s71200串口通信数据采集程序设计(附件)【字数:10643】

摘 要摘 要串口通信因其数据采集方便,设备易于调试和维护,被广泛应用于数据采集领域。本课题基于串口通信技术,分别采用自由口通信协议和Modbus通信协议,实现了S7-1200对串口通信设备的数据采集。本文首先对S7-1200硬件和STEP7 V13软件进行了学习,熟悉了S7-1200各模块的功能,掌握了通信指令和主程序设计步骤。其次对两种协议的原理进行了详细的研究,自由口通信协议用于实现两台设备间的数据采集任务,Modbus通信协议用于实现一台设备对多台设备的数据采集。最后进行了基于自由口协议的编程和基于Modbus协议的编程,实现了S7-1200对串口通信设备的数据采集。本课题对编写的串口通信程序进行了测试,由软件监控结果表明,设计的程序满足本课题的要求,达到了设计目的。关键词S7-1200PLC;串口通信;通信协议
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究目的和意义 1
1.2课题研究现状及问题 1
1.3本课题的主要工作内容和结构安排 2
1.3.1本课题的主要工作 2
1.3.2本课题的结构安排 2
第二章 S71200介绍 4
2.1 S71200特点 4
2.2 S71200硬件结构 4
2.3 CPU模块 4
2.3.1信号板与信号模板 5
2.3.2通信模块 6
2.4程序架构组织块OB 7
2.5编程软件介绍 8
2.5.1操作界面介绍 8
2.5.2编程和下载界面介绍 8
2.6本章小结 11
第三章 协议规范 12
3.1点对点通信 12
3.1.1基本概念 12
3.1.2串口通信协议 13
3.1.3串行通信的轮询结构 13
3.2 Modbus协议 14
3.2.1 Modbus协议介绍 14
3.2.2 Modbus主从站协议原理 15
3.2.3 RTU传输模式 15
3.2.4 Modbus功能代码 16
3.2.5 Mo style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });

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dbus协议举例 17
3.3本章小结 17
第四章 串口通信数据采集程序设计 19
4.1自由口通信数据采集程序设计 19
4.1.1硬件组态 19
4.1.2编写主程序 22
4.2 Modbus协议实现串口通信数据采集 24
4.2.1硬件连接 24
4.2.2硬件组态 25
4.2.3编写主程序 27
4.2.4调试 31
4.3本章小结 33
结语 34
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 课题的研究目的和意义
近年来,随着科技的发展,在工业生产中,需要访问各控制器、HMI、仪表等设备的实时数据,需要进而建立集中的网监系统。同时,由于工业生产环境比较恶劣,设备间距离较远,要求设备间的通信具有高速性、高度的稳定性和很强的抗干扰能力。
异步串行通信使用两根数据线,一根用来发送数据,一根用来接受数据,每一位占据一个固定的时间长度,将数据按位依次传输,极大的简化了设备间数据传输所用线缆的数量,同时其具有传输距离远,抗干扰能力强的特点,解决了工业生产过程中的繁杂线路问题和可靠性问题,因此,特别适合用于工业控制网络。
在选用PLC系列方面,由于西门子的S71200系列比S7200功能更强大,价格又比S7400系列低,性价比很高。故此课题选用S71200系列PLC通过RS485总线搭配自由口通信协议和Modbus通信协议实现PC对S71200串口数据采集工作,原理可应用于工业生产中,实现对各个控制器及仪表设备等的实时数据的访问,进而建立集中的网监系统,实时总监工业网络当前的运行工况并分析其变化趋势,方便我们做出整体规划,指导设备运行实现自动控制。
1.2 课题研究现状及问题
数据采集技术是网络通信的重要组成部分,它研究数据的采集、存储、处理以及控制问题。而串行通信技术已经在工业控制网络中得到了广泛的应用。其中串口数据采集的方法主要有单片机与PLC两种途径。
对于传统的基于单片机的数据采集系统,通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号,进行分析、处理、传输、显示、存储和显示,实现数据的访问和控制功能。然而,基于单片机的数据采集系统因为调试过程复杂,后期维护繁重。目前,大多应用于小规模的单个设备中,比如汽车的整车控制器、智能家居等产品。
在船舶和工业自动化控制领域,为实现设备间的串口通信,人们大多采用PLC作为问题的解决方案。其与单片机相比,更适用于在恶劣的工业环境中运行,具有传输速度快,传输距离远,抗干扰能力强的优点,且数据处理功能大大增强,编程指令具有模块化功能,能够解决就地编程、监控、通讯等问题。被研究应用于船舶上和工业生产过程中。
在船舶上,PLC可以实现对设备实时温度、压力数据的监控;工业生产中;基于PLC的监控网络可以实时对产品的参数进行监控,可见,其在数据采集应用中的重要性。
在工业生产中,通过RS485现场总线,搭配自由口通信协议和Modbus通信协议,组成实时的工业监控网络,通过上位机的智能监控软件来监控整个系统。该智能监控系统,可方便的让工作人员在PC机上检查各个产品的生产参数,也容易及时做出调整。从而提高了生产效率和节约了生产成本。
1.3 本课题的主要工作内容和结构安排
1.3.1 本课题的主要工作
本课题主要是基于RS485串口通信,通过两种协议实现PC端与S71200之间的串行数据通信。
(1)基于自由口通信协议,通过组态RS485和PLC,编写串口通信程序,实现点对点通信,即PC与PLC之间的数据访问。
(2)基于Modbus通信协议,通过组态RS485和PLC,编写主从站通信协议,实现PC与PLC之间的通信功能。
1.3.2 本课题的结构安排
本论文共由五部分组成,其内容组织如下所示:
第一章绪论。简单概括性的介绍了此课题研究的背景、意义和目的、以及主要研究内容。
第二章主要是对硬件部分的介绍,其在通信网络中的应用非常广泛。本章对西门子的S71200的CPU结构和扩展模块进行了简单的介绍,其次介绍了CM 1241 RS485模块。最后是对编程软件STEP 7 V13的介绍,这一强大的编程软件提供了集成化、可视化的操作界面。为用户组态接口和编写程序提供了高效的途径。

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好棒文