平 路
（国网三门峡供电公司， 河南 三门峡 472000）
工业监控系统用于对工业设备或场所进行监视控制，监控系统一般包括传感器、控制器、执行器，控制器用的较多的是PLC，PLC 与PLC 之间，PLC 与传感器、 执行器之间的通信方式多种多样， 通信方式的选择和实施是监控系统的重点，也是难点，本文拟对以PLC 为核心的工业监控系统的通信方式和具体实现方法加以分析。
常用的本地工业监控系统包括监测设备和环境参数的传感器，如温度、压力、流量等传感器，用于控制设备和环境因素的各种执行器，如变频器、电磁阀、接触器等，以及与现场设备配套的触摸屏、仪器仪表等。如果需要远程监控，还需要云智能网关、云平台、智能终端等设备。本文主要分析本地工业现场监控系统，其常用构架见图1。
图1 工业现场常用监控系统架构图
在现场工业监控系统中，PLC 是监控系统核心器件，本文以西门子S7-1200PLC 为例介绍现场工业监控系统常用的通信方式。
如果一个系统由多个站组成， 每个站由一个S7-1200PLC 控制，则可以将其中一个PLC 做为上位机（主站），其它PLC 做为该上位PLC 的智能IO 设备，用智能IO 设备通信方式，将各个站的信息汇集到上位PLC，也可以从上位PLC 下发控制指令到其它做为智能IO 设备的PLC 中。
分布式IO 通信是指PLC 与分布式IO 设备之间的通信。当S7-1200PLC 的本机需要分层分机架布局IO 点时，可以采用这种通信方式。
开放式以太网通信适宜于PLC 与其它设备间的报文传输。
TSEND_C 指令把发送数据块的指令发送给对方，TRCV_C 指令将从对方接收的数据存放在接收数据块中。
Modbus RTU 通信用于与支持Modbus RTU 通信协议的设备进行通信。
PLC Modbus RTU 通信指令有三条：MB_COMM_LOAD 指令、MB_MASTER 指令和MB_SLAVE指令。
仪器仪表、变频器等用Modbus RTU 协议通信的比较多。
S7-1200PLC 的自由口通信是串行通信。
适宜与不支持Modbus 协议的仪器仪表通信。
S7-1200PLC 的自由口通信指令有两条：
一是SEND_PTP （发送数据）；
二是RCV_PTP（接收数据）。
S7-1200PLC 之间，S7-1200 与其它设备仪器之间不同通信方式的实现方法和步骤如下：
PLC 之间的智能IO 设备通信方式可用在两个或多个PLC 之间通信。
（1）硬件与接线。
两个或多个PLC 之间通过交换机，用网线连接。
（2）组态与编程。
①添加两个或多个PLC，设置IP 地址，使不同PLC 处于同一网段；
②智能设备通信是主从通信，在拟作为从站的PLC 的硬件组态中，点击PLC 的网口，在属性的常规-操作模式-智能设备通信中，设置发送区和接收区；
③根据上述发送区和接收区的设置，分别在主PLC 和作为智能IO 设备的从PLC 进行编程。
（1）硬件与接线。
智能阀岛是智能IO 与电磁阀汇流板的集成产品。与传统的离散式电磁阀相比，简化了接线，增加了分布式IO 的控制功能。
分布式IO 集成了通信接口、电源模块、I/O 模块等。
PLC 与阀岛之间用网线连接。
（2）组态与编程。
GSD 文件安装：①打开Portal 软件，打开项目视图，点击选项中的管理通用站描述方件（GSD）；
②选择阀岛所对应用GSD 文件，安装。
设备组态：①选择网络视图，点击硬件目录，选择过滤；
②点击Profinet 下的I/ O；
③双击Syckin Intelligent 下的SV2Series；
④连接PLC 和分布式IO；
⑤设定智能阀岛参数：修改阀岛IP 地址；
⑥修改阀岛名称。
组态扩展模块：在设备视图右侧硬件目录中，选中模块下的SV2PN，拽到设备视图中。
编程：硬件组态后，根据智能阀岛属性中的分配地址进行编程。
智能阀岛只有输出Q 地址。
（1）硬件与接线：①硬件：PLC 与RFID 的开放式以太网通信硬件包括PLC 和RFID。
RFID 是一种非接触的射频识别技术， 通过射频信号识别特定目标标签数据并进行读写传输；
②接线：RFID 与PLC 通过网线连接；
③RFID 软件调试：RFID 软件调试包括IP 地址设置、 端口号、功率、读取模式等。
（2）编程：PLC 与RFID 开放式以太网通信用到了两条指令：TSEND_C 指令和TRCV_C 指令，这里以和TRCV_C指令为例分析。
TSEND_C 指令如图2 所示。
图2 TSEND_C 指令
TSEND_C 指令参数含义如下：
REQ：在上升沿启动发送工作。
CONT：控制通信连接，0-断开通信连接；
1-建立并保持通信连接。
LEN：发送的最大字节数，如果在参数DATA 中使用纯符号值，则LEN 参数的值必须为0。
CONNECT：指向连接描述的指针，这个包含连接关系的指针会自动生成。
DATA：发送数据块，需要将其属性中的优化数据块中的对钩去掉并编译，并在其中建数组变量。
