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前言#xff0c;先来说一下为什么会有这么一个奇怪的应用。在一个自动化系统改造升级项目中#xff0c;甲方要求把消防的画面加到他们的后台上。…本文由艺捷自动化编写艺捷自动化旗下产品有艺捷自动化网站和易为二维码说明书小程序微信
前言先来说一下为什么会有这么一个奇怪的应用。在一个自动化系统改造升级项目中甲方要求把消防的画面加到他们的后台上。他们的后台用的亚控的KingSCADA组态软件。但是把消防的数据做到后台电脑上何其难也因为这是一个跨行业的应用了人家消防有消防的一套通讯系统跟你工控自动化是不兼容的。我研究消防系统485总线通讯协议确定了用西门子200 SMART PLC来监听消防系统485总线的方案。所能获取的数据也很有限只能获取实时发生的火灾信息。具体来说当消防主机的485总线上接有火灾显示盘的时候有火灾报警的时候消防主机会向火灾显示盘发送火灾报警信息这时候PLC监听到这一部分数据提取出来最后反馈到后台电脑上。要搞懂这些程序要有熟练的西门子200 SMART编程技术。也许您也碰到了这样奇葩的要求这些资料就有很大的参考价值。下面就具体讲解一下实现的步骤并提供所有资料和完整的PLC程序。
首先先讲一下接线吧。首先来看消防主机的485通讯接线 看到485显示盘A/B端子了吗这上面的两根线是485通讯线接到火灾显示盘上。再来看看火灾显示盘的接线 看到了吗这就是火灾显示盘本来这个是要装在走廊上的我们只用它的通讯功能所以就放到柜子里了。这个火灾显示盘是要根据消防主机的型号来配套的要联系消防厂家看看配哪个型号的火灾显示盘。看到那两根并排的红线和两根蓝线了吗就是485通讯线一端去消防主机一端去PLC的通讯。再来看看PLC那边的接线吧 看到PLC上的SB COM01扩展板了吗那上面接的红线和蓝线就是从火灾显示盘过来的485通讯线。这样就构建了一个485通讯总线接线完毕。下面来讲一下消防系统的485总线通讯协议吧。
那么现在开始讲485总线通讯协议。这份通讯协议是公司花了大价钱从消防厂家买来的由于人家说是绝密文档我没法给大家发布出来。但是为了讲清楚后面的程序则必须要讲这个协议要用的部分内容。我把所有要用到的协议内容一次性的在这里讲出来后面看程序的时候可以返回来仔细看。这个协议是一个消防系统485总线通讯协议适用于其9000消防系统。我不清楚各个消防厂家的协议是不是一样的假设你要做类似的监听通讯则必须要从消防厂家那里获得其通讯协议没有协议一切白费。下面就是协议的部分内容。
概述在我做的这个系统里火灾报警控制器做为主机火灾显示盘做为从机。而PLC呢只是一个监听者。
物理链路协议起始位1位数据位8位校验位1位偶校验停止位1位波特率9600.
