S7-200 自由口通信
S7-200自由口通信簡介
S7-200 CPU的通信口可以設置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完全控制通信端口的操作，通信協(xié)議也完全受用戶程序控制。一般用于和第三方串行通信設備進行通信。
自由口模式可以靈活應用。Micro/WIN的兩個指令庫（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式編程實現(xiàn)的。
1自由口通信基本概念
S7-200PLC的通訊口支持RS485接口標準。采用正負兩根信號線作為傳輸線路。
工作模式采用串行半雙工形式，在任意時刻只允許由一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸采用異步方式，傳輸?shù)膯挝皇亲址瞻l(fā)雙方以預先約定的傳輸速率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位。
傳輸速率可以設置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200。
字符幀格式為一個起始位、7或8個數(shù)據(jù)位、一個奇/偶校驗位或者無校驗位、一個停止位。
字符傳輸從最低位開始，空閑線高電平、起始位低電平、停止位高電平。字符傳輸時間取決于波特率。
數(shù)據(jù)發(fā)送可以是連續(xù)的也可以是斷續(xù)的。所謂連續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)送，是指在一個字符格式的停止位之后，立即發(fā)送下一個字符的起始位，之間沒有空閑線時間。而斷續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)送，是指當一個字符幀發(fā)送后，總線維持空閑的狀態(tài)，新字符起始位可以在任意時刻開始發(fā)送，即上一個字符的停止位和下一個字符的起始位之間有空閑線狀態(tài)。
示例：用PLC連續(xù)的發(fā)送兩個字符（16#55和16#EE）(程序如圖3和圖4),通過示波器測量CPU通訊端口管腳3/8之間的電壓，波形如下圖1.：
圖1.兩個字符（16#55和16#EE）的波形圖
示例說明：
16進制的16#55換算成2進制等于2#01010101，16進制的16#EE換算成2進制等于2#11101110。如圖所示，當數(shù)據(jù)線上沒有字符發(fā)送時總線處于空閑狀態(tài)（高電平），當PLC發(fā)送第一個字符16#55時，先發(fā)送該字符幀的起始位（低電平），再發(fā)送它的8個數(shù)據(jù)位，依次從數(shù)據(jù)位的最低位開始發(fā)送（分別為1、0、1、0、1、0、1、0），接著發(fā)送校驗位（高電平或低電平或無）和停止位（高電平）。因為本例中PLC連續(xù)的發(fā)送兩個字符，所以第一個字符幀的停止位結束后便立即發(fā)送下一個字符幀的起始位，之間數(shù)據(jù)線沒有空閑狀態(tài)。假如PLC斷續(xù)的發(fā)送這兩個字符，那么當PLC發(fā)送完第一個字符幀的停止位后，數(shù)據(jù)線將維持一段時間空閑狀態(tài)，再發(fā)送下一個字符幀。
字符傳輸?shù)臅r間取決于波特率，如果設置波特率為9.6k，那么傳輸一個字符幀中的一位用時等于1/9600*1000000=104us，如果這個字符幀有11位，那么這個字符幀的傳輸時間等于11/9600*1000=1.145ms.
顧名思義，沒有什么標準的自由口協(xié)議。用戶可以自己規(guī)定協(xié)議。
字符格式是由最基礎的硬件（芯片）決定的；S7-200使用的芯片不支持上述格式。
通信速率是由最基礎的硬件（芯片）決定的；S7-200使用的芯片不支持沒有列明在手冊上的通信速率。
應用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式，同時設置相應的通信波特率和上述通信格式。用戶程序通過特殊存儲器SMB30（對端口0）、SMB130（對端口1）控制通信口的工作模式。
如果調試時需要在自由口模式與PPI模式之間切換，可以使用SM0.7的狀態(tài)決定通信口的模式；而SM0.7的狀態(tài)反映的是CPU運行狀態(tài)開關的位置（在RUN時SM0.7="1"，在STOP時SM0.7="0"） 自由口通信的核心指令是發(fā)送（XMT）和接收（RCV）指令。在自由口通信常用的中斷有"接收指令結束中斷"、"發(fā)送指令結束中斷"，以及通信端口緩沖區(qū)接收中斷。 與網(wǎng)絡讀寫指令（NetR/NetW）類似，用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統(tǒng)。用戶程序使用通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊存儲器與操作系統(tǒng)交換相關的信息。 XMT和RCV指令的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)類似，起始字節(jié)為需要發(fā)送的或接收的字符個數(shù)，隨后是數(shù)據(jù)字節(jié)本身。如果接收的消息中包括了起始或結束字符，則它們也算數(shù)據(jù)字節(jié)。 調用XMT和RCV指令時只需要指定通信口和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始字節(jié)地址。
XMT（發(fā)送）指令的使用比較簡單。RCV（接收）指令所需要的控制稍多一些。
所以，RCV指令啟動后并不一定就接收消息，如果沒有讓它開始消息接收的條件，就一直處于等待接收的狀態(tài)；如果消息始終沒有開始或者結束，通信口就一直處于接收狀態(tài)。這時如果嘗試執(zhí)行XMT指令，就不會發(fā)送任何消息。
所以確保不同時執(zhí)行XMT和RCV非常重要，可以使用發(fā)送完成中斷和接收完成中斷功能，在中斷程序中啟動另一個指令。
S7-200 CPU提供了通信口字符接收中斷功能，通信口接收到字符時會產生一個中斷，接收到的字符暫存在特殊存儲器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2，但兩個口的字符接收中斷號不同。 每接收到一個字符，就會產生一次中斷。對于連續(xù)發(fā)送消息，需要在中斷服務程序中將單個的字符排列到用戶規(guī)定的消息保存區(qū)域中。實現(xiàn)這個功能可能使用間接尋址比較好。
S7-200 CPU提供了通信口字符接收中斷功能，通信口接收到字符時會產生一個中斷，接收到的字符暫存在特殊存儲器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2，但兩個口的字符接收中斷號不同。
2自由口通信使用指南
SMB30（對于端口0）和SMB130(對于端口1)被用于選擇波特率和校驗類型。SMB30和SMB130可讀可寫。見表1.
