１０４ 使用西门子￥７－３００ ＰＬＣ指针实现ＣＲＣ，￣６校验计算 使用西门子Ｓ７—３００ ＰＬＣ指针实现ＣＲＣ １ ６校验计算 Ｕｓｅ Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｓ７—３００ ＰＬＣ Ｐｏｉｎｔｅｒ ｔｏ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ＣＲＣ １ ６ Ｃｈｅｃｋｓｕｍ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 郭海洋 （南京西格曼自动化实业有限公司，江苏南京２１０００３） 摘 要 首先介绍了ＣＲＣ１６校验的移位算法，然后分析了西门子Ｓ７—３００ ＰＬＣ指针数据类型和ＡＮＹ数据类型的结构和用法， 并使用这两种数据类型实现了ＣＲＣ１６校验码的计算。 关键词：Ｓ７—３００，ＰＬＣ，指针，ＣＲＣ１６ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｈｉｆｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ＣＲＣ１６ ｃｈｅｃｋｓｕｍ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｕｓａｇｅ ｏｆ Ｓ７—３００ ＰＬＣ ｐｏｉｎｔｅｒ ｄａｔａ ｔｙｐｅ ａｎｄ ＡＮＹ ｄａｔａ ｔｙｐｅ．ｔｈｅｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＲＣ１６ ｃｈｅｃｋｓｕｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅｓｅ ｄａｔａ ｔｙｐｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓ７—３００，ＰＬＣ，Ｐｏｉｎｔｅｒ ＣＲＣ１６ 西门子Ｓ７—３００ ＰＬＣ与支持Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ协议的设备通 ３）判断当前ＣＲＣ值的最低位，最低位如果为１，则将ＣＲＣ 信，大多是通过串行通讯模块ＣＰ３４０或ＣＰ３４１完成的。西门子 提供了用于ＣＰ３４１串行通信模块的Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ主站和从站 软件，可实现Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ通讯。该软件需要和配套的硬件狗 一右移一位后再与１６进制数０ｘＡ００１异或，结果放于ＣＲＣ；最低 位如果为Ｏ，则只将ＣＲＣ右移一位。 ４）重复第３步，直到完成８次移位计算。 ５）指针所指字节如果不是报文最后一个字节，则指针继续 起使用，对于一些简单的Ｍｏｄｂｕｓ通信应用来说成本较高。 