關(guān)鍵詞：PPI協(xié)議、PLC通訊、數(shù)據(jù)采集
1、前言
西門子S7-200系列可編程控制器（PLC）是控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣的小型PLC之一，它支持兩種與計(jì)算機(jī)通信方式:自由端口，PPI方式使用自由口方式進(jìn)行編程時(shí)，必須定義自己的通訊協(xié)議，在上位機(jī)和PLC中都要編寫(xiě)數(shù)據(jù)通信程序，占用PLC的內(nèi)存。使用PPI協(xié)議進(jìn)行通信時(shí)，PLC可以不用編程，而且可讀寫(xiě)所有數(shù)據(jù)區(qū)，快捷方便。但是西門子公司沒(méi)有公布PPI協(xié)議的格式。用戶如果想使用PPI協(xié)議，必須購(gòu)買西門子的協(xié)議模塊或其它廠家的組態(tài)軟件。只對(duì)于一些小型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)成本比較高，若只應(yīng)用幾個(gè)數(shù)據(jù)，就購(gòu)買一套軟件，實(shí)在是浪費(fèi)。利用S7-200內(nèi)置的PPI協(xié)議，開(kāi)發(fā)自己的控制或采集系統(tǒng)不愧是一個(gè)捷徑。
2、部分PPI協(xié)議格式
SD:（Start Delimiter)開(kāi)始定界符(68H)
LE:（Length）報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
LER:（Repeated Length）重復(fù)報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（從DA到DU）
SD: (Start Delimiter)開(kāi)始定界符(68H)
SA:（Source Address）數(shù)據(jù)源站地址
DA:（Destination Address）數(shù)據(jù)目標(biāo)站地址
FC:（Function Code）功能碼
DSAP:（Destination Service Access Point）目的服務(wù)存取點(diǎn)
SSAP:（Source Service Access Point）源服務(wù)存取點(diǎn)
DU:（Data Unit）數(shù)據(jù)單元
FCS：校驗(yàn)碼（從DA到DU數(shù)據(jù)和）
ED：（End Code）結(jié)束碼（16H）
3、通訊過(guò)程
從計(jì)算機(jī)上的COM口通過(guò)一條PC/PPI編程電纜連到PLC的編程口上（最小的系統(tǒng)要求），計(jì)算機(jī)（為主，地址為00）與PLC（為從，地址為02）采用主從方式通訊，具體過(guò)程如下圖所示，一次讀寫(xiě)操作的步驟包括：（1）首先主機(jī)(計(jì)算機(jī))發(fā)出讀寫(xiě)命令，（2）從機(jī)（PLC）作出接收正確的響應(yīng)（E5），（3）主機(jī)接到此響應(yīng)則發(fā)出確認(rèn)指令（10 02 00 5C 5E 16），（4）PLC回應(yīng)給上位機(jī)數(shù)據(jù)。這樣收發(fā)兩次數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。
4、讀寫(xiě)指令實(shí)例
4.1讀指令實(shí)例
對(duì)于一次讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，讀命令都是33個(gè)字節(jié)。前面的0—21字節(jié)是相同的，SA=00，DA=02(PLC缺省地址)，如果有多個(gè)站，DA要改成相應(yīng)的站號(hào)。讀命令中從DA到DU的長(zhǎng)度為1B即27個(gè)字節(jié)。從22字節(jié)開(kāi)始根據(jù)讀取數(shù)據(jù)的類型、位置不同而不同。 下表是讀不同存儲(chǔ)器命令的Byte22—32。
讀命令的Byte22-32
實(shí)際輸出指令：讀VB100，Byte28-30 為100*8=&H0320
68 1B 1B 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 0 4 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 8B 16
4.2 寫(xiě)指令實(shí)例：
一次寫(xiě)一個(gè)類型的數(shù)據(jù)V100，寫(xiě)V區(qū)地址 Byte28-30 為100*8=&H0320
寫(xiě)VB100(16)：
68 20 20 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 5 5 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 8 10 B9 16
寫(xiě)VW100(16)：
68 21 21 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 6 5 1 12 A 10 4 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 10 0 10 B9 16
寫(xiě)VD100(16)：
