2017-06-20 16:09:39

  西門子S7-200係列PLC是工業場合應用最廣的現場控製設備之一,S7-200係列PLC支持自由端口、MPI、PPI和Moddus等通訊方式。自由端口方式需要用戶自己製定通訊協議,PLC與上位機兩端都需要編寫相應的協議程序,實現複雜、難度較高。西門子的Step7 MicroWin編程軟件使用PPI(Point to Point)協議連接PLC,利用PPI協議可以調試/下載PLC程序、傳輸數據,但西門子並未公開PPI協議內容。Modbus是工業控製現場廣泛應用的通訊協議,在嵌入式領域,嵌入式主板通常采用Modbus與PLC相連,英創嵌入式工控主板就提供了基於串口和TCP的Modbus軟件包,但PLC要支持Modbus協議同樣需要相應的程序編寫,同時Modbus協議會占用一定的PLC中斷和代碼資源。




  S7-200係列PLC的編程通訊接口內部固化了PPI通訊協議,如果上位機軟件能利用PPI協議讀寫PLC,就可以省去PLC的通訊程序編寫。為了方便嵌入式工控主板與PLC連接,我們分析了PPI通訊協議格式,把操作PLC的常用指令封裝成了簡單的API接口函數,利用這些函數可以實現設置PLC工作模式、讀取PLC型號信息、讀寫PLC存儲器等功能。




  ESM6802是預裝WEC7.0(或Linux)的i.MX6 雙核嵌入式工控主板,板載了雙網口,雙CAN,7串口,4-USB PCIe x1、精簡ISA等多種通訊接口,同時ESM6802提供了RGB、LVDS和HDMI三種顯示接口,可以支持從320×240分辨率的低成本LCD到1920×1080的全高清顯示屏。下麵將以運行WEC7.0操作係統的ESM6802作為上位機,介紹WCE工控主板如何使用PPI協議連接S7-200 PLC。




1、硬件連接




  S7-200係列PLC的編程通訊接口為RS485電平,安裝Step7 MicroWin的PC機通過PC/PPI通訊線纜連接PLC。PC/PPI通訊線纜完成了RS232電平到RS485電平的轉換,其RS232端與計算機串口相連,RS485端與PLC的編程通訊口相連。ESM6802同樣使用PC/PPI線纜連接PLC,ESM6802的COM3口為RS232電平,PC/PPI線可直接插到ESM6802的COM3口上使用,ESM6802與PLC的硬件連接方法如下所示:






圖1 ESM6802與S7-200 PLC的硬件連接




2、軟件實現




  PPI是點到點的主從協議, PLC的通訊接口缺省情況下工作在PPI從(slave)模式,以便接收來自Step7 MicroWin編程軟件的數據,Step7 MicroWin自然工作在PPI主(master)模式。ESM6802在與PLC相連時,ESM6802作為上位機工作在主模式,PLC通訊接口為缺省的從模式。




  下麵是我們基於PPI協議封裝的操作PLC的API函數,詳細的函數說明可參考ppi.h頭文件。




  // 功能描述: 設置相應串口的通訊參數,

  HANDLE PPI_OpenPort(LPCTSTR lpPortName);

  // 功能描述: 關閉PPI使用的串口設備

  BOOL  PPI_ClosePort(HANDLE hPort);

  // 功能描述: 設置ppi通訊的超時時間,單位為毫秒。默認超時時間為ms

  int  PPI_SetTimeout(HANDLE hPort, int nMilliseconds);

  // 功能描述: 設置兩次ppi通訊之間的間隔時間,單位為毫秒。默認時間間隔為ms

  int  PPI_SetPollDelay(HANDLE hPort, int nMilliseconds);

  // 功能描述: 設置設置本機的PPI地址,默認本機地址為x00

  BOOL PPI_SetLocalAddress(HANDLE hPort, UINT8 bLocalAddr);

  // 功能描述: 與指定的PLC握手

  int  PPI_FindPLC(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr);

  // 功能描述: 讀取指定PLC的型號和保護等級

  int   PPI_GetPLCID(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, UINT8 cpuId[], UINT8 *pProtectionLevel);

  // 功能描述: 設置PLC工作在RUN模式或STOP模式

  int   PPI_SetPlcMode(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, int nMode);

  // 功能描述: 讀PLC指定存儲器數據

  int  PPI_Read(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, LPCSTR lpStorageAddress, UINT8 *pNumofRead,  UINT8 readData[]);

  // 功能描述: 寫PLC指定存儲器數據

  int  PPI_Write(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, LPCSTR lpStorageAddress, UINT8 *pNumofWrite, UINT8 writeData[]);




  下圖是在WEC7工控主板ESM6802上運行的利用PPI API操作PLC的Demo程序,程序實現了搜索PLC、設置PLC工作模式、獲取PLC型號信息以及讀寫PLC存儲器等功能。






圖2 在WCE上運行的操作PLC的例子程序




  ESM6802具有相當豐富的通訊接口,與突出控製功能的PLC可以形成良好的功能互補,同時ESM6802對大屏顯示器的支持也適合用做PLC控製係統的狀態監控人機交互終端。




  PPI API以lib庫的形式提供,可以在英創所有WCE工控主板上運行,圖2所示的Demo程序提供源代碼參考,感興趣的用戶可與英創聯係索要。





第1頁  

http://www.autooo.net/papers/paper/2017-06-20/172308.html