前段時(shí)間在某項(xiàng)目出廠調(diào)試期間，發(fā)現(xiàn)星形結(jié)構(gòu)的工業(yè)以太網(wǎng)的通訊性能較差，不管是現(xiàn)地各子站之間還是上位與現(xiàn)地子站之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都奇慢無比，甚至部分控制功能都無法實(shí)現(xiàn)，看來網(wǎng)絡(luò)問題必須的解決！

　　經(jīng)過長時(shí)間的思考和試驗(yàn)，終于通過以下三種途徑解決了問題，寫出來與大家分享。

　　1）現(xiàn)地plc采用Momentum系列模塊，編程采用Concept2.6。將原來程序中相互讀取數(shù)據(jù)所使用的Read_Reg功能塊改為CRead_Reg，讓模塊自動(dòng)連續(xù)讀取所需數(shù)據(jù)；

　　2）原來個(gè)現(xiàn)地子站間為平等關(guān)系，不分主次。A、B站之間相互讀取數(shù)據(jù)，A讀B，B也讀A，容易形成網(wǎng)絡(luò)堵塞。改進(jìn)后以某一子站為主，由他發(fā)起讀寫操作，從對(duì)方讀取所需數(shù)據(jù)，寫入對(duì)方所需數(shù)據(jù)。

　　3）將原現(xiàn)地程序中數(shù)據(jù)傳輸部分進(jìn)行優(yōu)化，將原來多次使用讀、寫功能塊改進(jìn)為單次讀、寫連續(xù)多個(gè)寄存器。

　　通過以上幾種措施，成功地解決了網(wǎng)絡(luò)通訊問題！

通過硬件和軟件偵聽的方法，分析plc內(nèi)部固有的PPI通訊協(xié)議，然后上位機(jī)采用VB編程，遵循PPI通訊協(xié)議，讀寫PLC數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作任務(wù)。這種通訊方法，與一般的自由通訊協(xié)議相比，省略了PLC的通訊程序編寫，只需編寫上位機(jī)的通訊程序資源

　　S7-226的編程口物理層為RS-485結(jié)構(gòu)，SIEMENS提供MicroWin軟件，采用的是PPI(Point toPoint)協(xié)議，可以用來傳輸、調(diào)試PLC程序。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，當(dāng)需要PLC與上位機(jī)通訊時(shí)，較多的使用自定義協(xié)議與上位機(jī)通訊。在這種通訊方式中，需要編程者首先定義自己的自由通訊格式，在PLC中編寫代碼，利用中斷方式控制通訊端口的數(shù)據(jù)收發(fā)。采用這種方式，plc編程調(diào)試較為煩瑣，占用PLC的軟件中斷和代碼資源，而且當(dāng)PLC的通訊口定義為自由通訊口時(shí)，PLC的編程軟件無法對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控，給PLC程序調(diào)試帶來不便。

　　SIEMENSS7-200PLC的編程通訊接口，內(nèi)部固化的通訊協(xié)議為PPI協(xié)議，如果上位機(jī)遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC，就可以省略編寫PLC的通訊代碼。如何獲得PPI協(xié)議？可以在PLC的編程軟件讀寫PLC數(shù)據(jù)時(shí)，利用第三個(gè)串口偵聽PLC的通訊數(shù)據(jù)，或者利用軟件方法，截取已經(jīng)打開且正在通訊的端口的數(shù)據(jù)，然后歸納總結(jié)，解析出PPI協(xié)議的數(shù)據(jù)讀寫報(bào)文。這樣，上位機(jī)遵循PPI協(xié)議，就可以便利的讀寫PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的人機(jī)操作功能。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　 系統(tǒng)中測(cè)控任務(wù)由SIEMENSS7-226PLC完成，PLC采用循環(huán)掃描方式工作，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集或PID控制任務(wù)，完成現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)控制。計(jì)*機(jī)的監(jiān)控軟件采用VB編制，利用MSComm控件完成串口數(shù)據(jù)通訊，通訊遵循的協(xié)議為PPI協(xié)議。

