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西门子MPI协议
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2011-11-20
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Siemens MPI 协议解析
nono95599nono@163.com
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摘要 : 在使用上位机和西门子 s7300 系列 PLC 实现自动化过程控制当中 , 选择 MPI 协议进
行通信时, PLC 可以不用编程,而且可读写所有数据区,快捷方便 。 但是西门子公司没有
公布 MPI 协议的格式 , 用户如果想使用 MPI 协议监控, 就 必须购买其监控产品或第三方厂
家的组态软件 。 这样给用户自主开发带来一定困难 , 特别是自行开发的现场设备就不能通 过
MPI 协议接入 PLC 。 而采用 其它通讯方式也存在编程复杂 , 需要购买软件和授权等局限性
。
本文 通过数据监视、 采集、 分析的方法, 解析 出了 MPI 协议的 关键 报文格式,可用于 实现
上位机 、 现场设备与 支持 MPI 协议的 CPU 之间通讯 , 从而提供了一种高效率低成本的通信
方式。
关键字: MPI 协议
前言
工业的现代化 , 很大程度体现在工业生产过程的自动化 , 其中信息的传输 , 数据的交换也成
为评价工业自动化水平高低的标准 。 网络通迅方式的多样化和通迅速率的高速化 , 使信息交
换领域从设备控制层延伸到企业管理层 。 信息技术的飞速发展 , 促进了自动化系统结构的变
革 , 以网络为主干的分布式控制系统已成为当今自动化系统的主流趋势 。 因此 , 网络通迅的
实时性和可靠性,以及网络故障的诊断和排除都成为工业网络通信关注的焦点。 MPI 网络是
西门子工业控制系统中经常用到的一种通迅方式,使用 RS485 物理接口进行数据传输。下面
主要阐述西门子 MPI 协议的解析方法以及关键报文格式。
MPI 协议概述
MPI 协议,其英文全名为 Multi - point - Interface 。在 PLC 之间可组态为主/主协议或主/从
协议.如何操作依赖于设备类型:如果控制站都是 s7 — 300 / 400 系列 PLC ,那么就建立主/
主连接关系 , 因为 MPI 协议支持多主站通讯 , 所有的 s7 — 300 CPU 都可配置为网络主站 , 通过
主/主协议可以实现 PLC 之间的数据交换。如果某些控制站是 s7 — 200 系列 PLC ,则可以建立
主/从连接关系 , 因为 s7 — 200 CPU 是从站 , 用户可以通过网络指令实现 s7 — 300 CPU 对 s7200
CPU 的数据读写操作。
分析 思路
西门子 Step 7 V5.4 软件 是 S7- 300 系列 PLC ( 包括 ET200S) 的开发工具, 上位机通过 其
PCI 插槽上的通讯卡 ( CP5613A2 ) 接口以及通讯电缆连接到 PLC 的编程口上 , 并且通讯卡
接口和 PLC 编程口都是 RS485 接口标准。 这说明, PC 机 实际上是可以通过 RS485 串口 同
ET200 CPU (IM151-7) 通讯 , 只是我们不知道通讯协议而已。 因此,在上位机上运用西门子提
供的 PRODA VE S7 软件读写 PLC 时, 通过 监视通讯 口上的数据,我们就有可能分析出 通
信 报文 格 式 。 然后, 撤掉西门子通讯卡, 直接通过 RS485 串口向 PLC 发送报文 来验证其正
确性,并作进一步的操作 。本着这一思想,采用以下步骤获得这些报文。
步骤
硬软件需求
硬件:串口分支器及通讯电缆,西门子 CP5613A2 通讯卡, ADV ANTECH 公司 PCI-1601 A
通讯卡,西门子 ET200S ( IM151-7CPU 以及相关模块 ) 。
软件 : step7 v5.4 , simatic net 2006 edition, prodave s7 , serial port monitor , PCI1601A driver
,
visual c++ 。
硬件连接如图 1-0
图 1-0
安装完相关软件及驱动程序以后,进行硬件测试以及软件平台搭建
( 1 ) 串口分支器制作及通讯电缆的连接(附录 A )
( 2 ) 运用 STEP 7 V5.4 对 ET200S 组态以及相关初始化设置(附录 B )
( 3 ) PCI1601A 通讯卡的测试(附录 C )
( 4 ) 串口监视软件设置和测试(附录 D )
( 5 ) PRODA VE S7 调试运行(附录 E )
完成设置和调试后 , 打开串口监视软件 , 并将 PLC 上电 , 运行 PRODA VE S7 并在其中进行
各种操作( load 、 unload 、 read 、 write 等)时启动数据监视,通过比较分析发现:
( 1 ) 与 S7-200 不同 , ET200S 不管出于何种状态 ( run 或 stop ) , 一经上电 , 就不断发出
数据查找设备,在读写数据过程中也不间断。
( 2 ) 连接、读出、写入和断开时检测到一系列有规律的数据。经过多次监测比较分析,
可得到相关操作的数据帧格式,初始化设定 PLC 与上位机的地址分别为 02 和 00 ;
为描述方便,现在对数据帧格式做以下符号约定
SD:(Start Delimiter) 开始定界符
LE: ( Length )报文长度
LER: ( Repeated Length )重复数据长度
SD: (Start Delimiter) 开始定界符
上位机
C p5613A2 PCI1601A
A 啊 A
ET200S 编程口
DA: ( Destination Address )目标地址
SA: ( Source Address )源地址
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
FS: ( Frame Sequence ) 帧序列号
UU: ( unkown unit )未知操作单元,其数值通常为固定值
GU:(group unit) 分组单元
DU: ( Data Unit )数据单元
FCS: ( Frame Check Sequence )校验码
E N D: ( End Delimiter )结束分界符
分析结果
连接( load )过程
( 1 )设备查找
在 PLC(ET200S) 上电启动进入 run 状态后,开始不断发出数据查找设备,数据帧格式如下
。
DA 从 00 到 1F 共 32 个站号 , 令牌帧和总线访问帧按照严格的帧时序 ( 15 帧 /s ) , 交替发出 。
令牌帧: DC DA SA
DC DA 02
总线访问帧: SD DA SA FC FCS END
10 DA 02 49 FCS 16
在 prodave s7 中运行 L oad 命令后 , 上位机也开始不断发出数据查找设备 , 数据帧格式如下
。
DA 从 00 到 1F 共 32 个站号 , 令牌帧和总线访问帧按照严格的帧时序 ( 19 帧 /s ) , 交替发出 。
令牌帧: DC DA SA
DC DA 00
总线访问帧: SD DA SA FC FCS END
10 DA 00 49 FCS 16
SD 、 DC 、 FC 、 END 均占据一个字节长度 , 为固定数值 , 分别等于 10 、 DC 49 、 16 , FC S
采用求和校验,等于 DA+SA+FC 。
(2) 握手
上位机在收到 et200s 发出的令牌帧( dc 02 02 )后以其令牌帧( dc 00 00 )作为回复,等 待
et200s 应答,如果收到 dc 00 02 , pc 机立即回复 dc 02 00 ,令牌握手成功。总线访问握手方
式与令牌握手一致。在读写操作过程中,应答握手也不间断。
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