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ通信协议是一种开放的协议，可以通过普通的自 指向下一个字节，并从第２步循环，否则计算结束。 ２指针类型和ＡＮＹ类型 由口通信方式来实现，即直接使用ＣＰ３４０或ＣＰ３４１串行通信 模块提供的发送功能块ＦＢ８（Ｐ－ＳＮＤ＿ＲＫ）和接收功能块ＦＢ７ 上述ＣＲＣ１６校验码移位算法利用指针完成对报文所有字 节的循环计算，本文以Ｓ７—３００ ＰＬＣ为例，使用指针类型和 ＡＮＹ类型实现同样的算法。首先对Ｓ７—３ｏｏ的指针类型和ＡＮＹ 类型有个初步的了解。 ２．１指针类型 （Ｐ ＲＣＶ＿ＲＫ）实现Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ报文的收发控制。而直接使用 发送、接收功能块进行Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ通讯时，需要解决动态生 成ＣＲＣ１６校验码的问题，即在ＰＬＣ运行时根据不同的发送或 接收报文计算出相应的ＣＲＣ１６校验码，然后再与发送报文一 起发送、或与接收到的校验码进行比较。在Ｓ７—３００ ＰＬＣ中计 算ＣＲＣ１６校验码需要使用ＳＴＬ语句表编程，并了解指针类型 和ＡＮＹ类型的用法。 ２．１．１指针类型存储格式 指针类型占用６个字节的存储空间，其内容为指针所指寄 存器的描述信息，如图２所示。 ｛卜ｊ 】：； １ ＣＲＣ１６校验计算 ＣＲＣ１６校验有多种计算方法，我们以移位法为例，看一下 ＭｏｄＢｕｓ ＲＴＵ协议ＣＲＣ１６校验码的计算流程。 假设需要发送或接收的报 ｂ—Ｉ ｊ＂ ｊｉ ｘ－．１，１１，１… ，１ 文有ｎ个字节，我们可以把它 当作一个字节（或字符）数组。 ＣＲＣ１６校验的目的就是将字 节１到字节ｎ根据特定算法 计算出两个字节的校验码，然 １６攀制值 ≥裔存嚣粪 曩 －－璇氍 ｉ ｂ拳１ ６粕１ ｝ －％ 辕 糯 Ｑ ｉ 麓萎 辙 蜘灞 瓣ｌ８蛐８ ｉ Ｈ 鬟 位辞存警１ 嘲洲 萎一ＤＢｉ 囊 警两嘲 ∥ 蝌８５ ＤＩ穗 ＿蔓恻 ｉ０ 瓣ｌ静８６ Ｌ？ … ■嚣罐国 蔓强 蠹 ：图２ Ｓ７—３００指针类型存储格式 后再和报文作为一个整体发送 出去、或是与收到的校验码进 行比较判断。 ２，１．２使用指针类型 移位法计算ＣＲＣ１６校验 码的过程如下（流程图如图１）。 使用指针必须在语句表（ＳＴＬ）中编程，举例如下。 例１： ＯＰＮ ＤＢ１ Ｌ Ｐ＃ＤＢＸＯ ０ ＬＡＲ１ Ｌ Ｂ＃１６＃ＦＦ １）假定校验码存放于变量 ＣＲＣ（长度１６位）中，首先将 ＣＲＣ初始化为１６进制值 ０ｘＦＦＦＦ，指针指向报文首字节。 ２）将指针所指字节与ＣＲＣ ．■ －＋ Ｊ ／／打开数据块ＤＢ１ ／／指针指向字节０的位０ ／／将指针值装入地址寄存器ＡＲ１ Ｔ Ｂ【ＡＲ１】 Ｌ Ｗ＃１６＃ＦＦＦＦ ／／将１６进制值０ｘＦＦ送入ＤＢＢ０ ／／将１６进制值０ｘＦＦＦＦ送入 ＲＷ２ ／／将指针指向下～个字节 Ｔ Ｗ【ＡＲ１．