摘 要：利用西门子S7-200 PLC内置的PPI协议的部分功能，可以做出简单使用的控制和采集系统。
关键词：PPI协议、PLC通讯、数据采集
1、前言
西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）是控制领域应用最广的小型PLC之一，它支持两种与计算机通信方式:自由端口，PPI方式使用自由口方式进行编程时，必须定义自己的通讯协议，在上位机和PLC中都要编写数据通信程序，占用PLC的内存。使用PPI协议进行通信时，PLC可以不用编程，而且可读写所有数据区，快捷方便。但是西门子公司没有公布PPI协议的格式。用户如果想使用PPI协议，必须购买西门子的协议模块或其它厂家的组态软件。只对于一些小型系统来说成本比较高，若只应用几个数据，就购买一套软件，实在是浪费。利用S7-200内置的PPI协议，开发自己的控制或采集系统不愧是一个捷径。
2、部分PPI协议格式
SD:（Start Delimiter)开始定界符(68H)
LE:（Length）报文数据长度
LER:（Repeated Length）重复报文数据长度（从DA到DU）
SD: (Start Delimiter)开始定界符(68H)
SA:（Source Address）数据源站地址
DA:（Destination Address）数据目标站地址
FC:（Function Code）功能码
DSAP:（Destination Service Access Point）目的服务存取点
SSAP:（Source Service Access Point）源服务存取点
DU:（Data Unit）数据单元
FCS：校验码（从DA到DU数据和）
ED：（End Code）结束码（16H）
3、通讯过程
从计算机上的COM口通过一条PC/PPI编程电缆连到PLC的编程口上（最小的系统要求），计算机（为主，地址为00）与PLC（为从，地址为02）采用主从方式通讯，具体过程如下图所示，一次读写操作的步骤包括：（1）首先主机(计算机)发出读写命令，（2）从机（PLC）作出接收正确的响应（E5），（3）主机接到此响应则发出确认指令（10 02 00 5C 5E 16），（4）PLC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。
4、读写指令实例
4.1读指令实例
对于一次读取一个数据，读命令都是33个字节。前面的0—21字节是相同的，SA=00，DA=02(PLC缺省地址)，如果有多个站，DA要改成相应的站号。读命令中从DA到DU的长度为1B即27个字节。从22字节开始根据读取数据的类型、位置不同而不同。 下表是读不同存储器命令的Byte22—32。
读命令的Byte22-32
实际输出指令：读VB100，Byte28-30 为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 写指令实例：
一次写一个类型的数据V100，写V区地址 Byte28-30 为100*8=&H0320
写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
写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
写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 写入数据的长度、存储器类型、存储器偏移量与读命令相同。Byte 35-38 写入数据的位数。
5、应用实例
在钢管制造行业，水压静载试验机（简称水压机）是必备的检验和试验设备。因为美国石油协会的API标准《管线钢管 Spec 5L》和国家标准GB/T9711-1997规定，螺旋焊管和直缝焊管必须经过规定的静水压试验，并且保存水压过程的压力曲线。该系统原来是用MCGS工控组态软件+VB程序来完成的，采集速度较慢，最多一秒钟采集一个，比较缓慢。现用VB语言，通过PPI协议直接采集PLC的水压值进行处理，简洁又迅速，怀可以开发出多种功能。采用PPI电缆将计算机COM1口与PLC的PORT0编程口连接，通讯系统采用主从结构，通讯协议遵循PPI协议格式，计算机发出读写申请，PLC返回相应的数据。程序实现如下
5.1 初始化程序
Private Sub Form_Load()
With MSComm1
.CommPort = 1
.Settings = "9600,e,8,1" ‘波特率9600，偶校验，8数据位，1停止位
.InputLen = 0
.RThreshold = 1 ‘收到字符就产生事件
.InputMode = comInputModeBinary ‘二进制接收模式
End With
If MSComm1.PortOpen = False Then
MSComm1.PortOpen = True ‘打开通讯串口
End If
End Sub
Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)
If MSComm1.PortOpen = True Then
MSComm1.PortOpen = False ‘关闭通讯串口
End If
End Sub
5.2 读VW函数
Function ppird(readaddress As String) ‘读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 ‘计算读高位地址
sendbyte(30) = (readaddress * 8) Mod 256 ‘计算读低位地址
sendbyte(31) = &H0
sendbyte(32) = &H16
For i = 4 To 30
temp = temp + sendbyte(i)
Next
sendbyte(31) = temp Mod 256 ‘计算校验码
ppird = sendbyte ‘‘返回读VW 指令码
End Function
5.3 写VW函数
Function ppiww(adressx As Integer, datax As Integer)
‘adressx 为写VW的地址datax 要写入VW的整数
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 ‘返回写VW 指令码
End Function
5.4 利用MSCOMM的事件获取数据
Private Sub MSComm1_OnComm()
Dim rcvtemp(5) As Byte ‘定义确认发送的数组数据元素为字节
Dim rcv_array() As Byte
Dim yy As Long
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive
rcv_array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。
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 ‘发送确认指令码
ElseIF rcv_array(0) = &H68 AND rcv_array(1) = &H17 THEN
yy = Val(rcv_array(25)) * 256 + Val(rcv_array(26)) ‘计算读取数据
Text1 = yy
ELSE
MSComm1.RThreshold = 1
End If
End Select
watchtimer.Enabled = False
End Sub
5.5 主程序
程序已开始，首先写入PLC必要的实验数据：试验压力值、钢管的直径、保压时间等数据，开始试验，启动一计时器，每隔100毫秒读一次油压值和水压值，同时识别出压力值并用曲线显示出来，完成一次水压试验，保存一次水压曲线数据，以备日后察看。在日常应用中相当可靠便捷。
6、结束语
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、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，计算机再识别出该位的值，一次还可以读些多个数据，具体的指令码可以模拟以上的指令码写出。PPI协议还具有丰富多彩的功能，若要全面是用PPI协议请使用西门子的授权软件。
参考文献：
[1>S7-200可编程控制器系统手册 西门子（中国）有限公司 2001.9
[2> SIMATIC S7 STEP7 使用手册 西门子（中国）有限公司 2001.9
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