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软件设计
   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[2]。
   PPI协议
  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[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:
  SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED
  SD:(Start Delimiter)开始定界符(68H)
  LE:(Length)报文数据长度
  LER:(Repeated Length)重复数据长度
  SD: (Start Delimiter)开始定界符(68H)
  SA:(Source Address)源地址,指该地址的指针,为地址值乘以8
  DA:(Destination Address)目标地址,指该地址的指针,为地址值乘以8
  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:(Frame Check Sequence)校验码
  ED:(End Delimiter)结束分界符(16H)
  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。
  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。
  2、PLC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:
  SD SA DA FC FCS ED
  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
  FCS为SA+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:
  Dim Str_Read(0 To 32) ‘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) Mod 256 ‘取低位地址指针
  Str_ Read (24) = 1 ‘读取的数据长度(Byte的个数)
  For I=4 to 30
   Temp_FCS = Temp_FCS + Str_Read(i)
  Next I
  Str_Read(31)= Temp_FCS Mod 256 ‘计算FCS校验码,其它数组元素赋值省略。
  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
  PLC返回数据 E5 后,确认读取命令,发送以下数据:
  10 2 0 5C 5E 16
  然后上位机VB程序接受到以下数据:
  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
  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:
  Dim Str_Write(0 To 37) ‘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
  68 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
  PLC返回数据 E5 后,确认写入命令,发送以下数据:
  10 2 0 5C 5E 16
  然后上位机VB程序接受到以下数据:
  68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 16
  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。
  Dim RCV_Array() As Byte
  Dim Dis_Array As String
  Dim RCV_Len As Long
  RCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。
  RCV_Len = UBound(RCV_Array)
  ReDim Temp(0 To UBound(RCV_Array))
  For i = 0 To RCV_Len
  Dis_Array = Dis_Array & Hex(RCV_Array (i)) & " "
  Next i
  Text1.Text = Dis_Array ‘接收到的数据送显示。
   在程序的读写过程中,一次{zd0}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_ Read(27)
  S 04H
  SM 05H
  I 81H
  Q 82H
  M 83H
  V 84H
  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:
   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[3],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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