PC(語(yǔ)言編程)與西門(mén)子S7300/400通訊方法

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，某些時(shí)候可能會(huì)采用VB/DELPHI/VC等語(yǔ)言，自主編程與西門(mén)子PLC進(jìn)行通訊，這類帖子、論文在網(wǎng)上都可以找到，在此總結(jié)一下。

1、Prodave通訊

Prodave是西門(mén)子提供的一個(gè)軟件包，為語(yǔ)言編程和plc通訊提供接口。

通訊接口：MPI

因?yàn)镸PI口是每塊cpu的編程口，所以plc不需要另外添加通訊模塊，這個(gè)方案就比較經(jīng)濟(jì)，而且prodave軟件包里面附帶了example和詳細(xì)的說(shuō)明，用起來(lái)應(yīng)該比較簡(jiǎn)單和方便（本人只匆匆看過(guò)文檔，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)過(guò)）。這方面的資料在上很多。當(dāng)然，mpi的速度是有限的，如果采用普通的pc adapter連接pc和plc，zui高速度也就38.4kbps，我不知道prodave能否支持mpi卡（5611之類的話），如果可以的話速度可以達(dá)到187.5kbps。

2、串行通訊

看到過(guò)一些論文，采用串行通訊的方法實(shí)現(xiàn)pc和plc通訊。這種情況存在幾點(diǎn)要求：

a、需要為plc添加一塊串行通訊模塊，比如300的話就需要cp340或者cp341（前者便宜些）；

b、plc里面需要對(duì)串行通訊進(jìn)行編程，其實(shí)也就是接收?qǐng)?bào)文和發(fā)送報(bào)文，調(diào)用fb2/fb3（cp340的話）。

c、串行通訊的速度是有目共睹的，而且cp340或者cp341的數(shù)據(jù)吞吐量也是有限的，即報(bào)文長(zhǎng)度是有限制的，因此個(gè)人認(rèn)為通訊數(shù)據(jù)量大的話采用串行通訊就不合適了。

d、報(bào)文格式的話就比較自由，但是也應(yīng)當(dāng)合理，我雖然沒(méi)有具體實(shí)驗(yàn)過(guò)，但是個(gè)人認(rèn)為可以參考modbus的報(bào)文結(jié)構(gòu)來(lái)編程，甚至就采用modbus的規(guī)范，不過(guò)這樣的話要求編程者對(duì)pc和plc側(cè)的modbus編程都要熟悉。

3、OPC

Opc是這些年來(lái)很流行的東西，其實(shí)我很討厭opc的安全認(rèn)證的設(shè)定。不過(guò)采用opc編程來(lái)訪問(wèn)plc真的是一件非常輕松愜意的事情。你需要做的就是了解opc的結(jié)構(gòu)和編程，尤其是采用vb來(lái)編寫(xiě)opc簡(jiǎn)直是件傻瓜化的工作當(dāng)然也犧牲了很多。

前面我實(shí)驗(yàn)了用vb通過(guò)opc（以太網(wǎng)）來(lái)訪問(wèn)300，包括用西門(mén)子的simaticnet提供的opc接口和第三方的kepserver。

采用opc接口編程的優(yōu)點(diǎn)：通訊速度快，編程簡(jiǎn)單。

4、以太網(wǎng)編程

采用以太網(wǎng)編程訪問(wèn)plc，其實(shí)又可以分為兩種：

一種是socket接口，需要在plc里面編程進(jìn)行收/發(fā)，大概是fc5/fc6吧，印象不深了，當(dāng)然plc里面要定義一個(gè)connection，填好地址、端口號(hào)之類的信息，這個(gè)對(duì)于熟悉西門(mén)子工業(yè)通訊的人是很easy的事情。Pc側(cè)采用socket接口編程，zui簡(jiǎn)單的就是vb里面的wisock控件，當(dāng)然這掩蓋了很多細(xì)節(jié)。Socket編程本來(lái)就是一門(mén)藝術(shù)，講究說(shuō)學(xué)逗唱:)

這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該是pc側(cè)編程稍微簡(jiǎn)單點(diǎn)（相對(duì)于后一種），而且可以不局限于windows平臺(tái)，因?yàn)閟ocket接口被諸如unix支持的更好。

第二種是采用西門(mén)子的sapi接口函數(shù)，這樣plc里面不需要過(guò)多的編程了，當(dāng)然pc側(cè)的編程難度就比較高了，ms只能用c來(lái)寫(xiě)，所以我望而卻步鳥(niǎo)?？催^(guò)相關(guān)帖子和論文，有高人在項(xiàng)目里面就這么干的，而且數(shù)據(jù)量很大，看來(lái)高人很多很多啊，向他們致敬！關(guān)于sapi的資料其實(shí)都在simaticnet軟件光盤(pán)里面，有興趣的可以去找來(lái)看看。