表1.特殊存儲器字節(jié)SMB30/SMB130
示例：定義端口0為自由口模式，9600波特率，8位數(shù)據(jù)位，偶校驗，程序如下圖2.：
圖2.通訊口初始化程序
發(fā)送指令XMT能夠發(fā)送一個字節(jié)或多個字節(jié)的緩沖區(qū)，最多為255個。使用邊沿觸發(fā)。
發(fā)送緩沖區(qū)格式：第一個字節(jié)為字符個數(shù)，其后為發(fā)送的信息字符。
示例：如果PLC連續(xù)發(fā)送2個字符16#55和16#EE,程序如下圖3.：
圖3.發(fā)送指令程序
示例說明：PLC通過數(shù)據(jù)塊寫入數(shù)據(jù)。XMT指令中TBL緩沖區(qū)首地址VB200寫入發(fā)送字符的個數(shù)，VB201和VB202分別寫入發(fā)送字符。通訊口波形圖如圖1.
判斷發(fā)送完成的方法
方法一：發(fā)送完成中斷。通過連接中斷服務程序到發(fā)送結束事件上，在發(fā)送完緩沖區(qū)中的最后一個字符時，則會產生一個中斷。對通訊口0為中斷事件9，對通訊口1為中斷事件26。連接中斷程序到中斷事件示例如下圖4.：
圖4.建立發(fā)送完成中斷的程序
方法二：發(fā)送空閑位。當port0發(fā)送空閑時，SM4.5=1。當port1發(fā)送空閑時，SM4.6=1.
示例：如果PLC斷續(xù)的發(fā)送2個字符16#55和16#EE.
方法一：利用發(fā)送完成中斷，在主程序中建立中斷事件，執(zhí)行XMT發(fā)送16#55,發(fā)送完成后，進入發(fā)送完成中斷程序中，執(zhí)行XMT發(fā)送16#EE。波形圖如圖5.
圖5.字符波形圖
方法二：利用發(fā)送空閑位。當執(zhí)行XMT發(fā)送完16#55后，利用SM4.5/4.6的上升沿（確保發(fā)送的字符幀發(fā)送完成），往XMT的TBL緩沖區(qū)寫入新字符16#EE，并再次觸發(fā)發(fā)送。波形圖如圖6.
圖6.字符波形圖
兩種方法均斷續(xù)發(fā)送字符，即兩個字符之間有空閑狀態(tài)。注意：由于SM4.5/4.6的使用受程序掃描周期的影響，編程中推薦使用發(fā)送完成中斷。
Break斷點
Break狀態(tài)：持續(xù)以當前波特率傳輸16位數(shù)據(jù)，且一直維持"0"狀態(tài)。
產生方式：把字符數(shù)設置為0并執(zhí)行XMT指令，可以產生一個Break狀態(tài)。
Break用途：可以作為接收的起始條件。
示例：通過XMT指令發(fā)送一個Break斷點。偶校驗，8個數(shù)據(jù)位，9.6K。程序如下圖7.：
圖7.發(fā)送一個斷點的程序
Break狀態(tài)的波形圖如下圖8.
圖8.一個斷點波形圖
如果通過接收方為上位機或者S7-200PLC，那么它們接收到的字符為16#00.