　　 PPI協(xié)議

　　西門子的PPI（Point toPoint）通訊協(xié)議采用主從式的通訊方式，一次讀寫操作的步驟包括：首先上位機(jī)發(fā)出讀寫*令，PLC作出接收正確的響應(yīng)，上位機(jī)接到此響應(yīng)則發(fā)出確認(rèn)申請(qǐng)*令，PLC則完成正確的讀寫響應(yīng)，回應(yīng)給上位機(jī)數(shù)據(jù)。這樣收發(fā)兩次數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)的讀寫[5]。

　　其通訊數(shù)據(jù)報(bào)文格式大致有以下幾類：

　　1、讀寫申請(qǐng)的數(shù)據(jù)格式如下：

　　SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED 

　　SD:(Start Delimiter)開始定界符(68H)

　　LE:（Length）報(bào)文數(shù)據(jù)長度

　　LER:（Repeated Length）重復(fù)數(shù)據(jù)長度

　　SD: (Start Delimiter)開始定界符(68H)

　　SA:（Source Address）源地址，指該地址的指針，為地址值乘以8

　　DA:（Destination Address）目標(biāo)地址，指該地址的指針，為地址值乘以8

　　FC:（Function Code）功能碼

　　DSAP:（Destination Service Access Point）目的服務(wù)存取點(diǎn)

　　SSAP:（Source Service Access Point）源服務(wù)存取點(diǎn)

　　DU:（Data Unit）數(shù)據(jù)單元

　　FCS:（Frame Check Sequence）校驗(yàn)碼

　　ED:（End Delimiter）結(jié)束分界符（16H）

　　報(bào)文數(shù)據(jù)長度和重復(fù)數(shù)據(jù)長度為自DA至DU的數(shù)據(jù)長度，校驗(yàn)碼為DA至DU數(shù)據(jù)的和校驗(yàn)，只取其中的末字節(jié)值。

　　在讀寫PLC的變量數(shù)據(jù)中，讀數(shù)據(jù)的功能碼為 6CH，寫數(shù)據(jù)的功能碼為 7CH。

　　2、PLC接收到讀寫*令，校驗(yàn)后正確，返回的數(shù)據(jù)格式為 E5H

　　3、確認(rèn)讀寫*令的數(shù)據(jù)格式為：

　　SD SA DA FC FCS ED 

　　其中SD為起始符，為10H

　　SA為數(shù)據(jù)源地址

　　DA為目的地址

　　FC為功能碼，取5CH

　　FCS為SA+DA+FC的和的末字節(jié)

　　ED為結(jié)束符，取16H

　　PPI協(xié)議的軟件編制

　　在采用上位機(jī)與PLC通訊時(shí)，上位機(jī)采用VB編程，計(jì)*機(jī)采用PPI電纜或普通的485串口卡與PLC的編程口連接，通訊系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)，上位機(jī)遵循PPI協(xié)議格式，發(fā)出讀寫申請(qǐng)，PLC返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。程序?qū)崿F(xiàn)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協(xié)議定義串口為以二進(jìn)制形式收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣報(bào)文的通訊效率比ASCII碼高。

　　2、串口讀取數(shù)據(jù)程序，以讀取VB100數(shù)據(jù)單元為例：

　　Dim Str_Read(0 To 32) ‘定義發(fā)送的數(shù)據(jù)為字節(jié)為元素的數(shù)組。

　　Str_ Read (32) = &H16 ‘相應(yīng)的數(shù)組元素賦值，按照以下格式：

　　Str_ Read (29) = (100*8) \ 256  ‘地址為指針值，先取高位地址指針

　　Str_ Read (30) = (100*8) Mod 256 ‘取低位地址指針

　　Str_ Read (24) = 1    ‘讀取的數(shù)據(jù)長度（Byte的個(gè)數(shù)）

　　For I=4 to 30

　　   Temp_FCS = Temp_FCS + Str_Read(i)

