恒定。下面结合实例就PLC和单片机的通信实现做一下介绍。1、引言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速开展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。其中，PLC和单片机在小规模控制系统中获得了广泛的应用。在塑料挤出机温度自动控制中，选用S7-200系列PLC作为主控器件,PIC16F877单片机作为温度数据采集和模数转换芯片，单片机通过通信端口将数据传输给PLC,由于采用了RS-485接口标准，传输距离可达lOOOmoPLC经过PID运算后控制加热圈以保持温度恒定。下面结合实例就PLC和单片机的通信实现做一下介绍。2、硬件构成PIC16F877单片机Microchip公司的PIC16F877单片机采用哈佛总线结构和精简指令集技术，具有功耗低、运行速度高、驱动能力强和外接电路简洁的特点。PIC16F877单片机内部集成了串行通信模块即通用同步/异步收发器USART模块，主要应用目标是系统之间的远距离串行通信。USART模块所需的两条引脚是RC6和RC7,如图1所示，当发送允许位TXEN被置1,就可以把发送数据写入TXREG寄存器来完成发送。S7-200系歹UPLCS7-200系列PLC通信端口采用异步串行通信方式，通信端口标准采用平衡驱动、差分接受的RS485接口标准，可以组成半双工串行通信网络，构成分布式系统，系统中最多可以有32个站。S7-200支持多种串行通信协议，利用自由端口模式，可以通过语句表或梯形图编程，实现用户定义的通信协议，很方便地连接不同厂家的智能设备。在自由端口模式下，可以连续地发送或接收255个字节以内的数据，这在大块数据通信时是很方便的。MAX485E芯片MAX485E芯片是RS-485接口标准专用通信芯片，如图1所示，R0脚为数据输出脚，它接收RS-485的差模信号VAB,并转换为TTL电平由R0输出，RE脚为R0的使能端，低电平时选通R0,输出有效。DI脚为数据输入端，它将TTL电平的数据转换为差模信号VAB,并由A、B两脚输送出去，DE是DI使能端，高电平选通DL输入有效。故A、B两脚既是RS-485信号输入端，同时也是该信号的输出端，关键是由使能端RE、DE的电平来决定。硬件连接图S7-200PLC采用RS-485接口标准，接收差模信号，而PIC16F877单片机的输出为TTL电平，所以二者在通信时必须先进行转换，本系统采用MAX485E芯片作为转换芯片，硬件连接如图1所示。由PIC16F877单片机的RC4选择数据的输入或输出。图1硬件连接图3、通信协议本工程中由于PIC16F877单片机只是发送数据，PLC单纯接收数据,所以采用单工串行通信。PLC采用自由端口模式协议，协议由语句表编程实现;单片机使用USART模块的异步发送模式，协议用汇编语言编程实现。由PIC16F877单片机的发送缓冲结构可知，一次只能连续发送两个字节的数据，故PLC采用字符接收完成中断比拟方便。接口标准采用与PLC侧一致的RS-485,接头采用9针D形连接器，传输线采用屏蔽双绞线，单片机侧的发送数据需经转换后再发送。字符信息格式为：1位起始位，8位数据位，无校验位，1位停止位。异步通信的字符信息格式如图2所示。图2字符信息格式数据位的发送顺序为低位在前，高位在后。异步通信的传输速率即波特率选择为38400bit/so为提高数据传输的可靠性，采用异或校验，报文采用定长发送，前四个字节参加异或校验，报文的最后一个字节为校验码。PIC16F877单片机的模数转换精度为10位，故温度值采用双字节保存。报文帧格式如表1所示。表1报文帧格式4、初始设置4.1、PIC16F877单片机发送数据初始设置PIC16F877单片机内部集成的USART模块使用的波特率应该和S7-200PLC相同，当采用高速波特率时，波特率寄存器SPBRG由下式计算：SPBRG=F/（16&TImes;波特率）-1式中：F单片机时钟频率。单片机的数据位、校验位、停止位要和PLC统一。PIC16F877单片机最多只能连续发送两个字节的数据。其初始设置汇编语言程序如下：LISTP=16F877A;伪指令INCLUDE“P16F877A.INC”；伪指令；体1设置子程序T1BCFSTATUS,RP1;BSFSTATUS,RPO;体1MOVLWDz57;38400bit/sMOVWFSPBRG;MOVLWB'00100100,；异步，发送使能MOVWFTXSTA;高速，8位数据MOVLWB7;RC6,RC7,MOVWFTRISC;RC4通信CLRFINTCON;禁止中断RETURN;子程序返回；体0设置子程序TOBCFSTATUS,RPO;体0BSFPORTC,4;RC4=1通