那么通過發(fā)送一個Break斷點接收到的16#00與發(fā)送一個字符幀16#00有什么不同呢？Break狀態(tài)是傳輸16位數(shù)據(jù)一直為0。而發(fā)送一個字符16#00（幀格式為1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，偶校驗和停止位）則傳輸11位該字符幀。如下圖9.
圖9.一個斷點和字符0的波形圖
接收指令RCV能夠接收一個字節(jié)或多個字節(jié)的緩沖區(qū)，最多為255個。使用邊沿觸發(fā)或第一個掃描周期觸發(fā)。
接收緩沖區(qū)格式：第一個字節(jié)表示接收的字符個數(shù)，其后為接收的信息字符。
RCV使能會將TBL緩沖區(qū)中的字符個數(shù)清零。
示例：如果發(fā)送方給PLC發(fā)送2個字符16#55和16#EE,PLC的接收程序如下圖10.：
圖10.接收指令程序
示例說明：RCV指令TBL緩沖區(qū)的首地址VB200保存的是接收字符個數(shù)，其后是信息字符。
判斷接收完成的方法：
方法一：接收完成中斷。通過連接中斷服務程序到接收信息完成事件上，在接收完緩沖區(qū)中的最后一個字符時，則會產生一個中斷。對端口0為中斷事件23，對端口1為中斷事件24。連接中斷程序到中斷事件示例如下圖11.：
圖11.建立接收完成中斷的程序
方法二：接收狀態(tài)字節(jié)。SMB86(port0)，SMB186（port1）。
當接收狀態(tài)字節(jié)為0，表示接收正在進行。
當接收狀態(tài)字節(jié)不為0，表示接收指令未被激活或者已經被中止。見下表2.
表2.接收狀態(tài)字節(jié)SMB86(port0)/SMB186(port1)
接收指令起始和結束條件
接收指令使用接收信息控制字節(jié)(SMB87或SMB187)中的位來定義信息起始和結束條件。必須為接收信息功能操作定義一個起始條件和一個結束條件（最大字符數(shù)）。如下圖12.
圖12.接收控制字節(jié)SMB87(port0)/SMB187(port1)
接收指令支持幾種起始條件：
1.空閑線檢測
定義：在傳輸線上一段安靜或空閑的時間。
當接收指令執(zhí)行時，接收信息對空閑線時間進行檢測。在空閑線時間到之前接收的字符，被忽略且按照SMW90/190給定的時間重新啟動空閑線定時器。在空閑線時間到之后，接收的字符存入信息緩沖區(qū)。
空閑時間的典型值為在指定波特率下傳輸3個字符的時間。
示例：PLC接收的起始條件定義為空閑線檢測（設置SMB87中的il=1,sc=0,bk=0，空閑線超時時間SMW90=10ms）;接收的結束條件定義為最大字符個數(shù)SMB94=10。程序如下圖13.
圖13.空閑線檢測程序
示例說明：
（紫色部分：）當啟動接收指令后，PLC對空閑線時間進行檢測，如果在SMW90中設定的空閑線時間到之前，已經接收到了字符1，則字符1被忽略，并且按照SMW90中設定的時間重新啟動空閑定時器。
（橙色部分：）同樣的，如果在SMW90中設定的空閑線時間到之前，已經接收到了字符2，則字符2也被忽略且空閑線定時器重新啟動。
（綠色部分：）如果在SMW90中設定的空閑線時間到之后，接收到字符3，則字符3作為第一個信息字符存入接收緩沖區(qū)。見下圖14.
圖14.用空閑時間檢測來啟動接收指令
2.起始字符檢測
當接收到SMB88/188指定起始字符后，接收信息功能將起始字符作為信息的第一個字符存入接收緩沖區(qū)。
起始字符之前的字符被忽略，起始字符和其后的所有字符存入接收緩沖區(qū)。
示例：PLC接收的起始條件定義為起始字符檢測（設置SMB87中的il=0,sc=1,bk=0，起始字符SMB88=16#55);接收的結束條件定義為最大字符個數(shù)SMB94=4。程序如下圖15.
圖15.起始字符檢測程序
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符，16#01、16#02、16#03、16#55、16#AA、16#BB、16#CC，當PLC檢測到起始字符16#55后，開始接收并將16#55作為第一個信息字符存入接收緩沖區(qū)，起始字符之前的3個字符被忽略。如下圖16.
圖16.用起始字符檢測來啟動接收指令
3.空閑線和起始字符
接收指令執(zhí)行時，先檢測空閑線條件，在空閑線條件滿足后，檢測起始字符。如果接收的字符不是起始字符，則重新檢測空閑線條件。
在空閑線條件滿足和接收到起始字符之前接收的字符被忽略。起始字符和字符串一起存入緩沖區(qū)。
適用于通訊連接線上有多個設備的情況。
示例：PLC接收的起始條件定義為空閑線和起始字符（設置SMB87中的il=1，sc=1，bk=0,空閑線檢測時間SMW90=10ms，起始字符SMB88=16#55），結束條件為最大字符個數(shù)2.
