利用PLC的IO点实现串行通信，写着玩，提高自己对通讯的理解能力

利用PLC的IO点实现串行通信-
0、前言

       本文目的主要是深入研究通信原理。其次是针对一些特殊场合，比如不具备通信口的PLC，想要低成本通信组网，或者说距离上较远，一般的通讯不能满足要求，而数据量又不大，实时性要求不高的，如果能利用PLC的普通IO点模拟异步串行通信，则可以节约很大成本。而且该通信方案可以在其他领域推广而不只是PLC，也许有用的到的一天。
   对于很多人回复里关注的实用性，我举个例子？我在工厂遇到过一个情况。有两台距离较远的PLC。其中一台小型PLC，有剩余IO输入输出点，没有扩展能力，没有通讯接口。有一台大型PLC，接触摸屏，现在想要通过触摸屏对小型PLC的一些计数值进行显示，并对小型PLC的一些参数进行设置。此时，可以采用这种方法，进行一些通讯，完成这个功能。
一，通信协议
1，单工异步通信硬件结构
        该通信系统采用两线制主从机结构，主机端只能发送命令，从机端只能接收命令。对于主机两根发送线，分别接输出点和公共端。对于从机接收线接本机输入点和本机电源公共端，主机输出点，相当于外接开关。 2，全双工异步通信硬件结构

       与单工异步通信完全相同，只是互为主机可以进行发送，同时又都是从机。这里研究全双工异步通信系统设计，而半双工异步串行通信是其一部分。如果不是相同电源，一定要注意COM端接线串电源的问题。
3、半双工异步通信硬件结构
       可以实现多个PLC之间的通信，但是对电源有要求，同一时间，只可以有一台发送，其他接收。

3，协议内容
        由于采用全双工异步串行通信，那么通信协议可以设计成“请求-应答”方式，整体协议内容如下。
       起始码+信息长度+指令类别+状态编码+读写选择+地址+数值+校验
举例：请求修改对方D1000寄存器的值为#1234，则发送数据： #FFFF #0006 #0101 #0000 #0505 #03E8 #1234 #FFFF
说明：
〇起始码：一个固定的值，用来判断是否开始接收数据。
①信息长度：是指从指令类别到校验的总字数，这里恒定为6。
②指令类别分：请求指令和应答指令，例如如果是请求指令可以用“#0101”表示，应答指令可以用“#0505”表示。
③状态编码：表示回复信息的内容，是正常内容，还是报警内容，如果是报警内容，则可以根据状态编码知道对方反馈的故障。
④读写选择：区分该指令是对从机的读操作还是写操作。例如读用“#0101”表示，写用“0505”表示。
⑤地址，是指D区的地址号，通信只能通过间接寻址操作D区，如果想要读写对方的D区以外的寄存器区域，需要用D区作为中转。例如想控制CIO0002输出模块，可以通信操作D3000，然后将D3000赋值给CIO0002即可。输入模块读取则反向赋值。
⑥数值，只有在发送写数值请求指令和发送读数值答复指令时才有，读请求指令和写值答复指令可以没有,发送一个无意义的数据。
⑦校验，根据指令内容计算校验码 。
二，信号实现
1、信号定义

①待机信号，输出端取无输出时为待机信号，待机信号为0。接收端闲才允许接收，用标志位表示，1代表忙，0代表闲。开始接收置1，停止接收T1后，为0。停止接收的条件是连续高电平或者连续低电平超过T1，正常情况应该是连续高电平超过T1。
②利用信号反转作为检测。
③利用信号反转间隔作为0和1判断，如果信号反转间隔小于T2，则为0，间隔时间大于T2，则为1。T2要是PLC可以区分的时间。
④综上所述，每次闲的时候，接收第一个反转，为信号起始，下一个反转计时结果开始记录，每次反转都记录，即使干扰也要记录，最新的16个位和起始码进行比较，一旦相同，后面的就是信号，此时信息接收信号置1。
⑤新接收的16位是信息长度，按照该长度，记录后续数字。接收完该数字的长度后，信息接收信号置0。如果信息接收信号为0，T1时间内，又收到信号，则判断为信息粘连，给予故障报警。直到接收信号变为0，清除报警。经过T1时间，没有信号反转则接收完毕，接收标志变0。所以如果发送最后一个字符后是高电平，需要等到超过T1时间反转待机。
⑥所有发送都应该具有应答，发送完指令后，开启应答等待位，如果超过T3时间，未收到应答，则视为断线。
2、信号时间确定
       根据PLC的实际运行能力，我们做这样的时间规划
       一个bit最长时间30ms，所以最低波特率为33bps。假如0-1平均，则波特率为50bps。0越多，波特率越高，这是一种波特率不固定的传输方式。 发送一条完整指令共8word，共128bit，最多需要4s。
三、PLC编程
1、寄存器占用
    发送和接收是分开的，这里是发送和接收全部的寄存器占用。

