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1  引言
  
    PLC因为稳定可靠、结构紧凑、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面较广、较广泛的通用工业控制装置，成为现代工业自动化控制的主要支柱之一[1]。而单片机因为廉，使用灵活，功能多样，在自动化领域应用及其广泛，往往在一个控制系统中可能会出现单片机和PLC共存的情况，如果使二者互相联系，互相通信，具有非常重要的现实意义。

2  硬件以及通讯原理分析  
  
    西门子S7-200系列PLC拥有RS-485串行口，所以要使MCS51单片机与S7-PLC进行通讯，可以采用几种通讯方式。其中之一就是可以通过MCS-51的串行口与MAX485芯片相接，然后与S7-200 PLC的RS-485口进行通讯，其硬件连接如图1所示。
  
    S7-200 PLC是串行通讯方式较为丰富的小型PLC，支持多种通信协议，如点对点接口协议（PPI协议）、多点接口协议（MPI协议）和PROFIBUS协议以及自由通信协议等。其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备，使用起来非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。
  
    在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用户来控制，通过梯形图程序以及和单片机的汇编语言进行配合，来使用完成中断、字符接收中断、发送完成中断等，通信协议由用户完全控制。这时单片机处于主机状态，由单片机主动发送握手信号，PLC接到信号后被动反馈信息即可。

3  通信系统设计

3.1 通信协议设计
  
    定义根据经验和有关参考资料，定义协议结构和参数。
  
    （1）通信波特率为9.6kbps，无校验，8个数据位，1个可编程位，1位起始位，1位停止位。
  
    （2）定义通信协议的数据流结构的格式为起始码、命令码、元件首址、字节数、数据块、BCC校验码和结束码。
  
    ● 起始码：表示单片机与PLC开始发送数据，是数据流**个字符，告诉PLC开始进行通信了，可以用00H表示
    ● 命令码：表示单片机对PLC的各种操作：
      40H：读取目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；
    41H：修改目标元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的数据或状态；
    42H：强制目标单元为ON；
    43H：强制目标单元为OFF；
    ● 元件首址：表示PLC内部的元件类型以及寄存器的地址（但不能表示一个位地址）。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。00 00（H）：I寄存器区 01 00（H）：Q寄存器区。02 00（H）：M寄存器区 08 00（H）：V寄存器区；
    ● 字节数：从元件首地址起，读取或写入PLC元件的数据个数数据块：准备读取或者写入PLC的数据或状态；
    ● BCC校验码：在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，较简单的方法就是使用校验码。BCC校验码的方法就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去；同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的

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    ● 结束码：结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为FFH，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收针对该PLC的指令。

3.2 通信程序的实现
  
    （1）单片机端程序的实现。单片机在主程序中初始化，采用串行口工作方式3[2]，波特率为9.6kbps，采用单片机作为主机，向PLC进行呼叫，定期读取数据或者写入数据，

（2）PLC端程序流程图的实现。PLC端作为从机，采用梯形图或者STL编程，主要是先设置通讯协议，然后按照协议把采集到的数据进行处理，再发送给主机单片机，其具体的程序流程图如图3所示。

4  结束语
  
    本文利用单片机与PLC的串行通信方法，成功的应用于多个项目中，实际表明该方法简单可靠，，而且易于扩充经济实用的其它功能，如A/D、D/A等功能，取得了较好的社会效益和经济效益

一、概述

    据统计，在我国电网总负荷中，动力负荷占60%，其中异步同步电动机负荷又占总负荷的85%。因此，有效地利用电动机，改进其运行性能，根据需要控制电动机的转速，降低运行中的消耗，是节省电能的一个非常重要的手段。另外，风机、泵等类的电气设备约占全国总用量1/3之多。所以也成为节能的主要对象。这类机械均采用50Hz交流电动机驱动，用档板、阀门等方法实现物理量的控制，造成了大量的损耗。如果采用变频器控制各种电机转速，那么，电机所消耗的电能将大大降低，节电效果十分显著。

    基于PLC和变频器的恒压（或恒压变流量）供水技术，相对于传统的技术而言具有节能效益明显、控制和保护功能完善、可实现机组的软启动软停机、输入电压范围宽、电磁冲击小、泵机运行组合切换灵活方便等优越性，目前广泛应用于水厂送水泵站、二次加压站、工业锅炉给水、小区和高楼供水、其它工业供水等领域。

二、S7-200的特点

1．S7-200系列PLC的特点： 
是SIEMENS公司推出的一种小型PLC
（1）它结构紧凑
（2）扩展性良好
（3）指令功能强大
（4）价格低廉

2．S7-200PLC的产品：
（1）集成一定数字I/O点的CPU：CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM
（2）扩展模块：主要有
数字量扩展模块：EM221、EM222、EM223
模拟量扩展模块：EM231、EM 232、EM 235
通讯模块：EM277、EM241等
其它模块：特殊功能模块

    可以十分方便地组成不同规模的控制器。其控制规模可以从几点到几百点。S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。

3．S7-200的编程软件：STEP7-Micro/WIN32。该编程软件可以方便地在bbbbbbs环境下对PLC编程、调试、监控。使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200可以**地满足各种小规模控制系统的要求

三、全自动变频供水设备方框图

四、全自动变频供水设备PLC控制原理图

（一）、在这里需要控制3台泵，采用S7-200 CPU224的PLC 其

五、软件设计程序图

六、综述

    该系统逻辑控制采用PLC控制变频器实现调速恒压供水，使用方便，工作可靠，系统压力恒定，具有较好的控制效果。该系统采用变频器调节水泵转速，使系统实现了节能，节能效率可达40％左右，同时由于采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。系统采用闭环控制，参数**调波动范围小，偏差能及时进行控制。变频器的加速和减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，而且由于变频调速器具有十分灵敏的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了水泵运行的可靠性。综上所述，采用PLC和变频器为核心部件构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，为供水领域的技术革新，开辟了切实有效的途径。