示例說明：PLC接收總線上傳來的數(shù)據(jù)，分幾種情況:
當空閑線條件不滿足，即使空閑后出現(xiàn)起始字符，PLC也不開始接收。如圖17.
圖17.
當PLC先檢測到起始字符，再檢測到空閑線條件滿足，PLC不啟動接收。或者當PLC檢測到空閑線條件滿足后，接收到除起始字符之外的任意字符，PLC也不啟動接收。如圖18.
圖18.
只有當PLC檢測空閑線條件滿足后，接收到起始字符，PLC才啟動接收，在空閑線條件滿足和接收到起始字符之前接收的字符被忽略。起始字符和字符串一起存入緩沖區(qū)，緩沖區(qū)首地址VB200。如圖19.
圖19.用空閑線和起始字符來啟動接收指令
4.斷點檢測
大于一個完整字符傳輸時間的一段時間內，接收數(shù)據(jù)一直為0.
在斷點之前接收的字符被忽略，在斷點之后接收的字符存入信息緩沖區(qū)。
示例：PLC接收的起始條件定義為斷點檢測（設置SMB87中的il=0，sc=0，bk=1），結束條件為最大字符個數(shù)8。
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符和斷點，依次為16#0016#00(連續(xù)的兩個字符間沒有空閑)、16#0016#00（斷續(xù)的兩個字符間有空閑）、第一個Break斷點、16#55、第二個Break斷點、16#EE。當PLC檢測到第一個斷點狀態(tài)后，啟動接收，接收的字符存入信息緩沖區(qū)（第二個斷點），第一個斷點之前的字符被忽略。接收緩沖區(qū)起始地址為VB200。如下圖20.
圖20.用斷點檢測來啟動接收指令
5.斷點和起始字符
在斷點條件滿足后，檢測起始字符。
在斷點條件滿足后，如果收到除起始字符外的任意字符，重新檢測新的斷點。
在滿足斷點和起始字符之前接收的字符將被忽略，起始字符和字符串一起存入信息緩沖區(qū)。
示例：PLC接收的起始條件定義為斷點和起始字符（設置il=0,sc=1,bk=1,起始字符SMB88=16#55)。結束條件為最大字符個數(shù)8.
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符和斷點，依次為16#55、break、16#AA、16#55、break、16#55、16#EE、16#FF. 分幾種情況理解：
當PLC先檢測到起始字符再檢測到斷點，PLC不啟動接收。（SC+BK）
當PLC檢測到斷點后，接收到除起始字符外的任意字符，PLC不啟動接收。（BK+Char+SC）
只有當PLC檢測到斷電后，緊接著檢測到起始字符，才啟動接收并且將起始字符和字符串一同存入信息緩沖區(qū)，斷點和起始字符之前接收的字符將被忽略。（BK+SC）如圖21.
圖21.用斷點和起始字符檢測來啟動接收指令
6.任意字符。
任意字符接收是空閑線檢測的特例。
設置方式：il=1，sc=0,bk=0,空閑線時間SMW90/190=0。
接收指令一執(zhí)行，立即接收任意字符，并把所有接收字符存入信息緩沖區(qū)。
允許使用信息定時器監(jiān)控接收是否超時。當接收指令執(zhí)行時，信息定時器啟動，如果沒有其他終止條件滿足，信息定時器超時會接收接收功能。
接收指令結束條件
接收指令支持以下一種或幾種組合的結束條件：
1.結束字符檢測
在起始條件之后，接收指令檢查接收的所有字符，如果檢測到結束字符，則將其存入緩沖區(qū)，結束接收。
示例：PLC接收的結束條件定義為結束字符檢測（設置SMB87中的ec=1，定義結束字符SMB89=16#55），接收起始條件定義為起始字符檢測(起始字符16#AA)。
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符，依次為16#AA、16#BB、16#CC、16#55、16#EE、16#FF。當PLC檢測到起始字符16#AA后，啟動接收，當檢測到結束字符16#55后，結束接收并將接收的所有字符存入信息緩沖區(qū)。如下圖22.
圖22.用結束字符檢測來結束接收指令
2.字符間隔定時器
字符間隔時間定義：從一個字符的結尾（停止位）到下一個字符的結尾（停止位）之間的時間。
接收到字符后，字符間隔定時器重新啟動。
兩個字符之間的間隔時間超過SMW92/192則結束接收。
示例：PLC接收的結束條件定義為字符間隔定時器（設置SMB87中的c/m=0，tmr=1,信息超時時間SMW92），接收起始條件定義為起始字符檢測。
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符，當PLC滿足接收條件后啟動接收，接收完一個字符的停止位后，重新啟動字符間隔定時器，如果檢測到下一個字符幀停止位時SMW92時間未到，則重新啟動字符間隔定時器，如果當SMW92時間到時還未檢測到下一個字符幀的停止位，則結束接收。如下圖23.