2、发送程序助记符

'  指令类别：0101请求，0505答复\n状态编码：0000正常，0505故障\n读写选择：0101读，0505写\n地址：十进制地址\n数据：16进制数据
@LD W0.08
MOV(021) #FFFF W28
MOV(021) &6 W27
MOV(021) #0101 W26
MOV(021) #0000 W25
MOV(021) #0505 W24
MOV(021) W33 W23
MOV(021) W32 W22
MOV(021) #FFFF W21
'  串口为0时，且信息没有发送，可以请求发送，停止发送计时器到时，认为发送完毕
%LD W0.08
ANDNOT W0.00
ANDNOT W0.01
OR W0.01
ANDNOT T0000
@ANDNOT W0.08
OUT W0.01
'  5t算发送停止，其他情况，只要串口反转，则重新开始计数-接收端一旦接收超过6t则认为发送停止
LD W0.01
@ANDNOT W0.00
%ANDNOT W0.00
TIMH(015) 0000 #6
'  串口开始发送，设置一个上升，计数器清0
@LD W0.01
SET W0.00
MOV(021) #0 W2
'  串口发送结束，设置一个下降
%LD W0.01
RSET W0.00
'  当前端口状态为1，而应该输出也为1时，如果没有发送完所有为，3t时间后，串口反转，计数器重置
LD W0.00
AND W29.00
AND<(310) T0 #3
AND<=(315) W2 &128
RSET W0.00
MOV(021) #6 T0
'  当前端口状态为1，而应该输出也为0时，需要1t后，串口反转
LD W0.00
ANDNOT W29.00
AND<(310) T0 #5
AND<=(315) W2 &128
RSET W0.00
MOV(021) #6 T0
'  当前端口状态为0，而应该输出也为1时，需要3t后，串口反转
LDNOT W0.00
AND W29.00
AND<(310) T0 #3
AND<=(315) W2 &128
SET W0.00
MOV(021) #6 T0
'  当前端口状态为0，而应该输出也为0时，需要1t后，串口反转
LDNOT W0.00
ANDNOT W29.00
AND<(310) T0 #5
AND<=(315) W2 &128
SET W0.00
MOV(021) #6 T0
'  串口反转，则读入下一个数据到发送位
@LD W0.00
%OR W0.00
OUT TR0
++(590) W2
LD TR0
LD P_Off
SFT(010) W21 W29


3、接收程序助记符

'  启动接收条件：没有接收时，遇到上升沿-停止接收条件：接收定时器到时-
LDNOT W1.01
@AND W1.00
OR W1.01
ANDNOT T0001
OUT W1.01
'  接收中，遇到串口信号反转，记录反转的时差，小于2t为0，大于2t为1
@LD W1.00
%OR W1.00
AND W1.01
OUT TR0
AND>=(325) T1 #3
RSET W1.08
LD TR0
AND<(310) T1 #3
SET W1.08
'  将收到的数据位移位进入接收缓存-每次开始接收时，要清缓存
LD W1.08
@LD W1.00
%OR W1.00
AND W1.01
@LD W1.01
SFT(010) W41 W48
'  开始接收时，开启接收定时器，每次遇到信号反转，重置定时器-发送信号最长为3t，所以定时5t，认为发送结束-
LD W1.01
@ANDNOT W1.00
%ANDNOT W1.00
TIMH(015) 0001 #5
'  接收完成，执行相应的指令要求
%LD W1.01
AND=(300) W46 #0101
AND=(300) W44 #0505
MOV(021) W43 D0
MOV(021) W42 @D0

写着玩，学习通讯原理。

我在工厂遇到过一个情况。有两台距离较远的PLC。其中一台小型PLC，有剩余IO输入输出点，没有扩展能力，没有通讯接口。有一台大型PLC，接触摸屏，现在想要通过触摸屏对小型PLC的一些计数值进行显示，并对小型PLC的一些参数进行设置。
此时，可以采用这种方法，进行一些通讯，完成这个功能。当时，我还找了一块废旧电路板，从上面拆了俩光电隔离器和电阻，做了光电隔离。

主要是玩。
不过大部分的参数设置场景，都不需要很高的速度。实时性要求很高的场景，这个是不适合的。