英创信息技术工控主板通过PPI协议连接西门子PLC

西门子S7-200系列PLC是工业场合应用最广的现场控制设备之一，S7-200系列PLC支持自由端口、MPI、PPI和Moddus等通讯方式。自由端口方式需要用户自己制定通讯协议，PLC与上位机两端都需要编写相应的协议程序，实现复杂、难度较高。西门子的Step7 MicroWin编程软件使用PPI(Point to Point)协议连接PLC，利用PPI协议可以调试\下载PLC程序、传输数据，但西门子并未公开PPI协议内容。Modbus是工业控制现场广泛应用的通讯协议，在嵌入式领域，嵌入式主板通常采用Modbus与PLC相连，英创嵌入式工控主板就提供了基于串口和TCP的Modbus软件包，但PLC要支持Modbus协议同样需要相应的程序编写，同时Modbus协议会占用一定的PLC中断和代码资源。

S7-200系列PLC的编程通讯接口内部固化了PPI通讯协议，如果上位机软件能利用PPI协议读写PLC，就可以省去PLC的通讯程序编写。为了方便嵌入式工控主板与PLC连接，我们分析了PPI通讯协议格式，把操作PLC的常用指令封装成了简单的API接口函数，利用这些函数可以实现设置PLC工作模式、读取PLC型号信息、读写PLC存储器等功能。

ESM6802是预装WEC7.0(或Linux)的i.MX6 双核嵌入式工控主板，板载了双网口，双CAN，7串口，4-USB PCIe x1、精简ISA等多种通讯接口，同时ESM6802提供了RGB、LVDS和HDMI三种显示接口，可以支持从320×240分辨率的低成本LCD到1920×1080的全高清显示屏。下面将以运行WEC7.0操作系统的ESM6802作为上位机，介绍WCE工控主板如何使用PPI协议连接S7-200 PLC。

1、硬件连接

S7-200系列PLC的编程通讯接口为RS485电平，安装Step7 MicroWin的PC机通过PC/PPI通讯线缆连接PLC。PC/PPI通讯线缆完成了RS232电平到RS485电平的转换，其RS232端与计算机串口相连，RS485端与PLC的编程通讯口相连。ESM6802同样使用PC/PPI线缆连接PLC，ESM6802的COM3口为RS232电平，PC/PPI线可直接插到ESM6802的COM3口上使用，ESM6802与PLC的硬件连接方法如下所示：

图1　ESM6802与S7-200 PLC的硬件连接

2、软件实现

PPI是点到点的主从协议， PLC的通讯接口缺省情况下工作在PPI从(slave)模式，以便接收来自Step7 MicroWin编程软件的数据，Step7 MicroWin自然工作在PPI主(master)模式。ESM6802在与PLC相连时，ESM6802作为上位机工作在主模式，PLC通讯接口为缺省的从模式。

下面是我们基于PPI协议封装的操作PLC的API函数，详细的函数说明可参考ppi.h头文件。

// 功能描述: 设置相应串口的通讯参数，

HANDLE PPI_OpenPort(LPCTSTR lpPortName);

// 功能描述: 关闭PPI使用的串口设备

BOOL  PPI_ClosePort(HANDLE hPort);

// 功能描述: 设置ppi通讯的超时时间，单位为毫秒。默认超时时间为ms

int  PPI_SetTimeout(HANDLE hPort, int nMilliseconds);

// 功能描述: 设置两次ppi通讯之间的间隔时间，单位为毫秒。默认时间间隔为ms

int  PPI_SetPollDelay(HANDLE hPort, int nMilliseconds);

// 功能描述: 设置设置本机的PPI地址，默认本机地址为x00

BOOL PPI_SetLocalAddress(HANDLE hPort, UINT8 bLocalAddr);

// 功能描述: 与指定的PLC握手

int  PPI_FindPLC(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr);

// 功能描述: 读取指定PLC的型号和保护等级

int   PPI_GetPLCID(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, UINT8 cpuId[], UINT8 *pProtectionLevel);

// 功能描述: 设置PLC工作在RUN模式或STOP模式

int   PPI_SetPlcMode(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, int nMode);

// 功能描述: 读PLC指定存储器数据

int  PPI_Read(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, LPCSTR lpStorageAddress, UINT8 *pNumofRead,  UINT8 readData[]);

// 功能描述: 写PLC指定存储器数据

int  PPI_Write(HANDLE hPort, UINT8 bSlaveAddr, LPCSTR lpStorageAddress, UINT8 *pNumofWrite, UINT8 writeData[]);

2.1　WEC7应用PPI API示例

下图是在WEC7工控主板ESM6802上运行的利用PPI API操作PLC的Demo程序，程序实现了搜索PLC、设置PLC工作模式、获取PLC型号信息以及读写PLC存储器等功能。

图2　在WCE上运行的操作PLC的例子程序

2.2　Linux应用PPI API示例

下图是在Linux工控主板ESM6802上运行的PPI API应用示例。用户运行./test_ppi后进入命令行操作，可以实现搜索PLC、设置PLC工作模式、获取PLC型号信息以及读写PLC存储器等功能，可以通过m查看帮助信息，根据帮助信息对PLC进行操作。

图3　在Linux主板上运行的操作PLC的例子程序
 

ESM6802具有相当丰富的通讯接口，与突出控制功能的PLC可以形成良好的功能互补，同时ESM6802对大屏显示器的支持也适合用做PLC控制系统的状态监控人机交互终端。

PPI API以lib库的形式提供，可以在英创所有WEC7 / Linux工控主板上运行，图2、图3所示的Demo程序提供源代码参考，感兴趣的用户可与英创联系索要。