圖23.用字符間隔定時器來結束接收指令
3.信息定時器
當接收啟動條件一滿足，信息定時器就啟動，當時間超過SMW92/192指定的時間，信息定時器時間到結束接收。
示例：PLC接收的結束條件定義為信息定時器（設置SMB87中的c/m=1，tmr=1,信息超時時間SMW92），接收起始條件定義為起始字符檢測。
示例說明：PLC接收總線上傳來的一串字符，當PLC滿足接收條件后啟動接收，信息定時器啟動，當SMW92時間到時，結束接收。如圖24.
圖24.用信息定時器來結束接收指令
4.最大字符計數(shù)
當接收字符個數(shù)達到或超過最大字符個數(shù)(SMB94/SMB194)，接收功能結束。
由于接收指令需要知道接收信息的最大長度，以保證信息緩沖區(qū)之后的數(shù)據(jù)不被覆蓋，所以即使不被用作接收結束條件，也必須指定最大字符個數(shù)。
如果沒有指定最大字符個數(shù)，則SM86.6/186.6=1(輸入?yún)?shù)錯誤或丟失啟動或結束條件)
5.校驗結束
當接收字符的同時出現(xiàn)硬件信號校驗錯誤時，接收指令會自動結束。
只有在SMB30/130中使能校驗位，才有可能出現(xiàn)校驗錯誤。沒有辦法禁止此功能。
6.用戶結束。
通過程序結束接收功能：將SM87.7或SM187.7置為0，且需邊沿觸發(fā)RCV接收指令。
以上內容是通過發(fā)送和接收指令實現(xiàn)S7-200PLC的自由口通訊。另外，S7-200PLC還提供了通訊口字符接收中斷功能。見下文。
接收指令控制字節(jié)（SMB87/SMB187）的en位可以用來允許/禁止接收狀態(tài)。可以設置SM87.7/SM187.7為"0"，然后對此端口執(zhí)行RCV指令，即可結束RCV指令。
字符中斷
使用字符中斷方式接收數(shù)據(jù)，接收每個字符時都會產生中斷。在執(zhí)行與接收字符事件相連的中斷程序前，接收的字符存入SMB2寄存器中，校驗狀態(tài)存入SM3.0。 SMB2、SM3.0都是只讀的。
Port0/Port1共用SMB2/SMB3。Port0對應于中斷事件8。Port1對應于中斷事件25。
SMB2使用條件：RCV指令不使能，通訊端口為自由口模式，且建立中斷事件8/25。
字符中斷使用方法：
以端口0接收字符為例：如圖25.
圖25.字符中斷程序
注意：對于這段程序，如果在中斷程序中不作任何編程，那么當CPU接收n個字符時，中斷程序將被執(zhí)行n次，SMB2寄存器存儲接收到的最后一個字符。
如上位機通過串口調試軟件給CPU發(fā)送3個字符16#AA、16#BB和16#CC，如下圖26.
圖26.通過串口調試軟件發(fā)送字符
圖27.狀態(tài)表監(jiān)控SMB2
由于SMB2只能存儲一個字符（一個字節(jié)），如果要想接受多個字符，則應當在CPU接收下一個字符之前，在中斷程序中通過指針編程將SMB2中存儲的字符移出來，以便下一次接收字符。以一個例程說明：如圖28.
圖28.接收多個字符的程序
VD0作為地址指針指向VB100，當端口0接收到第一個字符，將第一個字符存入SMB2，進入接收中斷，將SMB2中的字符復制到指針VD0指向的地址字節(jié)VB100中，指針地址加1，VD0指向下一個字節(jié)VB101。當接收第二
個字符，將字符存入SMB2，進入接收中斷，將SMB2中的第二個字符復制到指針VD0指向的地址字節(jié)VB101中，指針地址加1，VD0指向下一個字節(jié)VB102。當接收第三個字符時以此類推。
另外，如果需要接收n個字符就結束接收，或者需要接收n個字符后循環(huán)接收，可以在中斷程序中設置一個標志位，下面我們試舉例說明：
圖29.程序
圖30.程序
簡單地說，當RCV指令使能時，接收字符不進入SMB緩沖區(qū)。
分析實驗如下：
在主程序中我們既定義PLC執(zhí)行RCV接收指令的起始結束條件（起始條件為起始字符16#AA，結束條件為結束字符16#BB），又建立字符中斷事件8，上升沿條件觸發(fā)RCV指令。
上位機通過串口調試軟件給CPU發(fā)送字符。如圖31.。
圖31.通過串口調試軟件發(fā)送字符
程序如下圖32.：
圖32.測試程序
狀態(tài)表監(jiān)控結果：如下圖33.
