摘 要： MPI協(xié)議在PLC之間可組態(tài)為主／主協(xié)議或主／從協(xié)議,。介紹了基于MPI協(xié)議的西門子S7-300 PLC與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用實(shí)例及其主要設(shè)置,。
關(guān)鍵詞： MPI協(xié)議,；S7-300,；MPI網(wǎng)絡(luò),；單片機(jī)
西門子S7-300 PLC因其功能強(qiáng),、速度快、擴(kuò)展靈活,，在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有重要地位,。MPI網(wǎng)絡(luò)是西門子工業(yè)控制系統(tǒng)中經(jīng)常用到的一種通信方式,，其使用RS485物理接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前,，S7-300 PLC與PC的通信是通過專用接口卡5611卡和MPI電纜實(shí)現(xiàn)的,。通信軟件為SIMATIC Manager、STEP7,、PRODAVE_S7_mini以及功能十分強(qiáng)大的WinCC,。但是，由于西門子MPI協(xié)議是不公開的,，所以一些單片機(jī)控制器不能接入到MPI網(wǎng)絡(luò)與S7-300 PLC通信,。本文提出了一種獲取MPI協(xié)議的方法并設(shè)計(jì)了單片機(jī)MPI程序和S7-300 PLC通信。
1 設(shè)計(jì)方案
任何指令在傳輸線路上均以數(shù)字形式存在,，即一串高低電平,。因此，使用串口軟件對(duì)線路上的數(shù)據(jù)偵聽并進(jìn)行分析至關(guān)重要,。
首先,，用一個(gè)S7-300 PLC和一個(gè)S7-200 PLC進(jìn)行MPI通信，在S7-300 PLC和S7-200 PLC的通信線路中間并聯(lián)兩根通信線出來接到PC/PPI電纜上,，然后下載一個(gè)比較好的串口軟件,，接下來打開這個(gè)軟件，新建,、選擇端口COM1,，再將PC/PPI電纜接在COM1上。連接方法如圖1所示,。
按S7-300系統(tǒng)手冊(cè)設(shè)置好串口參數(shù)：19200,，8，E偶校驗(yàn),，1位停止位,。然后設(shè)置好SIMATIC Manager軟件，使之能與S7-300 CPU正常通信,。從SIMATIC Manager軟件中發(fā)出一個(gè)明確指令,，監(jiān)視軟件就能顯示這條報(bào)文了(用16進(jìn)制顯示)。
1.1 S7-300程序設(shè)計(jì)
兩臺(tái)S7-200 PLC無需任何程序,，被動(dòng)應(yīng)答,。S7-300 PLC則需用SIMATIC Manager軟件編寫MPI讀寫程序。本文設(shè)置S7-300 PLC為2站(0站和1站被S7-300 PLC都預(yù)留另作他用),，一臺(tái)S7-200 PLC為3站,，另一臺(tái)S7-200 PLC為4站。
S7-300 MPI讀寫程序如圖2所示。
硬件配置和軟件程序下載到S7-300 PLC后,，監(jiān)視一下數(shù)據(jù),，如果正確則關(guān)掉SIMATIC Manager軟件，因?yàn)殡娔X是默認(rèn)的MPI主站(0站),，以防干擾后面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),。
1.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
打開串口軟件，會(huì)源源不斷地接收到數(shù)據(jù),，收到10萬左右的數(shù)據(jù)時(shí)關(guān)閉串口軟件,，保存數(shù)據(jù)，然后再分析,。
通過反復(fù)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：
(1)與西門子S7-200不同,，S7-300不管處于何種狀態(tài)(run或stop)，一經(jīng)上電,，PLC就會(huì)不斷地發(fā)出數(shù)據(jù)查找設(shè)備,，在讀寫數(shù)據(jù)過程中也不間斷。
(2)連接,、斷開,、讀出/寫入時(shí)，監(jiān)測(cè)到一系列有規(guī)律的數(shù)據(jù),，讀出/寫入的數(shù)據(jù)包括在其中,。
分析其報(bào)文，可以找出如下規(guī)律：
令牌報(bào)文的格式：SD4 DA SA
總線訪問協(xié)議報(bào)文的格式： SD1 DA SA FC FCS ED
數(shù)據(jù)報(bào)文格式：SD2 LE LER SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS ED
SD1=開始分界符1 Start Delimiter 1 SD2=開始分界符2 Start Delimiter 2
LE=長度 Length LER= 重復(fù)長度 Repeated Length
DA=目的地址 Destination Address SA=源地址 Source Address
FC=功能碼 Function Code DU=數(shù)據(jù)單元 Data Unit
FCS=幀檢查順序 Frame Check Sequence ED=結(jié)束分界符 End Delimiter
DSAP=目的服務(wù)存取點(diǎn) Destination Service Access Point
SSAP=源服務(wù)存取點(diǎn) Source Service Access Point
2 單片機(jī)MPI通信硬件和軟件設(shè)計(jì)
2.1 單片機(jī)MPI通信硬件設(shè)計(jì)
筆者用AT89C52單片機(jī),、MAX485和雙端口RAMIDT7132構(gòu)成了單片機(jī)的MPI通信硬件,。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
2.2 單片機(jī)MPI通信軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)MPI通信軟件設(shè)計(jì)主要包括串口部分,、握手信號(hào)、讀寫部分等,，其程序流程圖如圖4所示,。
編寫完MPI程序后，可以將3號(hào)從站的S7-200從MPI網(wǎng)絡(luò)中去掉,，將單片機(jī)接入MPI網(wǎng)絡(luò),，單片機(jī)通過撥碼開關(guān)設(shè)置為從站3，MPI網(wǎng)絡(luò)支持從站隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò),，但網(wǎng)絡(luò)中的主站號(hào)和從站號(hào)唯一,。用SIMATIC Manager軟件檢測(cè)單片機(jī)和S7-300進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)如圖5所示。
西門子S7-300 PLC因其功能強(qiáng),、速度快,、擴(kuò)展靈活，在廣大工業(yè)控制領(lǐng)域中占有重要地位。采用MPI協(xié)議的S7-300 PLC與單片機(jī)從站的通信,，其穩(wěn)定性好,、響應(yīng)速度快、操作簡單,、維護(hù)方便,，用戶可以隨時(shí)換下需維修的從站，修好后可立即接入到MPI網(wǎng)絡(luò),。該通信的實(shí)現(xiàn),，解決了單片機(jī)控制系統(tǒng)與S7-300 PLC通信的問題，有很高的應(yīng)用價(jià)值,。
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