PPI协议简介.doc

PPI协议简介 1 引言在工业控制领域，PLC以其可靠性高、抗干扰能力强，通用性强、灵活性好、功能齐全，编程简单、使用方便，以及安装简便等特点而得到了广泛的应用。西门子公司的S7-200是一种叠装式结构的小型PLC，其指令丰富、功能强大、结构紧凑、便于扩展、性价比高，因而市场占有率高。在许多实际应用场合，通常需要人机界面（HMI）来实现对数据的输入、采集与生产过程的监控。在某些生产领域，如竹节纱生产，为降低投资成本，可以考虑开发自己的现场监控设备。在监控设备的开发过程中，需要考虑与S7-200系列PLC的通讯方式。S7-200系列PLC支持的通讯方式有：PPI、MPI、Profibus和自由口。采用MPI协议需要相应的CP卡或MPI卡支持，如CP5511 PCMCIA；若采用Profibus协议，则需要Profibus-DP模块EM277；若采用自由口方式，则在PLC中以及上位机中都需要编写通讯程序，实现起来较困难，同时也会占用PLC有限的程序存储空间；若采用PPI协议，则上位机只需要按照PPI协议进行通讯即可，PLC中不需要编写通讯程序，这对于像竹节纱控制系统来说，极大地节省了PLC有限的程序存储空间。PPI协议是一个主从协议：主站向从站发出请求，从站做出应答。从站不主动发出信息，而是等候主站向其发出请求或查询，要求应答。PPI协议不限制能够与任何一台从站通讯的主站数目；但是，无法在网络中安装32台以上主站。PPI协议是不公开的，可以通过监听PPI协议的通信数据，与Profibus标准进行对比分析，归纳总结就可以得到PPI协议的报文格式。另外，通讯设置采用8个数据位，1个停止位，偶校验，波特率可自行选择。2PPI协议分析PPI协议通讯采用主从方式，允许多主站，主站可以是PC机，也可以是HMI、PLC等设备，但是一个网络上不允许超过32台主站，从站为PLC。每一条完整的PPI指令的实现需要四次子指令操作，主站发出读写指令，从站响应并发出响应信息，主站收到此信息后发出确认信息，从站收到确认信息后完成读写操作并返回相应的数据。主从站这样来回的收发两次数据即完成一次读写数据的操作。下面分别以读写指令为例来进行具体的介绍。21读操作211读一个数据无论是读操作还是写操作，都需要四个步骤才能完成。（1）主站发出读数据请求读一个数据时，无论读取哪种数据单元，主站的读请求指令都是33个字节，下面以读VB100为例来进行说明，其中的数据都是十六进制形式。表1 主站读VB100的请求指令SDLELErSDDASAFCCCGU681B1B6802006C320100000000000E00000401DUFCSED120A100200010001840003208B16其中：SD为起始符，固定为68H； LE为从DA到DU的数据长度，以字节计，如读一个数据时始终为1BH； LEr始终等于LE； DA目的地址，默认情况下，PLC的地址为02； SA源地址，默认情况下，PC机地址为00H，HMI设备的地址为01H； FC功能码，读写数据时都可以保持上面的数据不变； CC与GU在读写一个数据时都可以保持上面的数据不变； DU数据单元； FCS校验码，等于从DA到DU的数据和； ED结束符，始终为16；另外，还需要说明的是，DU始终是以12，0A，10开头，DU(4)表示读写数据的单位，当读取多个数据时DU(4)始终为02H，当读一个数据时，其值如下表2所示：表2 DU(4)的取值规则数据单位位 bit字节Byte字Word双字DwordDU(4)01020406DU(6)读取数据的个数，这里是读取一个数据，所以为01H，当读取多个数据时，见下面的说明。DU(8)、DU(9)读取存储单元的类型，当对V存储器进行读操作时，DU(8)=01H，对其它存储器读操作时始终为00，DU(9)的取值，见下表3所示：表3 DU(9)的取值规则存储器类型 IQMVSMDU(9)81H82H83H84H05HDU(10)、DU(11)和DU(12)三个字节为以位为单位读取的地址，如读VB100，地址为100*8=800，须换算成十六进制，为000320H，则DU(10)、DU(11)和DU(12)分别为00H、03H、20H；如读取V100.3，地址为100*8+3=803，换算成十六进制，为000323H，则DU(10)、DU(11)和DU(12)分别为00H、03H、23H。（2）从站响应主站发出读指令后，从站接受并进行校验，若读指令正确，从站则返回E5H。