圖33.狀態(tài)表監(jiān)控結果
結論：
當RCV指令不觸發(fā)的話，接收字符只進入SMB2緩沖區(qū)，不進入RCV指令的接收緩沖區(qū)。
當RCV指令觸發(fā)后，滿足CPU接收的起始和結束條件的字符存入RCV指令對應的TBL緩沖區(qū)。起始條件之前的字符既不存入RCV緩沖區(qū)，也不存入SMB2緩沖區(qū)。結束條件之后接收到的字符，存入SMB2緩沖區(qū)。
為了更好的理解自由口的編程，可參考下面的例程。
該例程涉及到兩臺S7-200PLC，其中發(fā)送方向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方接收到數(shù)據(jù)后再給發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)，如此往復。
自由口發(fā)送方程序：先發(fā)送3個字符'a'、'b'、'c' 到接收方，然后轉為接收狀態(tài)，接收到對方的3個字符'1'、'2'、'3' 后重新啟動發(fā)送指令，將'd'、'e'、'f' 發(fā)送到接收方后再啟動接收，隨后收到3個字符'4'、'5'、'6'。然后重復上述過程。
自由口接收方程序：先接收3個字符'a'、'b'、'c' ，然后轉為發(fā)送，給對方發(fā)出3個字符'1'、'2'、'3' 后重新啟動接收指令，待收到'd'、'e'、'f' 后重新啟動發(fā)送指令，發(fā)出3個字符'4'、'5'、'6'后再次轉為接收狀態(tài)。然后重復上述過程。
可以在開始發(fā)送消息時加上人為中止RCV指令的程序。
這說明從站沒有根據(jù)主站的要求發(fā)送消息。有多個從站的通信網(wǎng)絡中，從站必須能夠判斷主站的消息是不是給自己的，這需要從站的通信程序中有必要的判斷功能。
3RS485網(wǎng)絡
RS-485串行通信標準采用平衡信號傳輸方式，或者稱為差動模式。平衡傳輸方式可以有效地抑制傳輸過程中干擾。
平衡方式采用一對導線，利用兩根導線間的電壓差傳輸傳輸信號。這兩根導線被命名為A（TxD/RxD-）和B（TxD/RxD+）。當B的電壓比A高時，認為傳輸?shù)氖沁壿?高"電平；當B的電壓比A低時，認為傳輸?shù)氖沁壿?低"電平信號。能夠有效工作的差動電壓范圍十分寬廣，可以從零點幾伏到接近十伏。
RS-485通信端口可以做到很高的通信速率，較長的通信距離，以及并聯(lián)連接多個端口。
S7-200 CPU通信口的共模抑制電壓是12V。所以對于這類非隔離型的RS-485端口，保證通信口之間的信號地等電位非常重要，最好將它們連接在一起（并不是說一定要接地）。
S7-200系統(tǒng)中的RS-485端口是半雙工的，不能同時發(fā)送和接收信號。
在S7-200系統(tǒng)中，選擇合適的通信設備，可以做到波特率從1200到12M，單段距離1000m，單段站點32個的通信網(wǎng)絡。通過中繼器，RS-485電氣網(wǎng)絡還可以擴展通信距離，增加通信站點。詳情請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》關于通信的專門一章。
雖然常見的RS-485通信器件在電氣性能上基本一致，但物理接口卻五花八門，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。
表3. S7-200 CPU通信口引腳定義：
上表中，3和8為RS-485信號，它們的背景顏色與PROFIBUS電纜、PROFIBUS網(wǎng)絡插頭上的顏色標記一致。通信端口可以從2和7向外供24V直流電源。
在S7-200系統(tǒng)中，無論是組成PPI、MPI還是RPOFIBUS-DP網(wǎng)絡，用到的主要部件都是一樣的：
連接網(wǎng)絡連接器
A. 電纜和剝線器。使用FC技術不用剝出裸露的銅線。
B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊，然后掀開芯線鎖。
C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護層，將芯線按照相應的顏色標記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內部導體接觸。應注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。
D. 復位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對內部連接的影響。
網(wǎng)絡連接器
網(wǎng)絡連接器主要分為兩種類型：帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng)，帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時仍然提供一個編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。
