【案例】 组态王与西门子S7-200的几种通信方式

PLC狂人

①组态王的通讯机制

　　组态王把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，为实现和外部设备的通讯，组态王内置有大量的设备驱动作为外部设备的通讯接口。在开发过程中，只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”，一步步完成连接过程，即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。在运行期间，组态王可以通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据或指令。组态王的驱动程序采用ActiveX技术，每一驱动都是一个COM对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，从而保证运行系统的高效率，如图1所示。因此，组态王可以与一些常用I/O设备直接进行通讯，如可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡、智能仪表等。组态王与I/O设备之间的数据交换采用五种方式：串行通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口卡方式。



图1 组态王与外部设备通讯示意图

②组态王与S7-200的PPI通信方式

　　PPI（Point-to-Point）是西门子专为S7-200系列开发的一个通讯协议，为主/从协议，PC机为主站，S7-200为从站。该方式下有两种硬件连接方法，一种是使用PPI电缆将PC机串口和S7-200的通讯口相连，采用串行通讯方式。另一种是PC机通过CP5611通讯卡与S7-200相连。在第一种方式下，使用PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN32安装通讯硬件在“SET PG/PC Interface”对话框中配置PC/PPI cable，选择Interface Parameter Assignment为PPI，并设置PPI参数默认值，双击通讯框中得刷新图标后建立与S7-200的通信连接。在第二种方式下，将CP5611卡安装在PC机的插槽中，用连接带缆将CP5611卡与S7-200的PORT口相连，安装STEP 7-Micro/WIN32和STEP 7 V5.0 +ServicePack5（或STEP 7 V5.1+ServicePack 2），运行PG/PC-interface parameterisation，将用户界面配置为CP5611 （PPI）方式。这两种方式的上位机组态王的设置基本相同，首先使用“设备配置向导” 定义外部设备，分别选择西门子S7-200系列PPI通信和西门子S7-200系列通讯卡通信，并设定如下通信参数：波特率9600bps，数据位8位，停止位1位，偶校验。在设定PLC地址时，两种方式有所不同，前者将PLC地址设为默认地址2。后者采用“PLC地址.2”地址格式，小数点前的数字为有效地址PLC的地址（即站号），小数点后为数字2，所设定的地址范围为2.2～126.2，其中PLC的地址可通过编程软件STEP 7-Micro/WIN设置来实现。

　　在组态王的“数据字典”中定义相关变量，选择变量类型为I/O型，并选择连接设备，指定所访问的寄存器名及寄存器类型。注意，组态王只支持V寄存器，如果要监控Q、Ｉ、M寄存器，可以先在PLC程序中将Q、Ｉ、M寄存器传至V寄存器，组态王通过对V寄存器的操作来实现对Q、Ｉ、M寄存器的监控。另外，组态王不支持直接以I/O离散变量的定义，需以字节（BYTE）形式存取，每一BYTE类型（8个BIT位）对应8个开关量的输入或输出状态，即BYTE的0~7位分别对应输入或输出的0~7开关量通道，如果要显示或控制某一开关量通道的状态，可以使用组态王提供的BIT（）或BITSET（）函数进行取位或置位。在制作好的监控画面中，将画面的图素与定义的变量建立“动画连接”，在TouchVew中运行，即可建立实时通信，得到一个反映工业现场的监控画面。

③组态王与S7-200的MPI通信方式

　　MPI（Multi-Point）为多主站的通信方式。在西门子公司的可编程控制器、操作员界面和编程器上的集成有MPI口，可与PC机、S7-200建立小型的MPI网。由于S7-200只能作为MPI从站，所以装有组态王的PC机与S7-200仍为主/从协议。PC机通过MPI卡（如CP5611通讯卡）接入MPI网中作为主站。其通信设置和使用与前类同。

④组态王与S7-200的自由口通信方式

　　自由口通讯方式是S7-200的一个很有特色的功能。它是一种通讯协议完全开放的工作方式，不受PPI协议的限制，是PPI方式的一个补充。在该方式下的通讯口的协议由外设决定，PLC通过程序来适应外设。从而使得S7-200系列PLC可以与任何具有通讯能力的并且协议公开的设备相通讯，即S7-200可以由用户自己定义通讯协议。

　　在与组态王采用自由口协议方式通讯时，为主从的问答方式，装有组态王的上位机为主呼方，下位机S7-200为应答方。亚控公司提供了使用STEP 7 Micro/WIN编写的自由口通讯的PLC初始化程序，该梯形图程序通过接收中断和发送中断以及发送指令（XMT）控制通信口的操作，其默认的PLC通讯端口为PORT0，地址为2，波特率9600bps。若要更改通讯端口、地址和波特率，可在STEP 7-Micro/WIN编程软件中将中断程序6（INT_6）中XMT指令的PORT 0口改为所用端口，并在系统块中进行相应更改；将VW8（存放PLC的地址的寄存器）传送PLC的实际地址值；波特率设置可通过更改SMB30的值，该寄存器是自由口控制寄存器，用于存放自由口控制字节。

　　在使用亚控的PLC初始化程序具体操作时，首先用PC/PPI电缆将PC机的串口与S7-200的通讯口相连，当CPU为226时，有两个通讯口：PORT0和PORT1，应选择PORT0与组态王进行通讯，因为此时使用PORT1通讯不上。在PC/PPI电缆上有DIP开关，用于设置通讯的波特率，此处设为9600bps，与SET PG/PC intererface中的设置一致。使用PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN32安装和设置PC/PPI电缆，建立计算机与S7-200的连接后将亚控公司提供的自由口通讯的初始化程序下传至PLC中去。在组态王中定义外部设备为西门子S7-200系列编程口通信，并设定如下通信参数：波特率9600bps，数据位8位，停止位1位，无校验，设定PLC地址为默认地址2。其它操作与前相同，运行TouchVew，则可建立组态王与S7-200的自由口通信方式。