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楼主
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小 发表于 2008-9-17 10:27 只看该作者
通过硬件和软件侦听的方法，分析PLC内部固有的PPI通讯协议，然后上位机采用VB编程，遵循PPI通讯协议，读写PLC数据，实现人机操作任务。这种通讯方法，与一般的自由通讯协议相比，省略了PLC的通讯程序编写，只需编写上位机的通讯程序资源2 _7 Q5 S* X T# M& c; t
6 r1 V9 L8 Z) l* I& ~; H' v
S7-226的编程口物理层为RS-485结构，SIEMENS提供MicroWin软件，采用的是PPI(Point to Point)协议，可以用来传输、调试PLC程序。在现场应用中，当需要PLC与上位机通讯时，较多的使用自定义协议与上位机通讯。在这种通讯方式中，需要编程者首先定义自己的自由通讯格式，在PLC中编写代码，利用中断方式控制通讯端口的数据收发。采用这种方式，PLC编程调试较为烦琐，占用PLC的软件中断和代码资源，而且当PLC的通讯口定义为自由通讯口时，PLC的编程软件无法对PLC进行监控，给PLC程序调试带来不便。
+ U# x) E q7 ^0 w8 x- c" MSIEMENS S7-200PLC的编程通讯接口，内部固化的通讯协议为PPI协议，如果上位机遵循PPI协议来读写PLC，就可以省略编写PLC的通讯代码。如何获得PPI协议？可以在PLC的编程软件读写PLC数据时，利用第三个串口侦听PLC的通讯数据，或者利用软件方法，截取已经打开且正在通讯的端口的数据，然后归纳总结，解析出PPI协议的数据读写报文。这样，上位机遵循PPI协议，就可以便利的读写PLC内部的数据，实现上位机的人机操作功能。- x4 M' |; H/ K* a
软件设计
1 K- @1 K6 J; ^6 s% C系统中测控任务由SIEMENS S7-226PLC完成，PLC采用循环扫描方式工作，当定时时间到时，执行数据采集或PID控制任务，完成现场的信号控制。计算机的监控软件采用VB编制，利用MSComm控件完成串口数据通讯，通讯遵循的协议为PPI协议。9 L0 W1 B# H4 t. t. T% k
PPI协议$ N+ G% W+ E# t, v5 I
西门子的PPI（Point to Point）通讯协议采用主从式的通讯方式，一次读写操作的步骤包括：首先上位机发出读写命令，PLC作出接收正确的响应，上位机接到此响应则发出确认申请命令，PLC则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。这样收发两次数据，完成一次数据的读写 。
0 E. B; L5 W# O% i% w1 g其通讯数据报文格式大致有以下几类：. B4 h. T* A; f
1、读写申请的数据格式如下：
0 @0 A6 y+ k5 i6 r7 h r2 h7 {( J# x% H6 m$ Y
SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED
" C( i9 a( z2 V& r' W5 S' oSD Start Delimiter)开始定界符(68H)( c, f3 @$ L4 q
LE:（Length）报文数据长度5 S# Q6 ?- Q: H$ N2 N
LER:（Repeated Length）重复数据长度" L7 a d) k6 w
SD: (Start Delimiter)开始定界符(68H)% ~4 C' N8 n1 g, l- I1 H* H/ b
SA:（Source Address）源地址，指该地址的指针，为地址值乘以8
) R0 I: W9 _3 Q- v ^& g9 MDA:（Destination Address）目标地址，指该地址的指针，为地址值乘以8
* O. r6 H, _' {! J9 M5 M# @) VFC:（Function Code）功能码
1 p: }+ V5 ]. _1 B! c5 ZDSAP:（Destination Service Access Point）目的服务存取点
- L# o! o1 H' @) w% g8 {# W3 x" MSSAP:（Source Service Access Point）源服务存取点
6 F+ p* A/ d. ?. b! j4 ~7 IDU:（Data Unit）数据单元