Ｐ＃２ ０］ 图１ ＣＲＣ１６移位计算流程 ＋ＡＲ１ Ｐ＃１ ０ 值异或，结果仍存放于ＣＲＣ。 《工业控制计算机》２Ｏ１０年第２３卷第７期 例２： Ｌ Ｐ＃８ ７ ＬＡＲ１ １０５ 本例使用ＳＴＥＰ７软件在ＦＣ１中编程，其参数表如表１所示。 ／／／］￣载指针 ／／将指针值装入地址寄存器ＡＲ１ ＦＣ１程序清单如下： Ｌ Ｗ＃１６＃ＦＦＦＦ Ａ Ｉ【ＡＲ１．Ｐ＃０ ０】 Ｑ［ＡＲＩ，Ｐ＃１ １］ ＝／／取Ｉ８＿７状态（指针偏移Ｏ字节Ｏ位） ／／输出到Ｑ１０ ０（指针偏移１字节１位） Ｔ ＃ＣＲＣ ／／初始化ＣＲＣ ㈨ 如果要指向的数据不是数据块类型，或是数据块已通过 ＯＰＮ指令打开，那么只需要使用４个字节（双字）就可表示一个 Ｌ ＬＡＲ１ Ｐ＃｝｝ＭＳＧ＿ ｌ工 ／／取ＡＮＹ型数据ＭＳＧ的地址 ／／将地址装人ＡＲ１ Ｌ ５字节） Ｔ Ｗ［ＡＲ１，Ｐ＃４．０］／／获取数据块号（ＡＮＹ型数据的第４、 ＃ＤＢＮＯ —指针（图２中的字节２～字节５），下面的例子使用双字ＭＤ２存 储了指针的后４个字节： Ｌ Ｐ＃８ ７ Ｔ ＭＤ２ ／／加载指针 ／／将指针装入ＭＤ２ …一…… ～ Ｉ。 Ｌ Ｌ ０ Ａ ｌ【ＭＤ２】 Ｑ［ＭＤ２】 ＝／／取Ｍ８＿７状态 ／／输出到Ｑ８．７ ＜＞Ｉ ／／如果数据块号不为０ ＯＰＮ ＤＢ［＃ＤＢ—ＮＯ］ ／／则打开数据块 ２．２ ＡＮＹ类型 在Ｓ７—３００ ＰＬＣ中，ＡＮＹ类型也可以认为是一种指针，可 使用ＡＮＹ类型指向任意长度连续存放的数据。例如，需要计算 校验码的报文有２０个字节，连续存放在数据块ＤＢ１中，即 ＤＢ１．ＤＢＢ０－ＤＢ１．ＤＢＢ１９，那么，我们可以使用一个ＡＮＹ型指 针指向这２Ｏ个连续的字节： Ｐ＃ＤＢ１．ＤＢＸ０．０ ＢＹＴＥ ２０ 字 上式是ＡＮＹ类型的常量表达方法，在“Ｐ拌”后面加上数据的 节 起始位地址（ＤＢ１．ＤＢＸＯ．０），再加上类型（ＢＹＴＥ）和连续数量 Ｌ Ｌ Ａ Ｒ １ （２Ｏ）即可。ＡＮＹ类型占用１０个字节的存储空间，如图３所示。 Ｌ ｊ ｉ＇ｉＯ Ｅ Ｎ ，＼、： 』１＇Ｊ４ Ｊ １ Ｉ ｉ＇ｇ １６进截值薯蠹 骥翳 嘲ｅ蛐 位 ｂ霜Ｈ８ Ｉ２ 警节 ｂ削６粕３ 攀 扣＂８ＩＤ４ １￣１６＃０５－ －整数 Ｂ＃１６Ｌ￣０６ 取攀 聋，８ｊ６。７ 囊臻数 ｉ蝌１６＃０８誉 嚣豢数 １８进制值 镶鲷 ｊ 错８｛ 辆蒸寄存嚣 ＿ｆ￣１＆ｔ８２ 输ｊ＝ｌｊ 蠹器 嘲６粕３。 鬣寄存器 １８ ＿ 簸 骧 辫１ ６Ｉ髓 蛮谶 鹨袋 蜷１ ｝８６■ 局嚣数据 图３ ＡＮＹ类型存储格式 可以看出，ＡＮＹ类型和指针类型的后６个字节的存储方式是 相同的，即ＡＮＹ类型的字节４～字节９也可以作为指针值使用。 ３实现ＣＲＣ１６移位算法 了解￥７－３００ ＰＬＣ的指针类型和ＡＮＹ类型之后，就可以 使用这两种类型在ＳＴＬ语句表中实现ＣＲＣ１６校验码移位算 法，其中，ＡＮＹ类型用于表示连续存放的报文，指针用于依次指 向并处理报文中的每个字节。 