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同时编写出程序说明书、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,但是,在包络表中的所有周期值必须使用同一个时间基准,而且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,接下来叙述一个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,然后第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),然后发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),IDC 26线插座,TTL信号电平.所以,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 AVR ATtiny15L),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 Train Output,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，设计人员必须首先考虑系 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。而且对于涉 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，而且 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，而且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；因此一个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 CPU 6ES7414-3XM07-0AB0、6ES7414-3EM07-0AB0、6ES7414-3FM07-0AB0、6ES7416-3XS07-0AB0、6ES7416-3ES07-0AB0、6ES7416-3FS07-0AB0 和 6ES7417-4XT07-0AB0 实施。