1技術方案
1．1傳統通訊方式
S7-300PLC採用CP341進行資料通訊，CP341應用最多的是ModbusＲTU通訊方式。ModbusＲTU通訊協議採取主從模式:由主站發出資料操作請求，從站進行響應。整個網路可以有多個從站，但是必須有且只有一個主站。若主站不發出資料操作請求，則所有從站保持靜默狀態。PLC在ModbusＲTU模式中一般作為從站響應上游的DCS主站請求。為保證FTO系統現場控制盤內的PLC與DCS主站通訊成功，首先要確定從站能辨識主站的查詢請求，其次要保證從站響應主站的報文格式正確，應符合Mod-busＲTU標準格式。
1．2程式結構流程
在FTO系統的就地PLC與DCS主站通訊中，採用軟體結構化程式設計模擬傳統的硬體通訊模組固化的程式流程，主要的程式模組有:OB1———主程式，程式組織塊，用於啟用主程式;OB80———程式組織塊，用於報告系統執行錯誤號;OB121、OB122———程式組織塊，用於程式容錯處理，防止PLC宕機;FB7———子程式，程式功能塊，用於從匯流排上接收主機的請求資料;FB8———子程式，程式功能塊，用於把從站資料傳送到匯流排上，以響應主機的請求;FB9———子程式，ＲTUSLAVE通訊主程式。
1．3具體實現
程式組織塊OB80、OB121、OB122可直接從Step7中呼叫。CP341用功能塊FB7“P_ＲCV_ＲK”和FB8“P_SND_ＲK”分別從通訊匯流排上接收和傳送通訊資料。在本通訊程式中被主程式FB9呼叫。FB9是ＲTUSLAVE通訊主程式，用於執行中的程式流程，由其呼叫FB7、FB8、FC10和FC12。起始時，FB9呼叫FB7從匯流排上接收主站請求的報文，通過解析報文的第一位元組內容(從站地址)，判斷地址是否與本從站一致，若不一致則直接丟棄此報文，繼續監測匯流排資料;若報文請求地址與本從站地址一致，則呼叫FC12子程式對報文進行CＲC16校驗，若校驗失敗則說明報文有誤，直接丟棄報文;若校驗通過，則繼續解析此報文請求的第二位元組(功能碼)，按功能碼的請求分別轉到對應的程式段執行;執行相應的請求功能後，呼叫FC10進行資料移動整理，並再次呼叫FC12對響應後的資料進行校驗，並將校驗碼附加到響應資料的最後兩個位元組作為響應報文，呼叫FB8傳送到匯流排供主機接收。通訊程式的容錯機制採用CＲC16校驗。CＲC16校驗程式由於要對通訊的所有資料進行逐一位元組的運算，因此極其耗費CPU運算資源，經實驗，採用PLC內建硬體模組處理的通訊資料量達到256Byte後CPU運算時間大於掃描週期時間的概率大為增加，容易導致通訊錯誤和CPU宕機。為了不使計算時間超出PLC的最大允許掃描時間，筆者設計將計算一串資料的CＲC16校驗碼任務分散到各PLC週期中去。具體做法是:每個掃描週期只進行一個位元組的通訊資料CＲC16校驗計算，一串通訊資料則依位元組數分散到多個週期去做，設定一個全域性變數儲存當前的CＲC16檢驗碼值，每個週期在當前CＲC16校驗碼值的基礎上繼續下一個位元組的計算，得到新的CＲC16校驗碼值，當一串資料全部計算完畢後，當前CＲC16校驗碼值即最終值。CＲC16單個位元組校驗程式設計的具體實現步驟如下:
a．設定CＲC暫存器，並給其賦值FFFF(hex);
b．將待校驗資料(起始位、停止位不參加計算)的第一個位元組與16位CＲC暫存器的低8位進行異或，並把結果存入CＲC暫存器;
c．CＲC暫存器向右移一位，MSB補零，移出並檢查LSB;
d．如果LSB為0則重複c，若LSB為1就把CＲC暫存器與A001H相異或;
e．重複c與d直到8次移位全部完成，此時該位元組資料處理完畢;
f．重複b～e直到所有資料全部處理完成;
g．最終CＲC暫存器的'內容即為CＲC值。FB9、FC10和FC12是通訊程式核心，也是此方法的主要原始碼內容。此程式程式碼實現的ModbusＲTU支援的功能碼為01、02、03、04、05、06、15和16。
2應用結果
FTO系統中數字量為298點，模擬量為163點，單迴路8個，複雜控制迴路4個。為保證PLC的執行實時性，設定其極限迴圈掃描時間為150ms。對3種通訊方式進行對比，軟體單次掃描迴圈方式是將通訊過程中計算量最大的CＲC校驗計算在一個掃描週期內執行，執行時間為198ms，遠超出了PLC極限迴圈掃描時間，引起CPU停機;採用傳統的硬體通訊模組時，掃描時間為142ms，比較接近150ms的極限，若考慮到模擬量控制迴路執行時間的不確定性，則複雜工況下，也存在導致CPU停機的風險;利用多個掃描週期來計算CＲC校驗碼值的方式，每次迴圈只要89ms，保證了CPU迴圈掃描時間的足夠裕量，有利於系統穩定可靠執行。從通訊成本投入看，尤其是對中小型PLC系統，軟體多次掃描迴圈方法是經濟的。
3結束語
FTO系統執行至今，迴路顯示、控制和通訊資料的交換一直穩定、可靠，達到了預期目的。應用結果表明，該方法提高了PLC處理大量通訊資料時的執行可靠性，保證了FTO系統的可靠執行，同時節省了購置PLC通訊硬體的高額成本，應用前景廣闊。