基于MPI協議的S7-300 PLC與單片機通信的實現

MPI協議在PLC之間可組態為主／主協議或主／從協議。介紹了基于MPI協議的西門子S7-300 PLC與單片機實現數據通信的應用實例及其主要設置。

西門子S7-300 PLC因其功能強、速度快、擴展靈活，在工業控制領域中占有重要地位。MPI網絡是西門子工業控制系統中經常用到的一種通信方式，其使用RS485物理接口進行數據傳輸。目前，S7-300 PLC與PC的通信是通過專用接口卡5611卡和MPI電纜實現的。通信軟件為SIMATIC Manager、STEP7、PRODAVE_S7_mini以及功能十分強大的WinCC。但是，由于西門子MPI協議是不公開的，所以一些單片機控制器不能接入到MPI網絡與S7-300 PLC通信。本文提出了一種獲取MPI協議的方法并設計了單片機MPI程序和S7-300 PLC通信。

1 設計方案

任何指令在傳輸線路上均以數字形式存在，即一串高低電平。因此，使用串口軟件對線路上的數據偵聽并進行分析至關重要。

首先，用一個S7-300 PLC和一個S7-200 PLC進行MPI通信，在S7-300 PLC和S7-200 PLC的通信線路中間并聯兩根通信線出來接到PC/PPI電纜上，然后下載一個比較好的串口軟件，接下來打開這個軟件，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系統手冊設置好串口參數：19200，8，E偶校驗，1位停止位。然后設置好SIMATIC Manager軟件，使之能與S7-300 CPU正常通信。從SIMATIC Manager軟件中發出一個明確指令，監視軟件就能顯示這條報文了(用16進制顯示)。

1.1 S7-300程序設計

兩臺S7-200 PLC無需任何程序，被動應答。S7-300 PLC則需用SIMATIC Manager軟件編寫MPI讀寫程序。本文設置S7-300 PLC為2站(0站和1站被S7-300 PLC都預留另作他用)，一臺S7-200 PLC為3站，另一臺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，監視一下數據，如果正確則關掉SIMATIC Manager軟件，因為電腦是默認的MPI主站(0站)，以防干擾后面的監測數據。

1.2 數據監測

打開串口軟件，會源源不斷地接收到數據，收到10萬左右的數據時關閉串口軟件，保存數據，然后再分析。

通過反復試驗可以發現：

(1)與西門子S7-200不同，S7-300不管處于何種狀態(run或stop)，一經上電，PLC就會不斷地發出數據查找設備，在讀寫數據過程中也不間斷。

(2)連接、斷開、讀出/寫入時，監測到一系列有規律的數據，讀出/寫入的數據包括在其中。

分析其報文，可以找出如下規律：
　令牌報文的格式：SD4 DA SA
　總線訪問協議報文的格式： SD1 DA SA FC FCS ED
　數據報文格式：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=數據單元 Data Unit
　FCS=幀檢查順序 Frame Check Sequence ED=結束分界符 End Delimiter
　DSAP=目的服務存取點 Destination Service Access Point
　SSAP=源服務存取點 Source Service Access Point

2 單片機MPI通信硬件和軟件設計

2.1 單片機MPI通信硬件設計

筆者用AT89C52單片機、MAX485和雙端口RAMIDT7132構成了單片機的MPI通信硬件。硬件結構圖如圖3所示。

2.2 單片機MPI通信軟件設計

單片機MPI通信軟件設計主要包括串口部分、握手信號、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號從站的S7-200從MPI網絡中去掉，將單片機接入MPI網絡，單片機通過撥碼開關設置為從站3，MPI網絡支持從站隨時接入網絡，但網絡中的主站號和從站號唯一。用SIMATIC Manager軟件檢測單片機和S7-300進行數據監測如圖5所示。