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PPI协议的通讯数据报文格式及软件编制

--西门子PPI通讯协议

供稿:中国工控网 2016/8/15 15:52:16

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  • 关键词: PPI协议 通讯协议
  • 摘要:西门子的PPI(PointtoPoint)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。

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

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(PointtoPoint)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。

SIEMENSS7-200PLC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。

软件设计

系统中测控任务由SIEMENSS7-226PLC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。

PPI协议

西门子的PPIPointtoPoint)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[5]

其通讯数据报文格式大致有以下几类

1、读写申请的数据格式如下:

SDLELERSDDASAFCDASPSSAPDUFCSED

SD:(StartDelimiter)开始定界符(68H)

LE:Length)报文数据长度

LER:RepeatedLength)重复数据长度

SD:(StartDelimiter)开始定界符(68H)

SA:SourceAddress)源地址,指该地址的指针,为地址值乘以8

DA:DestinationAddress)目标地址,指该地址的指针,为地址值乘以8

FC:FunctionCode)功能码

DSAP:DestinationServiceAccessPoint)目的服务存取点

SSAP:SourceServiceAccessPoint)源服务存取点

DU:DataUnit)数据单元

FCS:FrameCheckSequence)校验码

ED:EndDelimiter)结束分界符(16H

报文数据长度和重复数据长度为自DADU的数据长度,校验码为DADU数据的和校验,只取其中的末字节值。

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

2PLC接收到读写命令,校验后正确,返回的数据格式为E5H

3、确认读写命令的数据格式为:

SDSADAFCFCSED

其中SD为起始符,为10H

SA为数据源地址

DA为目的地址

FC为功能码,取5CH

FCSSA+DA+FC的和的末字节

ED为结束符,取16H

PPI协议的软件编制

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:

1、串口初始化程序:

MSComm1.CommPort=1

MSComm1.Settings="9600,e,8,1"

MSComm1.InputLen=0

MSComm1.RThreshold=1

MSComm1.InputMode=comInputModeBinary

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。

2、串口读取数据程序,以读取VB100数据单元为例:

DimStr_Read(0To32)‘定义发送的数据为字节为元素的数组。

Str_Read(32)=&H16‘相应的数组元素赋值,按照以下格式:

Str_Read(29)=(100*8)\256‘地址为指针值,先取高位地址指针

Str_Read(30)=(100*8)Mod256‘取低位地址指针

Str_Read(24)=1‘读取的数据长度(Byte的个数)

ForI=4to30

Temp_FCS=Temp_FCS+Str_Read(i)

NextI

Str_Read(31)=Temp_FCSMod256‘计算FCS校验码,其它数组元素赋值省略。

681B1B68206C32100000E004112A10201018403208B16

PLC返回数据E5后,确认读取命令,发送以下数据:

10205C5E16

然后上位机VB程序接受到以下数据:

68161668028323000002050041FF408227816

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。

3、串口写入数据程序,以写VB100数据单元为例:

DimStr_Write(0To37)‘定义发送的数据为字节为元素的数组。

Str_Write(37)=&H16‘相应的数组元素赋值,按照以下格式

Str_Write(35)=&H10‘要写入的数据值

68202068207C32100000E055112A10201018403200408CB916

PLC返回数据E5后,确认写入命令,发送以下数据:

10205C5E16

然后上位机VB程序接受到以下数据:

68121268028323000002010051FF4716

这是PLC正确接收并写入信息的返回数据。

4、串口接收程序:

在数据接收程序中,利用VBMSComm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。

DimRCV_Array()AsByte

DimDis_ArrayAsString

DimRCV_LenAsLong

RCV_Array=MSComm1.Input‘取出串口接收缓冲器的数据。

RCV_Len=UBound(RCV_Array)

ReDimTemp(0ToUBound(RCV_Array))

Fori=0ToRCV_Len

Dis_Array=Dis_Array&Hex(RCV_Array(i))&""

Nexti

Text1.Text=Dis_Array‘接收到的数据送显示。

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。

数据类型Str_Read27

S04H

SM05H

I81H

Q82H

M83H

V84H

以上程序,是以读写PLCV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IQSMMVTCS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_Read27)的值各不同:

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PLCPLC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。


审核编辑(王雪)
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