PLC和MC9S08PT60PB的PPI協(xié)議分析
發(fā)布日期：2022-04-22 點擊率：98 品牌：MCC
0 引言
PLC(可編程程序控制器)是一種極為普遍的、應用于各種環(huán)境的工業(yè)控制器。西門子公司的PLC通過用戶存儲的應用程序來控制生產過程，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、實時處理能力強、價格低廉等優(yōu)點。為工業(yè)自動化提供了幾乎完美的現(xiàn)代化自動控制裝置。但是PLC不具備鍵盤、顯示器等人機交互設備，不能實時地對控制參數(shù)進行修改及顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)。西門子公司的TD系列的文本顯示器價格昂貴而且在低溫下無法正常工作。另一方面，MC9S08PT60PB具有價格較低廉、使用方便、功能多樣等優(yōu)點。所以PLC可以和MC9S08PT60PB結合使用，以彌補PLC的缺陷。所以常常在一個控制系統(tǒng)中出現(xiàn)MC9S08PT60PB和PLC共存的情況，它們之間的通信應用就具有非常重要的現(xiàn)實意義。
1 PLC通信方式與MC9S08PT60PB芯片
PLC具有豐富的串行通訊方式，支持多種通信協(xié)議，如點對點接口協(xié)議(PPI協(xié)議)、多點接口協(xié)議(MPI協(xié)議)、PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等。其中點對點接口協(xié)議是西門子公司研究開發(fā)的，是一種只需要在上位機中按照通信要求編程就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。
MC9S08PT60PB是Freescale公司產品系列中最新的8位MCU，它具有集成度高、外圍設備豐富、穩(wěn)定性高、開發(fā)周期短、成本低、兼容性好等特點而被廣泛應用。它更適合低功耗、高性能的使用環(huán)境，如便攜式電子產品。MC9S08PT60PB資源豐富是最為突出的性能，RAM內存高達4kB，F(xiàn)LASH存儲器容量可達60kB，高度集成了4個串行通信端口(SCII、SCI2、SPI、IIC)，最多達8個定時器、8通道的10位A／D轉換器。豐富的資源利于現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)通信。
2 PLC與MC9S08PT60PB通信的接口電路
西門子PLC的CPU上的通信接口是RS-485D型連接器，PLC輸出RS-485信號。系統(tǒng)采用MC9S08PT60PB微控制芯片，它的串行口輸出是TTL電平，實現(xiàn)PLC與MC9S08PT60PB之間的通信，需要進行RS-485與TTL電平的轉換。該轉換可以通過先將MC9S08PT60PB的串行口與SN75176芯片相接。SN75176芯片是TI公司的一款用于RS-485通信的低功耗半雙工收發(fā)器件，芯片內部集成了一個驅動器和一個接收器，符號RS-485通信標準，具有高驅動能力。MC9S08PT60PB與S7-200 PLC的RS-485口進行通信，
3 PPI通信協(xié)議的通信程序
3．1 PPI通信協(xié)議
PPI協(xié)議中上位機與PLC使用主從方式進行通信，上位機作為主設備，PLC作為從設備。上位機按照通信任務，向PLC發(fā)送一定格式的數(shù)據(jù)通信命令。PLC向上位機發(fā)出應答信號，這時上位機再向PLC發(fā)送確認命令，PLC收到確認命令后，開始執(zhí)行命令。完成通信任務。
MC9S08PT60PB中的程序是在Code Warrior IDE開發(fā)環(huán)境中完成的，由PC上位機下載到MC9S08PT60PB中之后，它作為主設備。PLC是被動通信，不需要編制通信程序。通信程序中主要包括：串口初始化命令、發(fā)送命令、接收命令MC9S08PT60PB使用的查詢方式，MC9S08PT60PB作為主站根據(jù)實際需要實時與PLC從站通信，完成通信數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。
3. 2．2 報文格式
報文數(shù)據(jù)長度和重復數(shù)據(jù)長度為自上位機自己的地址至數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)長度，校驗碼為上位機自己的地址至數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)的和校驗，只取其中的末字節(jié)值。在讀寫PLC的變量數(shù)據(jù)中，讀數(shù)據(jù)的功能碼為6CH，寫數(shù)據(jù)的功能碼為7CH。
對于一次讀取一個數(shù)據(jù)，讀命令都是33個字節(jié)。前面的0～21字節(jié)是相同的，0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21開始符長度長度開始符站號源地址功能碼協(xié)議識別遠程控制冗余識別冗余識別協(xié)議數(shù)據(jù)單元參考參數(shù)長度參數(shù)長度數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)長度04讀05寫變量地址數(shù)。
字節(jié)22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32功能讀取長度數(shù)據(jù)個數(shù)存儲器類型偏移量校驗碼結束符。
字節(jié)22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40寫入位置及值長度個數(shù)類型偏移量位數(shù)值校驗碼結束符。
PPI協(xié)議上位機向PLC發(fā)送讀寫請求時的報文格式，每次讀一個數(shù)據(jù)：
length為讀取數(shù)據(jù)長度，01：one bit，02：one byte，04：one word(two bytos)，06：one doub word(fourbytes)；mem_flag為存儲器類型。01：V存儲器，00：其它；mem_type為存儲器類型，04：S，05：SM，06：AI，07：AQ，IE：C，81：I，82：Q，83：M，84：V，lF：Taddr為要讀取或寫入的地址值。如果為bit、Byte[32]=0x03 Byte[34]=0x01；byte數(shù)據(jù)，Byte[32]=0x0Byte[34]=0x08 Byte[35]為要寫入的值，Byte[36]為0x00，如果為word數(shù)據(jù)，Byte[35]和Byte[36]為要寫入的值Byte[32]=0x04；Byte[34]=0x10；Byte[35-38]就是寫入的值，Byte[39]=檢驗碼，Byte40=16H，結束。X0為校驗和。X1為寫入的值。
程序首先執(zhí)行初始化串口程序，完成串口輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化等。然后開始PLC發(fā)送讀寫請求，MC9S08PT60PB接收到指令后，回復指令，然后讀寫數(shù)據(jù)，完成通信。
5 結論
PLC與MC9S08PT60PB利用了PPI串行通信很好的發(fā)揮PLC穩(wěn)定可靠的性能、抗干擾能力強的優(yōu)勢省略了PLC的通訊程序編寫，而且還發(fā)揮了
MC9S08PT60PB使用靈活、適應性強的優(yōu)點，兩者相互結合取長補短。同時使用西門子公司的PPI協(xié)議解決了MC9S08PT60PB與PLC之間的數(shù)據(jù)交換問題。實踐證明該方法比自由口通信協(xié)議簡潔，使用方便，用途廣泛。