線型網(wǎng)絡結構
通過PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡插頭，構成總線型網(wǎng)絡結構。
在上圖中，網(wǎng)絡連接器A、B、C分別插到三個通信站點的通信口上；電纜a把插頭A和B連接起來，電纜b連接插頭B和C。線型結構可以照此擴展。
注意圓圈內的"終端電阻"開關設置。網(wǎng)絡終端的插頭，其終端電阻開關必須放在"ON"的位置；中間站點的插頭其終端電阻開關應放在"OFF"位置。
終端電阻和偏置電阻
一個正規(guī)的RS-485網(wǎng)絡使用終端電阻和偏置電阻。在網(wǎng)絡連接線非常短、臨時或實驗室測試時也可以不使用終端和偏置電阻。
硬件對能否正常通信有決定性的影響，如果硬件條件不能滿足，采取其他措施往往不能從根本上改善通信中的問題。
應當注意：
新的RS-232/PPI電纜（6ES7 901-3CB30-0XA0）可以支持自由口通信；但需要將DIP開關5設置為"0"，并且設置相應的通信速率。
新的USB/PPI電纜（6ES7 901-3DB30-0XA0）不能支持自由口通信。
不能。
可以使用具有兩個通信口的CPU，或者使用EM277擴展HMI連接口。如果是其他廠商的HMI，須咨詢他們。
需要先通過CPU本體的模式開關將CPU設置為STOP模式后，再通過該通信口進行下載。
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在進行自由口通信程序調試時，可以使用PC/PPI電纜（設置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運行串口調試軟件（或者Windows的Hyper Terminal－超級終端）調試自由口程序。
USB/PPI電纜和CP卡不支持自由口調試。
目錄
1.1 自由口通信概述
自由口通信協(xié)議是什么？
已知一個通信對象需要字符（字節(jié)）傳送格式有兩個停止位，S7-200是否支持？
S7-200是否支持《S7-200系統(tǒng)手冊》上列明的通信波特率以外的其他特殊通信速率？
1.2 自由口通信要點
CPU通信口工作在自由口模式時，通信口就不支持其他通信協(xié)議（比如PPI），此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時，自由口不能工作，Micro/WIN就可以與CPU通信。
通信口的工作模式，是可以在運行過程中由用戶程序重復定義的。
XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是，它們與網(wǎng)絡上通信對象的"地址"無關，而僅對本地的通信端口操作。如果網(wǎng)絡上有多個設備，消息中必然包含地址信息；這些包含地址信息的消息才是XMT和RCV指令的處理對象。
由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同時有效。
1.3 發(fā)送和接收指令
RCV指令的基本工作過程為：
在《S7-200系統(tǒng)手冊》中關于XMT和RCV指令的使用有一個例子。這個例子非常經典，強烈建議學習自由口通信時先做通這個例子。
對于高通信速率來說，字符中斷接受方式需要中斷程序的執(zhí)行速度足夠快。
一般情況下，使用結束字符作為RCV指令的結束條件比較可靠。如果通信對象的消息幀中以一個不定的字符（字節(jié)）結束（如校驗碼等），就應當規(guī)定消息或字符超時作為結束RCV指令的條件。但是往往通信對象未必具有嚴格的協(xié)議規(guī)定、工作也未必可靠，這就可能造成RCV指令不能正常結束。這種情況下可以使用字符接收中斷功能。
1.4 字符接收中斷
每接收到一個字符，就會產生一次中斷。對于連續(xù)發(fā)送消息，需要在中斷服務程序中將單個的字符排列到用戶規(guī)定的消息保存區(qū)域中。實現(xiàn)這個功能可能使用間接尋址比較好。
對于高通信速率來說，字符中斷接受方式需要中斷程序的執(zhí)行速度足夠快。
一般情況下，使用結束字符作為RCV指令的結束條件比較可靠。如果通信對象的消息幀中以一個不定的字符（字節(jié)）結束（如校驗碼等），就應當規(guī)定消息或字符超時作為結束RCV指令的條件。但是往往通信對象未必具有嚴格的協(xié)議規(guī)定、工作也未必可靠，這就可能造成RCV指令不能正常結束。這種情況下可以使用字符接收中斷功能。
2.1 通訊口初始化
2.2 發(fā)送數(shù)據(jù)：
2.3 接收數(shù)據(jù)
接收指令起始條件
如何人為結束RCV接收狀態(tài)？
當CPU通過端口0接收到一個字符后，會將該字符存入接收字符緩沖區(qū)SMB2，然后進入相連接的中斷程序中。
那么與接收字符事件相連的中斷程序將被執(zhí)行3次，SMB2中只能保存最后一個接收到的字符16#CC。如下圖27.
用SMB接收多個字符，如何編程？
例程1，接收到5個字符就結束接收的程序：如圖29.
例程2，接收到5個字符后循環(huán)接收的程序：如圖30.