68 23 23 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 8 5 1 12 A 10 6 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 20 0 0 0 10 B9 16
Byte 22-- Byte 30 寫(xiě)入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、存儲(chǔ)器類型、存儲(chǔ)器偏移量與讀命令相同。Byte 35-38 寫(xiě)入數(shù)據(jù)的位數(shù)。
5、應(yīng)用實(shí)例
在鋼管制造行業(yè)，水壓靜載試驗(yàn)機(jī)（簡(jiǎn)稱水壓機(jī)）是必備的檢驗(yàn)和試驗(yàn)設(shè)備。因?yàn)槊绹?guó)石油協(xié)會(huì)的API標(biāo)準(zhǔn)《管線鋼管 Spec 5L》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9711-1997規(guī)定，螺旋焊管和直縫焊管必須經(jīng)過(guò)規(guī)定的靜水壓試驗(yàn)，并且保存水壓過(guò)程的壓力曲線。該系統(tǒng)原來(lái)是用MCGS工控組態(tài)軟件+VB程序來(lái)完成的，采集速度較慢，最多一秒鐘采集一個(gè)，比較緩慢�，F(xiàn)用VB語(yǔ)言，通過(guò)PPI協(xié)議直接采集PLC的水壓值進(jìn)行處理，簡(jiǎn)潔又迅速，懷可以開(kāi)發(fā)出多種功能。采用PPI電纜將計(jì)算機(jī)COM1口與PLC的PORT0編程口連接，通訊系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)，通訊協(xié)議遵循PPI協(xié)議格式，計(jì)算機(jī)發(fā)出讀寫(xiě)申請(qǐng)，PLC返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。程序?qū)崿F(xiàn)如下
5.1 初始化程序
Private Sub Form_Load()
With MSComm1
.CommPort = 1
.Settings = "9600,e,8,1" ‘波特率9600，偶校驗(yàn)，8數(shù)據(jù)位，1停止位
.InputLen = 0
.RThreshold = 1 ‘收到字符就產(chǎn)生事件
.InputMode = comInputModeBinary ‘二進(jìn)制接收模式
End With
If MSComm1.PortOpen = False Then
MSComm1.PortOpen = True ‘打開(kāi)通訊串口
End If
[NextPage]
End Sub
Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)
If MSComm1.PortOpen = True Then
MSComm1.PortOpen = False ‘關(guān)閉通訊串口
End If
End Sub
5.2 讀VW函數(shù)
Function ppird(readaddress As String) ‘讀VW的地址，例如：1000
Dim i As Integer, temp As Integer
Dim sendbyte(32) As Byte
sendbyte(0) = &H68
sendbyte(1) = &H1B
sendbyte(2) = &H1B
sendbyte(3) = &H68
sendbyte(4) = &H2
sendbyte(5) = &H0
sendbyte(6) = &H6C
sendbyte(7) = &H32
sendbyte(8) = &H1
sendbyte(9) = &H0
sendbyte(10) = &H0
sendbyte(11) = &H0
sendbyte(12) = &H0
sendbyte(13) = &H0
sendbyte(14) = &HE
sendbyte(15) = &H0
sendbyte(16) = &H0
sendbyte(17) = &H4
sendbyte(18) = &H1
sendbyte(19) = &H12
sendbyte(20) = &HA
sendbyte(21) = &H10
sendbyte(22) = &H4
sendbyte(23) = &H0
sendbyte(24) = &H1
sendbyte(25) = &H0
sendbyte(26) = &H1
sendbyte(27) = &H84
sendbyte(28) = &H0
sendbyte(29) = (readaddress * 8) \ 256 ‘計(jì)算讀高位地址
sendbyte(30) = (readaddress * 8) Mod 256 ‘計(jì)算讀低位地址
sendbyte(31) = &H0
sendbyte(32) = &H16
For i = 4 To 30
temp = temp + sendbyte(i)
Next
sendbyte(31) = temp Mod 256 ‘計(jì)算校驗(yàn)碼
[NextPage]
ppird = sendbyte ‘‘返回讀VW 指令碼
End Function
5.3 寫(xiě)VW函數(shù)
Function ppiww(adressx As Integer, datax As Integer)
