200SMART如何轮询两台V90伺服？

Question

在使用S7-200 SMART PLC通过Modbus RTU协议轮询两台V90伺服时，常见问题是如何正确配置通信参数与轮询时序以避免数据冲突或超时？当两台V90伺服采用RS485总线连接（一主多从）时，若PLC未合理设置Modbus轮询间隔时间、伺服站地址分配不当或响应时间不匹配，易导致通信中断、指令丢失或伺服无法响应。此外，200SMART的自由口模式下需手动管理轮询逻辑，如何通过定时器控制轮询周期、确保每条指令完整收发，是实现稳定通信的关键技术难点。

Answer 1

1. Modbus RTU通信基础与S7-200 SMART的自由口模式

S7-200 SMART PLC通过自由口（Freeport）模式支持Modbus RTU协议，允许用户自定义串行通信逻辑。在该模式下，PLC作为主站，通过RS485总线轮询多个从站设备（如西门子V90伺服驱动器），实现控制与状态反馈。

Modbus RTU采用主从架构，通信基于帧结构：地址域、功能码、数据域和CRC校验。每条指令必须完整发送并等待响应，否则将导致超时或冲突。

常见问题包括：

• 未设置正确的波特率、数据位、停止位或校验方式
• 两台V90伺服的站地址重复或配置错误
• 轮询周期过短，未留足从站响应时间
• 未处理接收中断或发送完成标志

2. 通信参数配置关键点分析

为确保稳定通信，需在PLC与V90伺服间统一以下参数：

参数	推荐值	说明
波特率	19200 或 38400	V90默认常为19200，需匹配
数据位	8	标准RTU格式
停止位	1	多数情况使用1位
校验	偶校验 (Even)	V90出厂常设为E
从站地址	1 和 2	每台V90需独立地址
响应超时	100~200ms	依据网络延迟设定
静默间隔	≥3.5字符时间	帧间最小间隔
最大重试次数	1~3次	避免无限阻塞
轮询间隔	≥50ms/站	防止总线拥堵
电缆长度	≤1000米	受RS485电气限制

3. 轮询时序设计与定时器控制策略

由于S7-200 SMART无内置Modbus主站指令库（不同于S7-1200），必须通过定时器+状态机方式手动实现轮询逻辑。

推荐使用T37（100ms分辨率）或T32（10ms）作为轮询节拍源，结合顺序控制继电器（SCR）或步进逻辑管理当前目标从站。

// 示例：轮询状态机片段（STL语言示意）
LD SM0.0
TON T37, +50    // 每50ms触发一次状态转移
LD T37
= M0.0         // 标志位启动新轮询周期

// 状态选择
LD M0.0
AN M10.0       // 当前非忙状态
JMP START_POLLING

START_POLLING:
    LD M10.1
    JMP SEND_TO_SLAVE1
    LD M10.2
    JMP SEND_TO_SLAVE2
    // 默认发往Slave1
    SET M10.1
    JMP SEND_TO_SLAVE1
    

4. 数据完整性保障机制

为防止指令丢失或响应错乱，应实施以下措施：

1. 发送前清空接收缓冲区（SM30.1置位再复位）
2. 使用XMT指令发送后，立即启动超时定时器（如T38）
3. 通过RCVDONE中断（SMB86）判断是否接收到完整帧
4. 验证响应帧中的从站地址与原请求一致
5. 检查CRC校验是否正确（可借助VB脚本或查表法）
6. 若超时或校验失败，记录错误并尝试重发（最多3次）
7. 每次轮询仅处理一个从站，避免并发访问
8. 使用全局互斥标志（如M10.0 = BUSY）锁定通信资源

5. RS485总线连接与硬件注意事项

物理层稳定性直接影响通信质量。典型接线如下：

• PLC端口：Port0 → RS485转接模块（如EM DP01）
• 总线拓扑：手拉手串联，禁止星型连接
• 终端电阻：在最远端两个节点间接入120Ω电阻
• 屏蔽接地：单点接地，避免地环流
• 电源隔离：建议使用隔离型RS485收发器

错误的布线可能导致信号反射、共模干扰或通信丢包。

6. 通信状态监控与故障诊断流程图

构建可视化诊断逻辑有助于快速定位问题。以下是基于PLC逻辑的状态流转图：

graph TD
            A[开始轮询] --> B{总线空闲?}
            B -- 是 --> C[选择下一从站]
            B -- 否 --> D[等待超时或完成]
            C --> E[构建Modbus请求帧]
            E --> F[XMT发送指令]
            F --> G[启动响应定时器]
            G --> H{收到RcvDone?}
            H -- 是 --> I[校验CRC与地址]
            H -- 否 --> J{超时?}
            J -- 是 --> K[标记通信失败, 尝试重试]
            J -- 否 --> G
            I -- 正确 --> L[解析数据, 更新状态]
            I -- 错误 --> M[丢弃帧, 记录错误]
            L --> N[切换至下一从站]
            M --> N
            N --> O[延时50ms]
            O --> A

7. 高级优化建议与长期运行稳定性提升

针对工业现场复杂电磁环境，建议采取以下增强措施：

• 动态调整轮询周期：根据伺服负载状态自动延长间隔
• 增加通信健康检测：定期读取V90的设备状态字（如r0026）
• 建立通信日志：用V存储区记录最近N次通信结果
• 实现优先级调度：紧急命令（如急停）可打断常规轮询
• 使用看门狗机制：监测通信是否长时间无响应
• 固件一致性检查：确保所有V90版本兼容同一Modbus映射表
• 预留调试接口：可通过HMI实时查看各从站响应时间