西门子S7-200PLC自由口与PPI通讯的区别

时间：2023-03-19来源：佚名

1、PPI协议是专门为西门子S7-200plc开发的通信协议。西门子S7-200 CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，西门子S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编程通信也通过PPI协议。

编程时西门子PPI电缆使用方法

进入 STEP7 Micro/WIN 编程软件中的“设置 PG/PC 接口”，选中“ PC/PPI cable （ PPI ）”条目后点击“ Properties… ”按钮。

在“ Local Connection ”的下拉框中选中“ USB ”选项。

在“ PPI ”的 Station Parameters 设置中进行如下设置： Address ： 0 ， Timeout ： 1s

　在“ PPI ”的 Network Parameters 设置中根据你的需要可选择以下通信协议的任何一个：

　高级 PPI ：勾选 Advanced PPI 复选框；

多主站 PPI ：勾选 Multiple Master Network 复选框；

普通 PPI ：不勾选以上二个复选框，这是默认的选项。

！注：要与西门子最新推出的 S7-200CN CPU 正常编程通信，必须满足以下条件：

（1）、使用编程软件 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版本

（2）、将编程软件的工作环境设置为中文状态

S7-200 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。

S7-200 CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NetR）和网络写（NetW）指令。

PPI协议是西门子的专用协议，其具体详情是不公开的，一般用于西门子设备之间的通讯。

S7-200 PLC之PPI协议详解

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(Point to Point)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。

SIEMENS S7-200PLC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。

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_ 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，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

2、自由口：

S7-200 CPU的通信口可以设置为自由口模式。选择自由口模式后，用户程序就可以完全控制通信端口的操作，通信协议也完全受用户程序控制。

S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口。此串行字符通信的格式可以包括：

一个起始位

7或8位字符（数据字节）

一个奇/偶校验位，或者没有校验位

一个停止位

自由口通信速波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。

凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以和S7-200 CPU通信。

自由口模式可以灵活应用。Micro/WIN的两个指令库（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式编程实现的。