基于MPI协议的S7-300 PLC与单片机通信的实现

MPI协议在PLC之间可组态为主／主协议或主／从协议。介绍了基于MPI协议的西门子S7-300 PLC与单片机实现数据通信的应用实例及其主要设置。

西门子S7-300 PLC因其功能强、速度快、扩展灵活，在工业控制领域中占有重要地位。MPI网络是西门子工业控制系统中经常用到的一种通信方式，其使用RS485物理接口进行数据传输。目前，S7-300 PLC与PC的通信是通过专用接口卡5611卡和MPI电缆实现的。通信软件为SIMATIC Manager、STEP7、PRODAVE_S7_mini以及功能十分强大的WinCC。但是，由于西门子MPI协议是不公开的，所以一些单片机控制器不能接入到MPI网络与S7-300 PLC通信。本文提出了一种获取MPI协议的方法并设计了单片机MPI程序和S7-300 PLC通信。

1 设计方案

任何指令在传输线路上均以数字形式存在，即一串高低电平。因此，使用串口软件对线路上的数据侦听并进行分析至关重要。

首先，用一个S7-300 PLC和一个S7-200 PLC进行MPI通信，在S7-300 PLC和S7-200 PLC的通信线路中间并联两根通信线出来接到PC/PPI电缆上，然后下载一个比较好的串口软件，接下来打开这个软件，新建、选择端口COM1，再将PC/PPI电缆接在COM1上。连接方法如图1所示。

按S7-300系统手册设置好串口参数：19200，8，E偶校验，1位停止位。然后设置好SIMATIC Manager软件，使之能与S7-300 CPU正常通信。从SIMATIC Manager软件中发出一个明确指令，监视软件就能显示这条报文了(用16进制显示)。

1.1 S7-300程序设计

两台S7-200 PLC无需任何程序，被动应答。S7-300 PLC则需用SIMATIC Manager软件编写MPI读写程序。本文设置S7-300 PLC为2站(0站和1站被S7-300 PLC都预留另作他用)，一台S7-200 PLC为3站，另一台S7-200 PLC为4站。

S7-300 MPI读写程序如图2所示。

硬件配置和软件程序下载到S7-300 PLC后，监视一下数据，如果正确则关掉SIMATIC Manager软件，因为电脑是默认的MPI主站(0站)，以防干扰后面的监测数据。

1.2 数据监测

打开串口软件，会源源不断地接收到数据，收到10万左右的数据时关闭串口软件，保存数据，然后再分析。

通过反复试验可以发现：

(1)与西门子S7-200不同，S7-300不管处于何种状态(run或STop)，一经上电，PLC就会不断地发出数据查找设备，在读写数据过程中也不间断。

(2)连接、断开、读出/写入时，监测到一系列有规律的数据，读出/写入的数据包括在其中。

分析其报文，可以找出如下规律：
　令牌报文的格式：SD4 DA SA
　总线访问协议报文的格式： SD1 DA SA FC FCS ED
　数据报文格式：SD2 LE LER SD2 DA SA FC DSAP SSAP DU FCS ED
　SD1=开始分界符1 Start Delimiter 1 SD2=开始分界符2 Start Delimiter 2
　LE=长度 Length LER= 重复长度 Repeated Length
　DA=目的地址 Destination Address SA=源地址 Source Address
　FC=功能码 Function Code DU=数据单元 Data Unit
　FCS=帧检查顺序 Frame Check Sequence ED=结束分界符 End Delimiter
　DSAP=目的服务存取点 Destination Service Access Point
　SSAP=源服务存取点 Source Service Access Point

2 单片机MPI通信硬件和软件设计

2.1 单片机MPI通信硬件设计

笔者用AT89C52单片机、MAX485和双端口RAMIDT7132构成了单片机的MPI通信硬件。硬件结构图如图3所示。

2.2 单片机MPI通信软件设计

单片机MPI通信软件设计主要包括串口部分、握手信号、读写部分等，其程序流程图如图4所示。

编写完MPI程序后，可以将3号从站的S7-200从MPI网络中去掉，将单片机接入MPI网络，单片机通过拨码开关设置为从站3，MPI网络支持从站随时接入网络，但网络中的主站号和从站号唯一。用SIMATIC Manager软件检测单片机和S7-300进行数据监测如图5所示。