　　Next I

　　Str_Read(31)= Temp_FCS Mod 256 ‘計(jì)*FCS校驗(yàn)碼，其它數(shù)組元素賦值省略。

　　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 0 184 0 3 20 8B 16

　　PLC返回?cái)?shù)據(jù) E5 后，確認(rèn)讀取*令，發(fā)送以下數(shù)據(jù)：

　　10 2 0 5C 5E 16

　　然后上位機(jī)VB程序接受到以下數(shù)據(jù)：

　　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 7816

　　首先識(shí)別目標(biāo)地址和源地址，確認(rèn)是這次申請(qǐng)的返回?cái)?shù)據(jù)，然后經(jīng)過校驗(yàn)檢查，正確后解析出第26號(hào)數(shù)據(jù)（&H22）即為VB100字節(jié)的數(shù)據(jù)。

　　 3、串口寫入數(shù)據(jù)程序，以寫VB100數(shù)據(jù)單元為例：

　　Dim Str_Write(0 To 37) ‘定義發(fā)送的數(shù)據(jù)為字節(jié)為元素的數(shù)組。

　　Str_Write (37) = &H16  ‘相應(yīng)的數(shù)組元素賦值，按照以下格式

　　Str_Write (35) = &H10  ‘要寫入的數(shù)據(jù)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 0 184 0 3 20 0 4 0 8 C B9 16

　　PLC返回?cái)?shù)據(jù) E5 后，確認(rèn)寫入*令，發(fā)送以下數(shù)據(jù)：

　　10 2 0 5C 5E 16

　　然后上位機(jī)VB程序接受到以下數(shù)據(jù)：

　　68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 16

　　這是PLC正確接收并寫入信息的返回?cái)?shù)據(jù)。

　　4、串口接收程序：

　　在數(shù)據(jù)接收程序中，利用VB中MSComm控件，一次接收緩沖區(qū)中的全部數(shù)據(jù)，存放到數(shù)組形式的暫存單元中，然后分析每個(gè)元素的值，得到讀寫的數(shù)據(jù)。

　　Dim RCV_Array() As Byte

　　Dim Dis_Array As String

　　Dim RCV_Len As Long

　　RCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收緩沖器的數(shù)據(jù)。

　　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 ‘接收到的數(shù)據(jù)送顯示。

　　 在程序的讀寫過程中，一次*大可以讀寫222個(gè)字節(jié)，目前給出的數(shù)據(jù)讀寫為整數(shù)格式。

　　數(shù)據(jù)類型 Str_ Read（27）   

　　S 04H   

　　SM 05H   

　　I 81H   

　　Q 82H   

　　M 83H   

　　V 84H 

　　以上程序，是以讀寫PLC的V變量區(qū)為例，利用PPI協(xié)議還可以讀寫S7-200PLC中的各種類型數(shù)據(jù)，包括I、Q、SM、M、V、T、C、S等數(shù)據(jù)類型，能夠直接讀出以上變量中的位、字節(jié)、字、雙字等，其中讀位變量時(shí)，是讀取該位所在的字節(jié)值，然后上位機(jī)自動(dòng)識(shí)別出該位的值。按照讀寫的數(shù)據(jù)類型，其中Str_Read（27）的值各不同：

　　在控制系統(tǒng)中，PLC與上位計(jì)*機(jī)的通訊，采用了PPI通訊協(xié)議，上位機(jī)每0.5秒循環(huán)讀寫一次PLC。PLC編程時(shí)，將要讀取的檢測(cè)值、輸出值等數(shù)據(jù)，存放在PLC的一個(gè)連續(xù)的變量區(qū)中，當(dāng)上位機(jī)讀取PLC的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以一次讀出這組連續(xù)的數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的分次頻繁讀取。當(dāng)修改設(shè)定值等數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行寫數(shù)據(jù)的通訊操作。

　RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

　1．采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響*低。圖8所示為實(shí)際應(yīng)用中常見的一些錯(cuò)誤連接方式（a，c，e）和正確的連接方式（b，d，f）。a，c，e這三種網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。

　2．應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。

　 應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。