数据包传输协议。在数据包传输协议中需要使用几个特征字符用于包的完整传输具体如下SYN(0XAA)同步字符连续两个以上的同步字符认为是一个数据包开始EOT(0XAF)结束字符出现结束字符认为数据包数据结束DLE(0XA0)转义字符当数据中出现同步字符结束字符和转移字符时为了让这些字符做为普通数据处理就在前面加一个转义字符。我后面的程序中还真用到了转移字符是在处理中文的报警地址的时候用到的。
连接层传输协议必须遵循以下通讯机制
1. 对于发送方的每一个数据包接收方根据接收的数据必须向发送方发送响应数据包接收确认或接收非确认。
2. 对于多包数据传输其数据发送有效包号从1开始。数据包号为0的ACK将触发实际多包数据的发送传输过程。发送PKG_NO号SOH包数据接收方响应PKG_NO号ACK发送方收到PKG_NO号ACK发送方发送PKG_NO1号包数据。
3. 当接收方检测到数据出错时向发送方发送非确认NAK数据包。
4. 发送方发送完一个数据包后在20ms 后没有收到接收方的确认或非确认信号重发此数据包重发次数为3。
5. 为了启动数据发送过程发送方首先发送ENQ 数据包等待接收发方发送PGK_NO0的ACK 确认包发送方在收到PKG_NO0的ACK 确认包后进入SOH数据包发送状态。
下表为连接层所用特征字符以及相应的通讯帧格式。 通讯帧含义 特征字符 通讯帧格式 数据 0xE0 (SOH) SOH SRCADDR DESTADDR PKG_NO LEN TYPE DATA 广播数据 0xBB (BCSOH) BCSOH SRCADDR 0 DESTADDR 0 CMD_NO DATA 退出 0xE1 (EXT) EXT SRCADDR DESTADDR 接收确认 0xE2 (ACK) ACK SRCADDR DESTADDR PKG_NO 接收非确认 0xE4 (NAK) NAK SRCADDR DESTADDR 结束 0xE8 (NUL) NUL SRCADDR DESTADDR 结束确认 0xE9 (NULACK) NULACK SRCADDR DESTADDR 查询 0xE7 (ENQ) ENQ SRCADDR DESTADDR 握手 0xD0 (SAK) SAK SRCADDR DESTADDR 握手确认 0xDF (SAKED) SAKED SRCADDR DESTADDR TYPE 连接 0xF1 (LINK) LINK SRCADDR DESTADDR 连接确认 0xF4 (LINKED) LINKED SRCADDR DESTADDR 终止连接 0xF2 (UNLINK) UNLINK SRCADDR DESTADDR 终止连接确认 0xF8 (UNLINKED) UNLINKED SRCADDR DESTADDR
大家看到了吗主机和从机之间的通讯要经过一套发送应答机制。
连接层通讯状态描述地址主机地址为00从机地址为1-99.
握手信号和从机在线检测机制当主机向从机发送握手数据包后在规定的时间间隔内没有收到从机的应答信号就认为此次连接失败不再进行重发直接对下一个从机发送握手信号。
应用数据的传输应用数据的传输需要依靠SOH和BCSOH通讯帧来完成。BCSOH用于广播、复位和消声等系统消息。SOH用于传输火警/反馈信息配置信息等实际数据。
握手和握手确认报警主机为了判断火灾显示盘和火灾显示盘扩容箱否在线通讯是否畅通。报警主机会向从机轮询逐个握手从机收到本地址的握手命令后在40ms内向主机发送握手确认命令否则报警主机会报该地址从机通讯故障。后面的程序中以前用到过这个数据后来不用了用处不大。
【实例说明】
主机发送握手命令AA AA AA AA D0 00 1E AF CE
从机响应握手确认AA AA AA AA DF 1E 00 TYPE AF C1
握手命令解析 编号 数据 说明 备注 ① AA AA AA AA 同步字符 D0 握手命令/DF 握手确认 ② D0 特征字符 ③ 00 发送源地址 报警主机地址号00例子中从机为0x1E 即30。 ④ 1E 发送目的地址 ⑤ AF 结束字符 ⑥ CE 数据校验 校验和
广播命令广播命令有三条复位命令、消音命令和时间同步命令。从机收到广播命令后不用向主机发送应答数据。复位命令控制器复位时控制器在485 总线上发送复位命令。消音命令控制器进入本机消音状态向485 从机设备发送消音命令。时间同步控制器每10分钟向从机广播时间数据。后面的程序用到了这部分内容具体是用到了广播时间同步命令。
【实例说明】