表１ ＦＣ１参数表 ＭＳＧ 输入 ＡＮＹ 未计算ＣＲＣ的通讯报文 ＬＥＮ 蝓八 ＩＮＴ 参与ＣＲＣ计算的罕节数 ＣＲｃ＿ＯＵＴ ｆ嫡出 ＷＯＲＤ ｃＲｃ计算输出结果 ＣＲＣ ｌ临 女 Ｗ０ＲＤ ＣＲＣ计算中属结嶷 ＤＢＮＯ ¨１ 一一 ＷＯＲＤ 聂 芎 ～ ＬＯＯＰ１ＣＯＵＮＴ 临时变量 Ｗ０ＲＤ 卦循环计数 ＬＯＯＰ２ＣＯＵＮＴ ｉｌ￣ｎ，ｔ变量 ＷＯＲＤ 内循环计数 Ｌ Ｄ【ＡＲ１，Ｐ＃６．０］ ／／将ＡＮＹ型数据ＭＳＧ的后４个 ／／作为指针值装入ＡＲ１溅囊 甄鬻 ／／加载参与ＣＲＣ计算的字节长度 ＲＰＴ１：Ｔ ＃Ｌ０ＯＰ１—ＣＯＵＮＴ ／／送给外循环计数临时变量 ＬＯＯ １ Ｐ—ＣＯＵＮＴ Ｌ 群ＣＲＣ ／／装入ＣＲＣ初值 Ｌ Ｂ［ＡＲ１，Ｐ＃０．０］ ×ＯＷ ／／与指针指向的当前字节异或 Ｔ ＃ＣＲＣ Ｌ ８ ／／加载移位的位数 ＲＰＴ２：Ｔ ＃ＬＯＯＰ２～ＣＯＵＮＴ ／／送给内循环计数临时变量 Ｌ０ＯＰ２＿ＣＯＵＮＴ Ｌ ＃ＣＲＣ ＡＷ Ｗ＃ｔ６＃１ ／／将当前ＣＲＣ和１进行位逻辑“与”操作 Ｌ Ｗ＃１６＃０ ＝＝Ｉ ／／如结果为０（即ＣＲＣ最低位不为１） ＪＣ Ｂ００ ／／则跳转到标号ＢＯＯ Ｌ 样ＣＲＣ ＳＲＷ １ ／／将当前ＣＲＣ右移一位 Ｌ Ｗ＃１６＃Ａ００１ ＸＯＷ ／／与Ａ００１异或 Ｔ ＃ＣＲＣ ＪＵ Ｂ０１ ／／跳转到标号Ｂ０１ ＢＯＯ：Ｌ ＃ＣＲＣ ＳＲＷ １ ／／将当前ＣＲＣ右移一位 Ｔ ＃ＣＲＣ Ｂ０１：Ｌ ＃ＬＯＯＰ２一Ｃ０ＵＮＴ ／／装入内循环记数 ＬＯＯＰ ＲＰＴ２ ／／内循环记数减１，并执行下 一内循环ＲＰＴ２ ＋ＡＲ１ Ｐ＃１ ０ ／／指针指向ＭＳＧ的下一个字节 Ｌ 群ＬＯＯＰ１一ＣＯＵＮＴ ／／装入外循环记数 Ｌ０ＯＰ ＲＰＴ１ ／／外循环记数减１ 并执行下一外 循环ＲＰＴ１ ＯＵＴ：Ｌ 样ＣＲＣ 丁 ＃ＣＲＣ－ＯＵＴ ／／最终结果输出 ＦＣ１调用如图４所示。 图４调用ＦＣ１ （下转第１１５页） 誉 《工业控制计算机￣２０１０年第２３卷笫７期 １１５ Ａｌ１２个、ＡＯ１６个、ＤＯ９个。采用台湾盟立Ｆａｍａ的ＳＣ型 ＰＬＣ，它属于经济型的中型ＰＬＣ，内置以太网主站通讯功能，配 置１块ＳＣ一５０１／Ｅ ＣＰＵ模块，２块ＰＷＳ１０Ｃ电源模块，３块 水泵远程控制模式的选择、电位器调节变频器频率信号、上位机 调节变频器频率信号；输出信号包括频率信号输出显示、变频器 内部故障输出指示、变频器运行指示。 ２ｌ２ ＰＬＣ程序流程 ＰＬＣ程序主要解决变频控制时现场各泵的启停程序、切换 ＸＤＣ１０数字量输入模块、１块ＹＤＣ１０数字量输出模块、２块 ＡＤ０３１模拟量输入模块、１块ＤＡＯ３１模拟量输出模块、３块 ＨＳＣ１ １脉冲输入模块。 表１ ＰＬＣ的Ｉ／０点数表 ｔ ＾ ＃ ｉ ＾＾ ｛ ｉ ｉ ｌ Ｅ 程序、模拟量的处理和与触摸屏通信数据的处理功能等，ＰＬＣ总 体程序流程图如图４所示。