西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8产品描述

西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8产品描述

 1．直接寻址

    S7系列PLC的编程指令支持直接寻址与间接寻址两种寻址方式。

    直接寻址通过直接给出信号进行，它可以用于所有的编程元件(I、Q、M、SM、V、L、S、T、C、AC、HC等)。

    [例8-5]利用直接寻址的方式，将标志存储器MB10的内容一次性在2上输出的程序如图8-4.1所示。

    图中的MOV B在S7-200PLC中为字节移动指令，EN为启动条件，IN端为需要移动的数据地址，OUT端为移动目标位置地址，SMO.O为PLC内部的恒“1”信号。有关本指令的具体说明可以详见PLC编程的有关章节。

  2．间接寻址

  S7-200的间接寻址方式中，操作数的是操作对象所存放的地址，而不具体指明操作对象。因此，间接寻址方式需要通过“地址指针”进行。

    所谓“地址指针”是间接寻址时专门用来存储地址的寄存器。在S7-200 PLC中，建立地址指针应注意以下几点：

    ①只能用变量V、局部变量L或累加器AC1、AC2、AC3作为地址指针（ACO不可使用)。

    ②建立地址指针，用双字的形式将间接寻址需要的存储器地址移动到地址指针中；存储器地址前加符号“&”进行标记，“&”表明移动的只是址，而不是该存储器的具体内容。

    ③间接寻j时，应在地址指针的加“*”标记，表示该操作数为间接寻址的地址指针。

    ④允许利用地址指针访问的存储器为I、Q、V、M、S以及定时器T、计数器C的当前值，但模拟量输入／输出AI/AQ、高速计数器HC、特殊标志SM以局部变量L不能通过地址指针进行访问。

    ⑤S7-200的间接寻址不可以用于二进制位信号、高速计数器HC、局部变量L，如不可以对I0.2、Q0.2、HC1、LW2等使用间接寻址。

    [例1]以AC1（累加器1）作为地址指针，将变量存储器VB200～VB203中4字节数据(12345678)移动到标志寄存器MBO～MB3中的程序如图8-4.2所示。

    程序分为4段，1段利用双字移动指令MOVD(在梯形图中的符号为MOV__ DW)将地址VB200移动到地址指针AC1中。

    2段利用字移动指令MOVW，将地址指针ACI中地址VB200所存储的内容(VB200、VB201中的值1234)移动到MWO。

    3段将地址指针中的地址加2（AC1的地址变为VB202）。

    4段将地址指针AC1中地址VB202中所存储的内容（VB202、VB203中的值5678）移动到MW2。

    图中有关MOV指令的具体说明可以详见10章10.4节的有关章节。

    [例2]以LD10(局部变量10)作为指针，将由偏移量存储器VD1004所确定的变量存储器VW中的内容移动到VW1900的程序如图8-4.3所示。

    程序分为3段，l段利用双字移动指令MOVD(在梯形图中的符号为MOV DW)将地址VBO移动到地址指针LD10中。

    2段将指针中的地址VBO加上偏移量存储器VD1004的内容（LD10的地址变为VBO+偏移量），确定移动目标。

    3段将指针LD10中地址“VBO+偏移量”中所存储的内容移动到VW1900。

    本例中如果VD1004中的内容为1000，则变量存储器VW1000中的内容将被复制到VW 1900中；若改变VD1004中的内容为1100，则变量存储VW1100中的内容将被复制到VW1900中。

 1．指令特点与编程

  S7-300/400的转换指令功能相对单一，所有代码转换指令均为用于数据形式转换的指令，且不可以实现ASCII码、字符串的转换，也无译码功能。

    S7-300/400的数据形式转换指令主要有如下特点：

    ①转换指令主要有BCDj、I-BCD、BCD_DI、DI—BCD、DI_RI、I_DI、ROUND、TRUNC、CEIL、FLOOR等，可以进行十六进制数与BCD之间的转换、整数与浮点数之间的转换、浮点数的“取整”等操作。

    ②与移位指令一样，S7-300/400的数据形式转换一般只能通过累加器1进行，当存储器需要移位时，应将存储器的内容移动到累加器l中。

    ③S7-300/400的移位操作只能对字、双字长的数据进行，不能用于字节。

    数据形式转换指令的梯形图编程与S7-200相似，如需要将输入字IW20的BCD数据（十进制数据）转换为整数（十六进制数据）的程序格式如图10-6.6所示。

    从图10-6.6的指令表程序可以看出，数据形式转换的步是将“源数据”IW20装入累加器l中，然后再对累加器l的内容进行转换，传送到目标存储器MW100中。

    2．BCD转换指令

    S7-300/400的数据形式转换指令BCD I、I__BCD、BCD—DI、DI__ BCD用于十六进制数与BCD

之间的转换。

    编程需要注意以下几点：

    ①S7-300/400的BCD数据只能对字、双字长的数据进行，不能用于字节。

    ②指令BCD I、LBCD用于16位整数与BCD间的转换，由于数据带符号，因此只能转换3位BCD码，BCD数据的范围为-999～+999。指令BCD DI、DI__ BCD用于32位整数与BCD间的转换，同样带符号，因此只能转换7位BCD码，BCD数据的范围为-9999999～+9999999。

    ③16位整数的BCD存储格式为：

    格式中的空余位（16位整数的bit14～bit12、32位整数的bit30～bit28），一般取与符号位相同的值，如：正数为“O”；负数为“l”。

    ④当16位、32位整数转换为BCD时，如果出现大于9的十进制数值（如1100等），或者转换后的数值过了BCD格式允许存储的范围，将出现转换错误，并导致PLC的停止。

    3．整数、浮点数转换指令

    S7-300/400的数据形式转换指令I DI、DI R用于16位整数与32位整数、32位整数与浮点数之间的转换；ROUND、TRUNC的作用、意义与S7-200相同，用于对浮点数的小数部位处理；CEIL、FLOOR是当浮点与整数相差很大时的两种不同处理方式。

    IDI指令可以将16位整数转换为32位整数，其实质只是将符号位从原16位整数的bit15移到32位整数的bit31上，其余数据不变或增补0而已。

    ROUND指令是将浮点数的小数部分四舍五入转换成双整数；TRUNC指令是将浮点数的小数部分舍去转换成双整数。

    由于浮点数的数据表围要远远大于双字长整数。当浮点数的值大于整数时，通过CEIL指令，可以将浮点数转换为大于等于该浮点数的小整数；通过FLOOR指令，可以将浮点数转换为小于等于该浮点数的大整数。

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 bbbbbeters 设置中进行如下设置： Address ： 0 ， Timeout ： 1s

在“ PPI ”的 Network bbbbbeters 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，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：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.bbbbbLen = 0

     MSComm1.RThreshold = 1

MSComm1.bbbbbMode = combbbbbModeBinary

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

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 bbbbbb

Dim RCV_Len As Long

RCV_Array = MSComm1.bbbbb ‘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，用户程序就可以控制通信端口的操作，通信协议也受用户程序控制。

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