# r1 d8 Z& o' c: z/ P6 ]FCS:（Frame Check Sequence）校验码
# l& @; |+ o$ G$ C+ c& ZED:（End Delimiter）结束分界符（16H）
& x" m3 V. a' `' O8 ~' D报文数据长度和重复数据长度为自DA至DU的数据长度，校验码为DA至DU数据的和校验，只取其中的末字节值。
, r3 N8 n1 D* e4 ^0 P在读写PLC的变量数据中，读数据的功能码为 6CH，写数据的功能码为 7CH。! r% ~% ]0 H) x0 I
2、PLC接收到读写命令，校验后正确，返回的数据格式为 E5H7 K# Y( A7 ~1 w7 L K
3、确认读写命令的数据格式为：3 c/ g- P1 Y( x( U1 f; A5 C$ m
6 Q4 }8 g+ b! a6 M' L, P- ?# j8 H
SD SA DA FC FCS ED
% J+ \; g% H# r其中SD为起始符，为10H
0 [6 ]0 v" E5 V: u5 \SA为数据源地址
) Q" W; z8 t, `' E. yDA为目的地址7 v3 U) O! b" A) b. f
FC为功能码，取5CH
x }: z. Y. P+ cFCS为SA+DA+FC的和的末字节! c# C+ B) c2 X
ED为结束符，取16H9 W- V; L5 _3 Y6 E" H* I+ A
PPI协议的软件编制0 E; n, B" K b7 \9 z% j: \
在采用上位机与PLC通讯时，上位机采用VB编程，计算机采用PPI电缆或普通的485串口卡与PLC的编程口连接，通讯系统采用主从结构，上位机遵循PPI协议格式，发出读写申请，PLC返回相应的数据。程序实现如下：
5 E5 t: t8 s/ O- W y. l' w u6 Z/ f1、串口初始化程序：
0 ~$ g9 v4 f$ U6 r# K, u& ~# AMSComm1.CommPort = 1$ v0 m2 B f. I9 ~( l9 u5 P
MSComm1.Settings = "9600,e,8,1"5 ^/ N2 {! H4 s/ J
MSComm1.InputLen = 04 \! H0 T7 F2 h3 F3 o8 q
MSComm1.RThreshold = 1! k9 [: k$ ^$ `7 ]/ _3 ?
MSComm1.InputMode = comInputModeBinary4 n+ @2 A& _4 b3 A
PPI协议定义串口为以二进制形式收发数据，这样报文的通讯效率比ASCII码高。8 U: M7 D5 B# l7 X# X
2、串口读取数据程序，以读取VB100数据单元为例：
/ C$ q7 k7 j/ _; a* Z, VDim Str_Read(0 To 32) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。
% o9 K4 F* Q3 b7 J' K3 Q4 oStr_ Read (32) = &H16 ‘相应的数组元素赋值，按照以下格式：
" S/ y' v& Q2 U" u. A7 pStr_ Read (29) = (100*8) \ 256 ‘地址为指针值，先取高位地址指针0 C* g3 e( I9 Q, v
Str_ Read (30) = (100*8) Mod 256 ‘取低位地址指针
+ C3 q$ A2 ~1 u7 d( }$ nStr_ Read (24) = 1 ‘读取的数据长度（Byte的个数）$ U4 ~! t" f) M: ?2 U4 p5 J
For I=4 to 30
. |# s; ^7 _4 V. dTemp_FCS = Temp_FCS + Str_Read(i)
$ s3 W# T" Q/ U% z* R4 R. JNext I* {* U, }- X" Z: k* [
Str_Read(31)= Temp_FCS Mod 256 ‘计算FCS校验码，其它数组元素赋值省略。+ {* ^5 H& d; H" P; @
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 ! M0 L+ W7 X& N6 a% I# K
PLC返回数据 E5 后，确认读取命令，发送以下数据：
9 e& h6 W: J2 B; I10 2 0 5C 5E 16
e* b, f( O5 e: i4 l" J- d然后上位机VB程序接受到以下数据：% D! b- B! N) t% o' q. z
68 16 16 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 5 0 0 4 1 FF 4 0 8 22 78 16
9 r# {9 f. n- \首先识别目标地址和源地址，确认是这次申请的返回数据，然后经过校验检查，正确后解析出第26号数据（&H22）即为VB100字节的数据。$ |" {- i1 k) N4 y8 l$ B- l
