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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：

** 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**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：

     mPort = 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。

PLC的配线主要包括电源接线、接地、I/O接线及对扩展单元的接线等。

（1）电源接线与接地

PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC，在干扰强或可靠性要求高的场合，动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线，用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧好接380V，这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源好采用稳压电源，因为整流滤波电源有较大的波纹，容易引起误动作。

良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击保证PLC可靠工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地，一般用*自的接地装置，单独接地，接地线应尽量短，一般不过20m，使接地点尽量靠近PLC。

²        ²        交流电源接线安装如图42所示。说明如下：

1用一个单开关a将电源与CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用一台过流保护设备b以保护CPU 的电源输出点以及输入点，也可以为每个输出点加上保险丝。

3当使用Micro PLC 24VDC 传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。

4将S200 的所有地线端子同近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm² 的电线连接到独立接地点上(也称一点接地)。

5本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入e，扩展模块f，以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。

6在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。

²        ²        直流电源安装如图43所示。说明如下：

1用一个单开关a，将电源同CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用过流保护设备b、c、d，来保护CPU 电源、输出点，以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用Micro 24VDC 传感器电源时不用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。

3用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。

4在应用中把所有的DC 电源接地或浮地f（即把全机浮空，整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧）可以抑制噪声，在未接地DC 电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g ，电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路。常取R=1M ，C=4700pf。

5将S200 所有的接地端子同近接地点h连接，采用一点接地，以提高抗干扰能力。

624V 直流电源回路与设备之间，以及120/230V交流电源与危险环境之间，必须进行电气隔离。

（2）I/O接线和对扩展单元的接线

 可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。

 I/O接线时应注意：I/O线与动力线、电源线应分开布线，并保持一定的距离，如需在一个线槽中布线时，须使用屏蔽电缆；I/O线的距离一般不过300m；交流线与直流线，输入线与输出线应分别使用不同的电缆；数字量和模拟量I/O应分开走线，传送模拟量I/O线应使用屏蔽线，且屏蔽层应一端接地。

      PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单，接线时，先断开电源，将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小，频率高，易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同*槽内。

结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理容易理解。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为：

（1）读输入阶段。 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，CPU访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。

（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的条指令开始执行直到后一条指令结束，程序运行放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。

（3）处理通信请求阶段。 是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。

（4）执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段CPU检查其硬件，用户程序存储器和所有I/O模块的状态。

（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。

如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。

如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O点。用立即I/O指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改，用立即I/O指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。

6ES72111BE400XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111AE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111HE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72121BE400XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121AE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121HE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72141BG400XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141AG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141HG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72151BG400XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151AG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151HG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO