西门子模块总代理商-湖州地区

S7-1200西门子PLC可通过配置标准的通讯口,用来与其它智能设备进行通讯。通讯口功能非常全,但数量有限,对于一些简单的通讯,比如单纯的显示、打印等,用此通讯口显得大材小用。本文探讨不用标准通讯口,而采用DO输出进行通讯的方法。并给出一个实例:S7-1200西门子PLC接打印机。
研究通讯的原理可知,通讯大致分为并行和串行两大类,本文使用串行通讯。一般的串行通讯,利用信号的两种状态,按预定的规则,把要传送的数据,调制在两种状态的变化序列中。其中关键的参数有,空闲状态、起始、位速率、位长、停止状态等。软件设计控制系统的软件设计主要是编制用户程序、特殊功能模块控制软件、确 定 CPU 模块以及功能模块的设定参数（如需要）等。它可以与系统电器仪表元件安装柜、操纵台的制作、元器件的采购同步进行。 软件设计应根据所确定的总体方案与已经完成的电气控制原理图，按照 原理图所确定的I/O 地址，编写实现控制要求与功能的用户程序。为了方便 调试、维修，通常需要在软件设计阶段编写出程序说明书、I/O 地址表、注释表等辅助文件。 在程序设计完成后，一般应通过控制系统编程软件所具备的诊断功能对程序进行基本的检查，排除程序中的电路与语法错误。在有条件时，应通过 必要的模拟与仿真手段，对程序进行模拟与仿真试验。对于初次使用的伺服驱动器、变频器、检测仪表、执行仪表等部件，可以通过检查与运行的方 法，事先进行离线调整与测试，以缩短现场调试的周期。

PTO功能允许脉冲串的排队,当激活的脉冲串完成时,立即开始新脉冲的输出,这保证了顺序输出脉冲串的连续性。PTO能自动读取在DB块中存放的脉冲描述数据,在连续多个脉冲输出时,能减少PLC程序的负担。
PTO脉冲串的多段管线:在多段管线模式,CPU226CN自动从V存储器区的包络表中读出每个脉冲串的特性。在该模式下,仅使用特殊存储器区的控制字节和状态字节。选择多段操作,必须装入包络表在V存储器中的起始地址偏移量(SMW168或SMW178)。时间基准可以选择微秒或者毫秒,在包络表中的所有周期值必须使用同一个时间基准,在包络正在运行时不能改变。执行PLS指令来启动多段操作。每段记录的长度为8个字节,由16位周期值、16位周期增量值和32位脉冲个数值组成。

3  通讯格式
明白多段PTO功能后,叙述一个byte的传送方式。
思路:未传数据前,先经历一个空闲间隔时间,此时间比任何一个数据脉冲都要长,以便能明显地区别开来;空闲间隔之后是起始脉冲,用来同步和时间校准用;起始脉冲过后,就是数据脉冲了,定义比起始脉冲宽者为二进制1,比起始脉冲窄者为0;传完8位二制位后结束,进入空闲状态。
事例:在DB块中建立表格数据,表2,以完成上述脉冲的输出。
按表2包络表的数据流程如下,PTO第1段发送周期为32ms间隔脉冲,第2段发送周期为2ms起始脉冲,接着发送周期为1ms(Byte数据位为0时)或3ms(Byte数据位为1时)数据脉冲,连续8组数据脉冲,总共10段脉冲数据,完成一个字节的发送。
表2在个SCAN时建立,并置PTO为脉冲串输出,指向表2。需传数据时,将字节值按位拆解,在Bit0～Bit7的位置填入1000(0)或3000(1),发PLS指令,开始脉冲输出。输出完成状态可以从SM66.7(PTO0)或SM76.7(PTO1)监视。

4  PTO实现打印
下面介绍如何利用PTO通讯实现S7-1200的打印输出。打印机的种类很多,本文用的是微型针式打印机,26芯并行接口(8位打印并行接口兼容),IDC26线插座,TTL信号电平.控制打印机,至少得用10根控制线,TTL电平。本文选用一片单芯片微控制器(MCU,ATMEL AVRATtiny15L),接收PLC送来的PTO数据脉冲,解调出其中的原始数据,再驱动打印机,将数据(字符)打印出来。

PTO脉冲输出经光耦合器隔离后,送入MCU中。西门子PLC和MCU间没有电气连接,没有相互间干扰和共地的问题。又由于连线少,信号强(24V脉冲),可以长距离传送。
MCU接收PTO脉冲后,按约定的时序,解调出原始数据,经串/并转换电路,变为打印接口所需的8位并行输出。MCU检测Busy信号,当为低电平时,在-STB上发一个低脉冲,将并行数据送入打印机。

 2.1.3.4　现场调试 控制系统的现场调试是检查、优化控制系统硬件、软件设计，提高控制系统可靠性的重要步骤。为了防止调试过程中可能出现的问题，确保调试工 作的顺利进行，现场调试应在完成控制系统的安装、接线、用户程序编制后，按照调试前的检查、硬件调试、软件调试、空运行试验、可靠性试验、 实际运行试验等规定的步骤进行。在调试阶段，一切均应以满足控制要求，确保系统安全、可靠运行为 高准则，它是检验硬件、软件设计正确的唯一标准，任何影响系统安全性与可靠性的设计，都必须予以修改，决不可以遗留事故隐患，以免导致严重后 果。 2.1.3.5　编制技术文件在设备安全、可靠运行得到确认后，设计人员可以着手进行系统技术文 件的编制工作，如修改控制原理图、接线图等；编写设备操作、使用说明书，备份控制系统用户程序；记录调整、设定参数，等等。 文件的编写应正确、全面，必须保证图纸与实物一致，控制原理图、用户程序、设定参数必须为调试完成后的终版本。按上面的叙述,研究S7-1200西门子PLC发现,其高速脉冲串输出(Pulse TrainOutput,PTO)功能,非常适合做DO通讯,既可以满足速度要求,也可以做到定时准确。

2  PTO简介
S7-1200西门子PLC的PTO总是产生一个可变频率的方波。通过PTO向导配置功能,可以实现脉冲输出控制多种配置框架。详细的功能描述,请参考《S7-1200可编程控制器系统手册》脉冲指令介绍部份。

每个S7-1200CPU有二个PTO产生高速脉冲波形,一个PTO分配在Q0.0,另一个PTO分配在Q0.2。PTO提供指定脉冲个数的方波(50%占空比),周期(CycleTime)可以用微秒(us)或毫秒(ms)为单位指定,周期的范围是50～65,535us,或2～65,535ms,脉冲数的范围是1～4,294,967,295。

确保安全可靠性 在系统总体方案确定后的具体技术设计阶段，设计人员必须考虑系统的安全性与可靠性，确保控制系统能够长时间安全、稳定、可靠地工作。 控制系统的安全性包括确保操作人员人身安全与设备安全两大方面。控制系统的设计必须符合各种相关安全标准（如 CE 标准）的规定。在 设计中充分考虑各种安全防护措施，如安全电路、安全防护等。对于涉及人身安全的部件，必须在控制系统设计时进行严格的动作「互锁」，严防 发生危及操作者安全的事故。设备安全是控制系统设计人员必须考虑的问题。尤其要重视设备运行过 程中出现部件故障或其他原因的紧急停机情况，控制系统的动作必须迅速、可靠、安全。 控制系统设计中，必须采用符合 EN 标准要求的安全电路；应考虑到控制主机本身发生故障的可能性；安全电路必须利用电磁动作元件组成，并且 满足「强制执行」条件。控制系统运行的稳定性与可靠性是系统设计成败的关键。控制系统的动 作不可靠，不仅会导致设备的运行故障，影响生产的质量和生产效率，可能引发安全事故。 在保证安全性要求的前提下，简化系统结构，简化操作、简化线路、简化程序不仅可以降低成本，也是提高系统可靠性的重要措施。严格按照 控制系统的设计规范与要求进行设计，按照控制系统的安装要求进行安装，规范的布线与施工，对用户程序进行多方检查与试验，采取正确的抗干扰措 施等，都是提高系统可靠性的重要手段。

可在S7-400 CPU中选择插入通讯接口模板，以满足以后的相关应用。

为此，CPU 414-3、416-3 有一个空插槽，CPU 417-4 有两个插槽。通过插入这种接口模板，可以作为主站或从站处理其他DP网络，其与内置接口具有相同的功能性。 通过DP接口可多连接125个节点。

通过CPU的4个接口可连接400多个PROFIBUS从站；一个S7-400站可以控制1600多个PROFIBUS从站

• 通过PROFIBUS DP 连接分布式 I/O

• 大传输速率 12 Mbps

• 电隔离 RS485 接口

• 通过 9 针 Sub-D 插座进行连接

• 每个 S7-400 CPU 可使用以下连接选件：

• CPU 414-3、414(F)-3 PN/DP、416-3、416(F)-3 PN/DP 中的 PROFIBUS 模块

• CPU 417-4 中有两个 PROFIBUS-DP 模块

注：

仅可通过 CPU6ES7414-3XM07-0AB0、6ES7414-3EM07-0AB0、6ES7414-3FM07-0AB0、6ES7416-3XS07-0AB0、6ES7416-3ES07-0AB0、6ES7416-3FS07-0AB0和 6ES7417-4XT07-0AB0 实施。