轉(zhuǎn)個(gè)baidu來(lái)的關(guān)于sapi－s7的資料：

―――――――――――――――――――――――

為了允許PC機(jī)和工作站上的應(yīng)用程序與西門(mén)子S7系列產(chǎn)品進(jìn)行S7通訊西門(mén)子公司提供了一個(gè)SAPI-S7應(yīng)用程序接口通過(guò)它可以靈活而方便地跟西門(mén)子S7系列產(chǎn)品進(jìn)行通信。安裝SIMATIC Ner軟件后會(huì)在系統(tǒng)system32目錄下生成一個(gè)s732.dll文件該動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)提供了大量基于WindowsNT、Window95/98、Windows3.11和MS-DOS的函數(shù)這樣就使得用戶解決PLC和PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題變?yōu)榭赡?。通信編程包括兩個(gè)部分：（1）CP連接組態(tài)（2）PLC與上位機(jī)通信編程。 4．1 CP連接組態(tài) 可采用step7軟件或step7軟件中用于工業(yè)以太網(wǎng)的NCMS7軟件對(duì)CP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。通訊處理器CP可連接PCPC/PG上一般裝網(wǎng)卡CP1613。在Windows控制面板下的“set PC/PG”下安裝所用網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序并設(shè)協(xié)議、站號(hào)、波特率、是否為主站完成對(duì)VFDs（Virtual Field Device）和S7 connections的配置[4]。 4．2 PLC和上位機(jī)的通訊編程 S7-300/400PLC有以下各類資源：①輸入點(diǎn)I：接收外部開(kāi)關(guān)量信號(hào) ②輸出點(diǎn)Q：輸出給外部的開(kāi)關(guān)量信號(hào) ③內(nèi)部輔助點(diǎn)M：存放所需中間結(jié)果 ④時(shí)間繼電器T ⑤計(jì)數(shù)器 ⑥數(shù)據(jù)塊DB：存放程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域 ⑦外設(shè)輸入PI：主要接收模擬量輸入信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換⑧外設(shè)輸出PQ：給出模擬兩輸出值[5]。要讀/寫(xiě)這些資源首先要建立PLC和PC機(jī)的連接。 4．2．1 初始化與PLC的連接 SAPI-S7應(yīng)用程序接口提供的管理服務(wù)模塊（Administrative Services）提供了一些可供讀出配置信息和登錄/退出通訊系統(tǒng)的函數(shù)下面作一些簡(jiǎn)要介紹[6]： Ø s7_get_device() ：通過(guò)此函數(shù)用戶程序可以查詢所有已安裝的CP的CP名。 Ø s7_get_vfd（） ：通過(guò)此函數(shù)用戶程序可以查詢?nèi)我籆P的所有已配置的VFD。 Ø s7_init（）：通過(guò)此函數(shù)用戶程序可登錄通訊系統(tǒng)。 Ø s7_get_cref() ：此函數(shù)提供了一個(gè)指向所選S7 connection名的指針。 Ø s7_get_conn()：此函數(shù)返回已登錄VFD的所有S7 connection名和指向他們的指針。 Ø s7_shut()：通過(guò)此函數(shù)用戶程序可退出通訊系統(tǒng)。 一個(gè)應(yīng)用程序可以登錄一個(gè)或多個(gè)CP的若干個(gè)VFD只有當(dāng)應(yīng)用程序登錄CP及其所選的VFD在配置期間給該VFD的所有連接才是有效的。 4．2．2讀/寫(xiě)PLC內(nèi)部資源 初始化與PLC的連接成功后就可以對(duì)PLC進(jìn)行讀寫(xiě)操作。對(duì)PLC存儲(chǔ)區(qū)即數(shù)據(jù)塊DB的讀寫(xiě)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的zui基本操作。SAPI-S7應(yīng)用程序接口提供的變量服務(wù)模塊（Variable Services）提供了一些讀寫(xiě)函數(shù)由于篇幅有限現(xiàn)選一些經(jīng)常用到的函數(shù)作一些簡(jiǎn)單介紹。 Ø s7_cycl_read()：此函數(shù)通知服務(wù)方準(zhǔn)備對(duì)單存儲(chǔ)單元循環(huán)讀一個(gè)變量。 Ø s7_get_cycl_read_ind()：此函數(shù)接收來(lái)自服務(wù)方發(fā)送的數(shù)據(jù)。 Ø s7_multiple_read_req()：此函數(shù)通知服務(wù)方準(zhǔn)備對(duì)多存儲(chǔ)單元讀一個(gè)或多個(gè)變量。 Ø s7_get_multiple_read_cnf()：此函數(shù)接收來(lái)自服務(wù)方的一個(gè)或多個(gè)變量的值。 Ø s7_multiple_write_req()：此函數(shù)通知服務(wù)方準(zhǔn)備對(duì)多存儲(chǔ)單元寫(xiě)一個(gè)或多個(gè)變量。 Ø s7_get_multiple_write_cnf()：此函數(shù)接收來(lái)來(lái)自服務(wù)方的執(zhí)行上述寫(xiě)請(qǐng)求的結(jié)果。 需要特別注意的是：S7 300/400PLC遵循“高地址、低字節(jié)”的規(guī)律這與某些習(xí)慣用法不同。例如在C++Builder6中變量類型為word的變量它的數(shù)據(jù)存放順序是“低地址低字節(jié)”的規(guī)律。因此在對(duì)所讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作或給PLC數(shù)據(jù)塊中寫(xiě)數(shù)據(jù)字時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的處理。 為解決上位機(jī)不能因前臺(tái)的信息處理而中斷后臺(tái)的監(jiān)聽(tīng)等問(wèn)題可采用多線程編程技術(shù)將對(duì)PLC內(nèi)部資源的讀/寫(xiě)功能模塊交給一個(gè)后臺(tái)線程來(lái)完成。多線程編程技術(shù)能提高CPU利用率加快信息處理提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性在由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中應(yīng)用多線程技術(shù)是*必要的。 4．2．3 后臺(tái)讀/寫(xiě)線程模塊部分代碼 ····· do { ret = s7_receive(cp_descr&cref&orderid); switch(ret) { case S7_NO_MSG: break; case S7_INITIATE_CNF: Synchronize(my_get_initiate_cnf); Synchronize(my_multiple_read_req); break; case S7_MULTIPLE_READ_CNF: Synchronize(my_get_multiple_read_cnf); Synchronize(my_multiple_read_req); break; · · case S7_ABORT_IND: Synchronize(my_get_abort_ind); break; case S7_VFD_STATE_CNF: Synchronize(my_get_vfd_state_cnf); Synchronize(my_abort); break; case S7_VFD_USTATE_IND: Synchronize(my_get_vfd_ustate_ind); break; default : ····· } }while(ret != last_event_expected) 5 總結(jié) 運(yùn)用C++Builder6.0編寫(xiě)的PLC控制調(diào)試程序具有用戶界面友好人機(jī)交互方便數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)大靈活的特點(diǎn)具有較強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。通過(guò)調(diào)用S7通訊提供的SAPI-S7應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與S7300/400PLC基于工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊不僅數(shù)據(jù)傳輸率快而且數(shù)據(jù)傳輸正確率高。在對(duì)PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中大大縮短了調(diào)試周期提高了工作效率。此通訊技術(shù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)西門(mén)子工控產(chǎn)品的應(yīng)用以及工業(yè)以太網(wǎng)的推廣應(yīng)用有著廣泛普遍的重要意義。