‘a(chǎn)dressx 為寫(xiě)VW的地址datax 要寫(xiě)入VW的整數(shù)
Dim i As Integer, temp As Integer
Dim sendbyte(38) As Byte
sendbyte(0) = &H68
sendbyte(1) = &H21
sendbyte(2) = &H21
sendbyte(3) = &H68
sendbyte(4) = &H2
sendbyte(5) = &H0
sendbyte(6) = &H6C
sendbyte(7) = &H32
sendbyte(8) = &H1
sendbyte(9) = &H0
sendbyte(10) = &H0
sendbyte(11) = &H0
sendbyte(12) = &H0
sendbyte(13) = &H0
sendbyte(14) = &HE
sendbyte(15) = &H0
sendbyte(16) = &H6
sendbyte(17) = &H5
sendbyte(18) = &H1
sendbyte(19) = &H12
sendbyte(20) = &HA
sendbyte(21) = &H10
sendbyte(22) = &H4
sendbyte(23) = &H0
sendbyte(24) = &H1
sendbyte(25) = &H0
sendbyte(26) = &H1
sendbyte(27) = &H84
sendbyte(28) = &H0
sendbyte(29) = (adressx * 8) \ 256
sendbyte(30) = (adressx * 8) Mod 256
sendbyte(31) = &H0
sendbyte(32) = &H4
sendbyte(33) = &H0
sendbyte(34) = &H10
sendbyte(35) = datax \ 256
sendbyte(36) = datax Mod 256
sendbyte(37) = &H0
sendbyte(38) = &H16
For i = 4 To 36
temp = temp + sendbyte(i)
Next
sendbyte(37) = temp Mod 256
ppiww = sendbyte ‘返回寫(xiě)VW 指令碼
End Function
[NextPage]
5.4 利用MSCOMM的事件獲取數(shù)據(jù)
Private Sub MSComm1_OnComm()
Dim rcvtemp(5) As Byte ‘定義確認(rèn)發(fā)送的數(shù)組數(shù)據(jù)元素為字節(jié)
Dim rcv_array() As Byte
Dim yy As Long
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive
rcv_array = MSComm1.Input ‘取出串口接收緩沖器的數(shù)據(jù)。
If rcv_array(0) = &HE5 Then
SComm1.RThreshold =25
rcvtemp(0) = &H10
rcvtemp(1) = &H2
rcvtemp(2) = &H0
rcvtemp(3) = &H5C
rcvtemp(4) = &H5E
rcvtemp(5) = &H16
MSComm1.Output = rcvtemp ‘發(fā)送確認(rèn)指令碼
ElseIF rcv_array(0) = &H68 AND rcv_array(1) = &H17 THEN
yy = Val(rcv_array(25)) * 256 + Val(rcv_array(26)) ‘計(jì)算讀取數(shù)據(jù)
Text1 = yy
ELSE
MSComm1.RThreshold = 1
End If
End Select
watchtimer.Enabled = False
End Sub
5.5 主程序
程序已開(kāi)始，首先寫(xiě)入PLC必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：試驗(yàn)壓力值、鋼管的直徑、保壓時(shí)間等數(shù)據(jù)，開(kāi)始試驗(yàn)，啟動(dòng)一計(jì)時(shí)器，每隔100毫秒讀一次油壓值和水壓值，同時(shí)識(shí)別出壓力值并用曲線顯示出來(lái)，完成一次水壓試驗(yàn)，保存一次水壓曲線數(shù)據(jù)，以備日后察看。在日常應(yīng)用中相當(dāng)可靠便捷。
6、結(jié)束語(yǔ)
利用PPI協(xié)議還可以讀寫(xiě)S7-200PLC中的各種類型數(shù)據(jù)，包括I、Q、SM、M、V、等數(shù)據(jù)類型，能夠直接讀出以上變量中的位、字節(jié)、字、雙字等，其中讀位變量時(shí)，是讀取該位所在的字節(jié)值，計(jì)算機(jī)再識(shí)別出該位的值，一次還可以讀些多個(gè)數(shù)據(jù)，具體的指令碼可以模擬以上的指令碼寫(xiě)出。PPI協(xié)議還具有豐富多彩的功能，若要全面是用PPI協(xié)議請(qǐng)使用西門子的授權(quán)軟件。
參考文獻(xiàn)：
[1]S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè) 西門子（中國(guó)）有限公司 2001.9
[2] SIMATIC S7 STEP7 使用手冊(cè) 西門子（中國(guó)）有限公司 2001.9