当主控程序运行时，检测到温差不等 于触屏设定值之后，利用ＰＬＣ的ＰＩＤ调节使其在设定范围内， 实时调节变频器的运行频率，控制冷冻水泵、冷却水泵的转速， 满足系统负荷的需要。 （２）变频器的选用 在工程扩建和技术改造中选用变频装置的原则是，按照负 载类型选择性价比高的变频器。变频器的控制形式有压／频控 制、空间电压矢量控制、矢量控制、直接转矩控制，其中Ｖ／Ｆ控制 具有简单低廉、使用调试方便的特点，适用于各种水泵、风机，节 电率高。本系统选择罗克韦尔自动化旗下艾伦一布拉德利 ＰｏｗｅｒＦｌｅｘ４００高效率低成本变频器，它拥有众多内置特性，支 持变频器与控制系统之间的无缝连接。系统中５５ｋＷ冷冻水泵 各配一台２２Ｃ—Ｄ１０５Ａ１０３型的变频器，７５ｋＷ冷却水泵各配一 图４ ＰＬＣ程序流程图 台２２Ｃ—Ｄ１４２Ａ１０３型的变频器。变频器接线图如图３所示，输 ３结束语 入信号包括变频器运行的启停信号、水泵就地控制模式的选择、 中央空调节能改造工程采用ＰＬＣ和变频器对水泵进行变 频调速，消除了改造前电动机在起动及运转过程中的冲击电流 现象，避免了水锤现象，并有效延长电动机、接触器等的使用寿 ２８ 控制Ｆ＝Ｉ二 ＝ 回 匿 命。现场调试和运行结果表明，基于ＰＬＣ和变频器的中央空调 节能改造控制系统的节能效果显著，年节能率达到４０％左右， ＳＡ１ 产生了良好的经济效益。 ＿。ｉ停鼍程 、，ｖ、，Ｆ 匿 十 ｉ ｊ 一（Ｐ０ｍｒＦｌｅｘ４ｏｏ） 参考文献 圈 匿 ［１］何青中央空调常用数据速查手册［Ｍ］北京：机械工业出版社，２００５ ［２］蔡增基．流体力学泵与风机［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００９ ［３］陈建东中央空调系统水泵变频节能技术的应用分析［Ｊ］制冷技术， 卫 ２００６（４）：１２—１５ ［４］李良仁．变频调速技术与应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４ ［５］龚志远．冷水机组控制系统改造［Ｊ］电机与控制应用，２００９（５）：５８－ ６０ 图３变频器接线图 ［收稿Ｅｌ期：２０１０．６．１］ …………～一一………一～～………】……一…】………，…，…】…’…】 （上接第１０５页） 参考文献 ４结束语 ［１］Ｍｏｄｉｃｏｎ Ｍｏｄｂｕｓ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｕｉｄｅ［Ｋ］Ｍｏｄｉｃｏｎ公司， Ｓ７—３００ ＰＬＣ的指针类型、ＡＮＹ类型功能非常灵活，在复 １９９６ 杂的数据运算中发挥了很大作用。刚开始接触这两种类型时，可 ［２］用于Ｓ７—３００和Ｓ７—４００的语句表（ＳＴＬ）编程参考手册［Ｋ］．西门子 能会感到没有常规数据类型那样容易理解，但是只要深入了解 公司，２００４ 它们在ＰＬＣ寄存器中的存储格式，并通过一些实例进行熟悉， ［３］ＳＴＥＰ７ Ｖ５．４软件在线帮助［Ｋ］ 很快就能体会到它们的强大功能。 ［收稿日期：２０１０．４．４］