1、引言

可編程控制器（PLC）由于其結構緊湊、可靠性高、編程簡單、指令強大、靈活性強、能適用于比較惡劣環境等諸多優點，現已在工業控制領域得到廣泛應用?，F普遍采用觸摸屏加plc的方法來監控設備，但觸摸屏視角窄，不適應惡劣環境，且數據存儲容量有限，不易實現大規模網絡互聯。因此我們采用plc與計算機通訊的方式實現實時監控，克服了觸摸屏的缺點。

2、s7-200cpu自由口通訊方式的應用

世界知名品牌的plc很多，如西門子、歐姆龍、松下、三菱等等，本人僅以西門子s7-200小型可編程控制器的cpu22×系列為例，介紹plc在計算機網絡中與計算機通訊的功能。

s7-200cpu支持多樣的通訊功能，根據所使用的s7-200cpu，其網絡可以支持一個或多個以下協議：

點到點（point-to-point）接口（ppi）

多點接口（multi-point）（mpi）

profibus

用戶定義協議（自由口）

自由口通訊是通過用戶程序可以控制s7-200cpu通訊口的操作模式。利用自由口模式，可以實現用戶定義的通訊協議連接多種智能設備。通過使用接收中斷、發送中斷、發送指令和接收指令，用戶程序控制通訊口操作。在自由口通訊模式下，通訊協議完全由用戶程序控制。通過smb30（口0）允許自由口模式，而且只有在cpu處于run模式時才能允許。當cpu出于stop模式時，自由口通訊停止，通訊口轉換成正常的ppi協議操作。

近年來，隨著我國鐵路運輸環境的改善，列車速度越來越高，勢必對鐵道車輛提出較高的要求，其表現在對列車的舒適性和運行可靠性、安全性的要求提高，因此車輛上設備的自動化程度越來越高。自動化程度的提高，帶動了網絡技術在列車控制和監控上的應用。車輛網絡控制、監控簡圖如圖1所示。

整列車設有車輛級計算機，每個車廂設有本車計算機，車輛級計算機與各個本車計算機組成車輛的主網，本車計算機與本車廂內的各個設備間組成子網。plc由于其自身的優點，作為控制核心在車輛上的多種設備中得以應用，例如列車自動門的控制、列車空調機的控制等，使其可以作為整個列車網絡系統中的一個節點。

3、通訊協議

siemenss7-200系列plc可以采用用戶定義通訊協議（自由口）模式實現計算機與plc、plc與plc的通訊。筆者所描述的例子中，雖然車輛計算機系統和車輛上的其它設備分別是多個設備供應商的產品，但是只要制定好通訊協議，就能滿足相互通訊的要求。s7-200系列的plc正是由于其自由口通訊是通過用戶程序控制cpu串行通訊口的操作模式，所以可以方便地與車輛計算機通訊。

計算機（主站）每隔100ms查詢plc（從站）一次，主站發出從站動作控制命令給從站，從站收到命令后發給主站應答幀，從站接收到主站發送來的一幀數據，計算出其校驗碼fcs，與接收到的一幀數據中的fcs比較，檢查是否有數據錯誤。如果有數據有誤，從站發送信息給主站，請求重發。

·字符結構：每個字符由11位構成，奇偶校驗位采用奇校驗方式。

起始位：1位；

數據：8位d7…d0；

奇偶校驗位：1位；

停止位：1位。

·傳輸數據幀格式

byte（0）…byte（n）fcs

byte（0）…byte（n）為字符串；

fcs為異或校驗碼，是發送的所有數據字節和地址字節之異或值。

·主站命令幀結構

從站地址從站地址補碼控制字節命令字節fcs

·從站應答幀結構

從站地址從站地址補碼控制字節應答字節fcs

4、通訊口初始化

plc內部特殊存儲器位smb30和smb130分別配置通訊端口0和1，為自由端口通訊選擇波特率、奇偶校驗和數據位數。自由端口的控制字節描述如下所示。