3、串口写入数据程序，以写VB100数据单元为例：+ W$ ?- ~. |8 z* J3 h! I
Dim Str_Write(0 To 37) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。
6 C" _3 f- X7 R( p/ Y1 KStr_Write (37) = &H16 ‘相应的数组元素赋值，按照以下格式5 q4 v: _3 Q, F, I4 o
Str_Write (35) = &H10 ‘要写入的数据值
2 f5 \- N6 V) f6 T5 q4 D& J68 20 20 68 2 0 7C 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 C B9 16 / S1 o+ e6 O% x6 ]
PLC返回数据 E5 后，确认写入命令，发送以下数据：) a/ b; M* m/ F2 m5 J
10 2 0 5C 5E 16
" d$ N# w* d8 o: k; K o3 B: S% D然后上位机VB程序接受到以下数据：0 ?/ G9 {) ?. } x' y2 G
68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 162 ^8 O, p. A0 C/ }2 ]3 m# A; Z
这是PLC正确接收并写入信息的返回数据。
# T [2 j9 j" r, _4、串口接收程序：. I. g4 V7 Y6 [
在数据接收程序中，利用VB中MSComm控件，一次接收缓冲区中的全部数据，存放到数组形式的暂存单元中，然后分析每个元素的值，得到读写的数据。
8 _8 c' g+ n: @Dim RCV_Array() As Byte
5 T5 `. Q3 j& E& d- WDim Dis_Array As String3 u+ F' j3 y* a" `- _" {7 P+ k/ u
Dim RCV_Len As Long
1 |5 O0 E9 @: Y5 |/ r" F9 h7 wRCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。
( ^; i; S" C" T3 Q$ G6 jRCV_Len = UBound(RCV_Array)) D) n/ S! c! G
ReDim Temp(0 To UBound(RCV_Array))
: I+ \8 f8 l0 ?- H/ [* X; g CFor i = 0 To RCV_Len
. Y' F7 c& L, W1 PDis_Array = Dis_Array & Hex(RCV_Array (i)) & " " O6 F; u4 d# m6 S
Next i
+ B: x0 W$ o- QText1.Text = Dis_Array ‘接收到的数据送显示。1 B! P' i6 k. p9 J7 f) R- i" b1 t
在程序的读写过程中，一次最大可以读写222个字节，目前给出的数据读写为整数格式。# P0 R6 e2 X+ f0 b0 @
数据类型 Str_ Read（27） 9 f8 L" @- h4 |7 n& y
S 04H ( {7 a9 j7 Y% _
SM 05H - f8 q# A L' {2 \
I 81H
0 A( ~0 K. t$ w$ o. AQ 82H
/ N$ Q) |: S/ E' F E( b$ Z0 k! eM 83H
7 G6 @& R) \) V$ k- cV 84H
: F: a% ~" [+ ~/ e, z7 g6 Z$ M以上程序，是以读写PLC的V变量区为例，利用PPI协议还可以读写S7-200PLC中的各种类型数据，包括I、Q、SM、M、V、T、C、S等数据类型，能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等，其中读位变量时，是读取该位所在的字节值，然后上位机自动识别出该位的值。按照读写的数据类型，其中Str_ Read（27）的值各不同：8 v0 }. X6 f* t7 [
在控制系统中，PLC与上位计算机的通讯，采用了PPI通讯协议，上位机每0.5秒循环读写一次PLC。PLC编程时，将要读取的检测值、输出值等数据，存放在PLC的一个连续的变量区中，当上位机读取PLC的数据时，就可以一次读出这组连续的数据，减少数据的分次频繁读取。当修改设定值等数据时，进行写数据的通讯操作。
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