编程方法：编程中先将RFID 中的报文内容分别写在发送数据块的数组元素中， 然后启动发送指令RCV_C，将发送数据块中的内容发送到RFID 中， 然后启动TRCV_C 指令接收RFID 反馈的数据。
（1）硬件与接线：PLC 与变频器的Modbus RTU 通信需要的硬件为：支持Modbus 的变频器、S7-1200 的PLC、S7-1200 配套的通信扩展板CB1241 或扩展模块CM1241。
需要注意：
接线时要将CM1241 或CB1241 的RS485的A 端或正端接变频器的B 端，RS485 的B 端或负端接变频器的A 端，这一点与其它RS485 的接线方式有所不同。
（2）组态和编程：①组态。
将硬件目录-通信模块-点到点中的CM1241（RS485）添加到PLC 模块的左侧通信扩展槽中，并设置对应参数，如“9600-N-8-1”等；
②编程。编程中要用到Modbus RTU 指令：MB_COMM_LOAD 和MB_MASTER 或MB_SLAVE 指令。
这里以主站指令MB_MASTER 为例介绍。
MB_COMM_LOAD 指令作用：
组态Modbus 通信端口，该指令只需执行一次。
MB_COMM_LOAD 指令主要参数含义：
REQ：上升沿执行
PORT：通信端口ID。
PARITY：奇偶校验选项。
0-无、1-奇、2 偶。
BAUD：波特率。
MB_DB：指向MB_MASTER 的背景数据块。
DONE：指令执行完毕，无错。
ERROR：错误，0-无错、1-有错。
STATUS：错误代码，存在WORD 变量中。
MB_MASTER 指令作用：作为MASTER 主站，可以访问一个或多个MASTER 从站中的数据，因为RS485 通信是半双工，所以多个MASTER 指令要进行轮询访问。
MB_MASTER 指令主要参数含义：
REQ：
请求输入，0-无请求，1—请求将数据发送到MASTER 从站设备。
MB_ADDR：Modbus RTU 从站地址。
默认地址范围：0-247。
MODE：模式选择：读取、写入或诊断。
DATA_ADDR：从站中的起始地址，指定Modbus 从站中将要访问的数据起始地址，比如40001。
注意：ModbusRTU 设备协议中的数据地址和指令中的Modbus 寄存器地址之间需要换算。
DATA_LEN：从站中被访问的数据长度。
以位或字为单位。
DATA_PTR：
参数是指向用来写入或读取数据的数据块或位存储器的指针， 书写参考格式：P#DB1.DBX0.0 INT 2。
利用上述两条指令就可以读取或写入变频器参数，如启停命令或运行频率等。
如果仪器仪表不支持Modbus 协议， 就需要采用S7-1200PLC 的自由口通信协议来完成PLC 与仪器仪表的通信。
（1）硬件和接线：扫码枪内置二维码传感器。
二维码传感器由光源发出的光线照射到条形码， 反射光成像在光电转换器，译码成数字信号经自由口通信传输给PLC。
扫码枪上有网口， 可分解为RS232 串口和USB 口。用调试软件设置扫码枪参数时，需要用网口转USB 转接线与电脑相连。
PLC 需要在左侧扩展一个RS232 的通信模块， 以便与PLC 进行串口连接。
（2）组态和编程：①扫码枪软件设置。点击设置-点击系统设置-点击扫描设置-将解码格式改为感应模式-点击保存到设备。在设置里面点击通信接口-点击RS232 设置-将通信格式设置为“9600-N-8-1”，点击保存到设备；
②PLC 硬件组态：
将硬件目录-通信模块-点到点中的CM1241（RS232）添加到PLC 模块的左侧通信扩展槽中，并设置其对应参数，如“9600-N-8-1”等；
③编程：编程会用到两个通信指令：一个是SEND_PTP，其功能是发送发送缓冲区中的数据；
另一个是RCV_PTP，其功能是启用接收信息，将接收的数据放在接收缓冲区中。
这里以RCV_PTP 为例进行介绍。
RCV_PTP 的位置：
指令-通信-通信处理器-点到点。可以将其拖拽到程序编辑区中。
RCV_PTP 指令参数含义：
EN_R：启用接收指令，上升沿触发。
PORT：通信模块的端口标识符，当添加了通信模块后会自动生成端口标识符。
BUFFER：指向接收缓冲区的起始地址，不要在接收缓冲区中使用STRING 类型的变量。
新建一个扫码枪数据接收DB 块，在其中新建变量Array[0..10]，然后将其属性中优化的块访问的对钩去掉，对块进行编译。
本文主要分析了工业设备及场所的本地监控系统中PLC 与PLC 之间，PLC 与其它设备器件之间的通信方式及实现方法，这些方法分为两类：以太网通信（智能IO 设备通信、分布式IO 通信、开放式以太网通信）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领域推广应用。
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