主机发送广播复位命令AA AA AA AA BB 00 00 00 AF BB
主机发送广播消音命令AA AA AA AA BB 00 00 01 AF BA
主机发送广播时间同步命令AA AA AA AA BB 00 00 0E 11 01 25 15 02 13 AF 84
广播命令解析 编号 数据 说明 备注 ① AA AA AA AA 同步字符 ② BB 特征字符 广播命令 ③ 00 发送源地址 ④ 00 发送目的地址 广播命令目的地址为00 ⑤ 00 数据类型 00 复位/01 消音/0E 时间同步 ⑥ 11 01 25 15 02 13 时间数据11 年01 月25 日15 时02 分13 秒 日期和时间数据为BCD 码复位和消音命令时位置⑥无时间数据。 ⑦ AF 结束字符 ⑧ 84 数据校验
火警等信息传输流程主机向从机下发一条火警信息需要连续发送7帧数据(配置列别发送最多需要20帧其它类型信息传递一般小于7帧)从机需要对每帧数据应答共14帧数据。
火警信息传输实例说明
步骤1主—从主机向从机发送连接命令AA AA AA AA F1 00 1E AF EF 。
步骤2从—主从机发给主机发送连接确认命令: AA AA AA AA F4 1E 00 00 AF EA 。
步骤3主—从主机向从机发送查询命令AA AA AA AA E7 00 1E AF F9 。
步骤4从—主从机发给主机接收确认命令AA AA AA AA E2 1E 00 00 AF FC
步骤5主—从主机向从机发送第一包火警数据
AA AA AA AA E0 00 1E 01 23 20 02 01 01 00 39 39 0B 01 01 01 39 30 31 C7 F8 30 31 B2 E3 30 35 37 BA C5 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 AF EF 。
第1包火警数据解析这里是后面程序要用的只不过实际的数据比这个多第1包数据扩大到年月日数据处 编号 数据 说明 备注 ① AA AA AA AA 同步字符 ② E0 特征字符 0xE0 发送数据 ③ 00 发送源地址 ④ 1E 发送目的地址 ⑤ 01 包号 0x01 第一包数据 0x02 第二包数据 ⑥ 23 数据长度 0x23 即35 个字节 ⑦ 20 数据类型 0x20 火警或反馈 0x40 故障 0x24 模块的启动或停止 0x50 主机状态 ⑧ 02 主类型 0x02 火警和反馈数据 0x05 故障数据 0x04 启动或停止 ⑨ 01 从类型 0x01 火警反馈发生 0x81 火警反馈消失 详细参考《系统SOH 命令号列表》 ⑩ 01 主机号 11 00 接口板和回路号 0x00 表示第一个回路 12 39 设备地址号 回路中0x39 号地址报火警扩展到2 字节 13 39 设备的生产类型 14 0B 设备类型 15 01 区号 16 01 栋号 17 01 层号 18 39 房号 19 位置描述 20 AF 结束字符 21 EF 数据校验
步骤6从—主从机发给主机接收确认命令AA AA AA AA E2 1E 00 01 AF FD 。
步骤7主—从主机向从机发送第二包火警数据:AA AA AA AA E0 00 1E 02 23 20 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 11 01 25 15 02 00 00 CA D6 B1 A8 00 00 00 00 00 00 AF D8 。
第2包数据解析这是后面程序要用到的实际数据比这个少只有时分秒及后面的数据 编号 数据 说明 备注 ① AA AA AA AA 同步字符 ② E0 特征字符 0xE0 发送数据 ③ 00 发送源地址 ④ 1E 发送目的地址 ⑤ 02 包号 0x01 第一包数据 0x02 第二包数据 ⑥ 23 数据长度 0x23 即35 个字节 ⑦ 20 数据类型 ⑧ 位置信息描述 ⑨ 11 年 ⑩ 01 月 11 25 日 12 15 时 13 02 分 14 00 秒 15 00 隔离标志 16 设备类型描述 17 AF 结束字符 18 D8 数据校验
步骤8从—主从机对第二包数据的应答AA AA AA AA E2 1E 00 02 AF FE。
步骤9主—从主机发送数据传输结束命令AA AA AA AA E8 00 1E AF F6。
步骤10从—主从机应答结束确认AA AA AA AA E9 1E 00 00 AF F7。