（3）主站确认主站若收到E5H，则发送如下表4的数据进行确认；表4 主站确认信息SDDASAFCFCSED1002005C5E16其中，SD为起始符，始终为10H；DA为读指令的目的地址；SA源地址；FCS校验和，等于DA+SA+FC的数据和；ED始终为16H。（4）从站答复从站收到主站发来的确认信息后进行校对，若正确，则进行读写操作并返回相应的数据，返回的数据与主站第一步骤发的读指令相类似。如下为读VB100返回的数据(十六进制形式)：68 16 16 68 00 02 08 32 03 00 00 00 00 00 02 00 05 00 00 04 01 FF 04 00 08 E0 36 16返回的数据从Byte0到Byte27共有28个字节，其中Byte25就是要读取的VB100的值，这里为E0H。若读取的是一个字，如VW100，则返回的数据共有29个字节，其中Byte25、Byte26就是要读取的值；相应地，若读取的是一个双字，则返回的数据共有31个字节，其中Byte25到Byte28就是要读取的值，注意读取字与双字时返回的数据都是高字节的内容在前，因此，VW100的值等于Byte25*256+Byte26。另外，双字整数与浮点数都是用四个字节来存储，浮点数的存储满足ANSI/IEEE 754-1985标准格式，读取浮点数时要按照标准进行相应的转化。212读多个数据当一次要读取多个数据时，需要进行分组操作，同一类型的存储器至少分为一组，不同的存储器类型如V、I和Q至少需要分为三组，若对同一类型存储器的连续单元进行读操作时，如读取从VW100开始的10个字单元时，分组数可仍为一组。GU(2)=12*分组数+2，GU(6)即为分组数，如读一个数据时，分组数为1，GU(2)=12*1+2=0EH；DU(4)始终为02H，DU(6)为连续读取的字节数，如读10个VW存储单元则DU(6)=20。当读取的分组数大于一组时，如读取两组时，读指令只是在原来读取一组时的数据单元DU的后面再添加一个数据单元DU，并且其数据按照前面讲述的格式给出；当多于两组时以此类推。从站答复返回的数据，从Byte21开始为一个数据块的内容，每一个数据块都是以FF 04开头，接下来两个字节表示这一数据块的长度，以位为单位计算，然后依次是要读取的连续数据，这一个数据块结束后是下一个数据块的内容，也是以FF 04开头，直到结束。22写操作写操作与读操作不同，一次只能写一个数据，对双字单元写入数据时写请求指令共有41个字节，字单元时共39个字节，字节、位单元时共38个字节。下面以对双字整数存储单元VD100写入12345678H为例来进行说明。（1） 主站发送写请求指令表5 主站对VD100写请求指令SDLELErSDDASAFCCCGU6823236802006C 32 0100 00 00 0000 0E 00 08 05 01DUFCSED12 0A 10 06 00 01 00 01 84 00 03 20 00 04 00 20 12 34 56 78D016其中，SD、LE、LEr、DA、SA、FC、CC的意义与读指令相同，当对VB存储单元写入数据时LE=20H，对VW存储单元写入数据时LE=21H，对VD存储单元写入数据时LE=23H；GU(4)：对VD单元写数据时为08H，对VW单元写数据时为06H，对VB单元写数据时为05H；DU(1)至DU(12)与读指令意义相同，DU(13)-DU(15)保持上面的值不变，DU(16)值如下表6所示：表6 DU(16)的取值规则数据单元位字节字双字DU(16)01H08H10H20HDU(17)、DU(18)、DU(19)和DU(20)即为写入的双字整数数据，当对VW单元写数据时，DU(17)、DU(18)即为写入的数据值，若对字节、位单元写入数据时DU(17)即为写入的数据值，紧跟数据值后面的两个数据即为校验码和结束符。（2）从站收到写请求指令后，进行校验，若指令正确，则返回E5H；（3）主站收到E5H后，发送确认信息，与读操作时相同，如10 02 00 5C 5E 16。（4）从站答复，无论是对位、VB、VW，还是对VD单元写入数据，只要从站正确地执行后，从站都返回相同的数据，共24个字节，默认情况下，如下：68 12 12 68 00 02 08 32 03 00 00 00 00 00 02 00 01 00 00 05 01 FF 47 1623其它操作在默认情况下，启动PLC指令为：68 21 21 68 02 00 6C 32 01 00 00 00 00 00 14 00 00 28 00 0