注意，程序中的的指針不要選擇累加器AC，因為累加器不能在主程序和中斷程序中傳遞參數(shù)。
字符中斷和RCV指令之間有什么關系？
2.4 自由口通信例程
注意：此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負任何責任。使用該軟件的風險完全由用戶自行承擔。由于它是免費的，所以不提供任何擔保，錯誤糾正和熱線支持，用戶不必為此聯(lián)系西門子技術支持與服務部門。
需要定時向通信對象發(fā)送消息并等待回復的消息，如果因故消息沒有正常接收，下次無法發(fā)送消息怎么辦？
自由口通信中，主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，為何收到多個從站的混亂響應？
平衡通信方式能否有效工作受到共模電壓差的影響。RS-485接口的兩根導線相對于通信對象信號地的電壓差就是共模電壓。非電氣隔離的RS-485接口能在一定的范圍內抵抗共模電壓對通信的干擾。
3.1 通信口引腳定義
CPU插座(9針母頭)
引腳號
PROFIBUS名稱
Port0/Port1（端口0/端口1）引腳定義
1
屏蔽
機殼接地（與端子PE相同）/屏蔽
2
24V返回
邏輯地（24V公共端）
3
RS-485信號 B
RS-485信號 B 或 TxD/RxD +
4
發(fā)送請求
RTS（TTL）
5
5V返回
邏輯地（5V公共端）
6
＋5V
＋5V，通過100 Ohm電阻
7
＋24V
＋24V
8
RS-485信號 A
RS-485信號 A 或 TxD/RxD -
9
不用
10位協(xié)議選擇（輸入）
金屬殼
屏蔽
機殼接地（與端子PE相同）/與電纜屏蔽層連通
注意：
3.2 RS-485網(wǎng)絡的硬件組成
圖34. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS，訂貨號6GK1905-6AA00）。
圖35. 打開的PROFIBUS連接器
圖36. 插入電纜
由于通信頻率比較高，因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。
圖37. 左側為不帶編程口的網(wǎng)絡連接器（訂貨號：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右側的是帶編程口的網(wǎng)絡連接器（訂貨號：6ES7 972-0BB52-0XA0）
圖38. 總線型網(wǎng)絡連接
西門子的PROFIBUS網(wǎng)絡連接器已經內置了終端和偏置電阻，通過一個開關方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值完全符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。
合上網(wǎng)絡中網(wǎng)絡插頭的終端電阻開關，可以非常方便地切斷插頭后面的部分網(wǎng)絡的信號傳輸。
與其他設備通信時（采用PROFIBUS電纜），對方的通信端口可能不是D-SUB9針型的，或者引腳定義完全不同。如西門子的MM4x0變頻器，RS-485通信口采用端子接線形式，這種情況下需要另外連接終端電阻，西門子可以提供一個比較規(guī)整的外接電阻。對于其他設備，可以參照《S7-200系統(tǒng)手冊》上的技術數(shù)據(jù)制作。
西門子網(wǎng)絡插頭中的終端電阻、偏置電阻的大小與西門子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配，強烈建議用戶配套使用西門子的PROFIBUS電纜和網(wǎng)絡插頭。可以避免許多麻煩。
記住聯(lián)網(wǎng)的格言：你糊弄它，它就糊弄你！
3.3 通信有關注意事項（硬件）
記住聯(lián)網(wǎng)的格言：你糊弄它，它就糊弄你！
S7-200系統(tǒng)中用到的電纜、插頭等都有特定的要求，強烈建議使用西門子的電纜和附件。
參看通信硬件
對于非隔離的通信口（如CPU上的通信口），保證它們之間等電位非常重要。在S7-200 CPU聯(lián)網(wǎng)時，可以將所有CPU模塊的傳感器電源輸出的L+/M中的M端子，用導線串接起來。在S7-200 CPU與變頻器通信時，要將所有變頻器通信端口的M（在西門子MM4x0系列是二號端子）連接起來，并與CPU上的傳感器電源M連接。
電磁環(huán)境的好壞及采取的應對措施，對于通信的可靠性非常重要。例如，通信電纜不應與動力電纜平行放置，距離過近；變頻器輸出動力電纜，如果沒有選用屏蔽電纜，對通信的干擾就非常大；220V供電的CPU，如果電源與變頻器輸入側電源共用，高頻干擾的影響也非常大……
屏蔽（PE）端的連接。注意所有CPU或者EM277模塊上PE（保護接地）端子必須連接到大地、或者柜殼上。否則電纜的屏蔽層等于沒有用。
西門子有一本《西門子自動化與驅動產品符合電磁兼容規(guī)則的安裝規(guī)范手冊》，很有價值，如果需要可致電西門子技術支持熱線索取其電子版本，或者直接到以下網(wǎng)址下載：
http://www.ad.siemens.com.cn/service/e-training/micro
新的PC/PPI電纜能否支持自由口通信？
已經用于自由口的通信口，是否可以連接操作面板（HMI）？
通過工作在自由口模式下的通信口如何給PLC下載程序？
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