步骤11主—从主机发送接收确认AA AA AA AA E2 00 1E AF FC。
步骤12从—主从机发送退出AA AA AA AA E1 1E 00 00 AF FF。
步骤13主—从主机发送终止连接AA AA AA AA F2 00 1E AF EC。
步骤14从—主从机应答终止连接确认AA AA AA AA F8 1E 00 00 AF E6。
有效数据详细描述火警或反馈信息有效数据详细描述把2个火警数据包的数据合起来就能得到这个数据后面的程序用到了这里的资料 命令号 字段域 字段含义描述 含义描述 0x20 ucLength 1 长度71 火警或反馈 下同 ucStruMasterType 1 主类型0x02 下同 ucStruSlaverType 1 从类型0x01:火警反馈发生0x81:火警反馈消失 ucHostNO 1 主机号从1 开始 ucIOB_LoopNO 1 接口板和回路号(IOBNO-1)*2LOOPNO ucAddrNO 2 设备地址号高字节为地址的低位低字节为地址的高位 ucMakeType 1 生产类型 ucEquipmentType 1 设备类型用于联动详细描述见后 ucZoneNO 1 区号从0 开始0-19 ucBuildingNO 1 栋号从0 开始0-19 ucFloorNO 1 层号0-199 为1-200 层0xFF-0xF6 为-1 至-10 层 ucRoomNO 1 房号0-255 aucPlaceDesc 41 位置描述长度为41以0 结尾的字符串 ucYear 1 年两位BCD 码 ucMonth 1 月两位BCD 码 cDay 1 日两位BCD 码 ucHour 1 时两位BCD 码 ucMinute 1 分两位BCD 码 ucSecond 1 秒两位BCD 码 ucIsolateFlag 1 隔离标志0未隔离1 隔离 aucEqpDesc 11 设备类型描述长度为11以0 结尾的字符串 怎么样这个协议啰嗦吗。后面还有各种数据详细描述和有关火灾显示盘扩容箱的通讯协议由于后面的程序没有用到就不罗列出来了。通讯协议的讲解就到此为止。
看到协议的内容估计大家头都大了吧。没事下面我会结合实际的程序给大家分解开一步步讲解。要搞懂这个程序大家一定要投入一些时间踏踏实实把程序看完。程序可能比较多我没法一一在这里展示出来。我也不可能把每一条指令的作用给大家讲清楚我只能说说这一段的程序执行的是什么功能。程序的基本逻辑就是监听485通讯线上的通讯帧分析这些数据获取对我们有用的数据。我打算按照程序的实际工作流程来讲解而不是按照程序段的顺序来讲解这样大家更容易理解。前面的指令我可能讲的仔细点后面就讲主要的功能和特别需要注意的地方因为内容实在太多大家也不希望我长篇大论。
首先在主程序中调用消防通讯子程序。
消防通讯子程序第1段 这一段程序的功能是设置自由口通讯参数连接中断处理程序数据区清零打开接收指令。SMB130设置为16#49的意思是,偶校验,每个字符8位,波特率9600,自由端口模式。SMB187设置为16#94的意思是,启用接收消息功能,忽略起始字符,忽略结束字符,使用空闲线,字符间定时器,使用定时器超时,忽略断开条件。SMW190设置为2意思是空闲线时间2ms。设置SMW192为2意思是定时器超时值2ms,由于主从机之间帧响应太快,所以减少时间为2ms.虽然设置的这么短但还是可能会漏掉火警数据的第二个包。SMB194设置接收最大字符数99。将端口1接收消息完成24事件连接到中断处理24子程序上。开中断。中断计数为0。这个变量用来检测是否成功进入了中断处理程序。对接收区清零。启动第1次接收指令。
中断处理24子程序第5段和第8段 首先来讲一个问题由于消防主机和火灾显示盘之间的数据帧交互太快火警数据需要由两个数据帧来完成第2个火警数据帧有时会抓取不到。我这里使用了各种方法来缩短中断处理程序的时间但效果不明显。即使用了跳转指令,也不能完全抓取第2包10次里有1-2次抓不到。第5段程序接收到确认命令后跳转。为什么这里要跳转呢因为16#E2是接收确认的意思是火灾显示盘发给消防主机的应答信息对我们没用。我们只截取消防主机发给火灾显示盘的信息所以为了减少中断处理时间我们直接跳转越过下面的程序段。虽然我采用了这种技巧但是效果并不明显还是前面说的有时候第2个火警数据包会抓取不到。后面我采用了伪造第2个火警数据包的方法到了那个地方我还会讲。第8段就是跳转的标签如果条件成立就跳转到这里越过第6段和第7段。 如何用PLC监听消防系统485总线通讯获取火灾报警数据_艺捷自动化