――――――――――――――――――――

再來(lái)個(gè)強(qiáng)人寫(xiě)的帖子，在億萬(wàn)論壇里面的，沒(méi)全部貼下來(lái)，有興趣的自己去看：

――――――――――――――――――――

我們知道要訪問(wèn)西門(mén)子的300/400 系列PLC中的I/O點(diǎn)，M和DB區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)有若干種方法可供選擇。zui常用的是使用組態(tài)軟件Wincc來(lái)讀取。另外，西門(mén)子還提供了SAPI-S7接口和Send/Receive接口。SAPI-S7位于網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議的5-7層，是專門(mén)為S7連接優(yōu)化的，可以方便訪問(wèn)PLC內(nèi)任意存儲(chǔ)區(qū)。就我使用過(guò)的其他組態(tài)軟件如intouch（I/O server ）和iFix的連接驅(qū)動(dòng)，都是在SAPI-S7接口上開(kāi)發(fā)的（從組態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的配置過(guò)程可以看出）。Send/Receive屬于較低的層次，一方面可以使用西門(mén)子的接口函數(shù)編寫(xiě)，另一方面還可以直接用Socket接口編程。這時(shí)，在PLC方面要用的功能塊編寫(xiě)發(fā)送接收程序來(lái)配合。常適用于報(bào)文的傳送（報(bào)文結(jié)構(gòu)通常存儲(chǔ)于DB塊）。關(guān)于Socket編程我曾專門(mén)發(fā)帖討論過(guò)其中若干細(xì)節(jié)。
還有一種就是新興的OPC接口，但個(gè)人認(rèn)為這種接口不適于較快數(shù)據(jù)的傳輸，即采樣時(shí)間間隔不能太短。
所以綜合考慮還是覺(jué)得SAPI-S7zui有研究的價(jià)值。這方面的學(xué)習(xí)有些前輩可能已經(jīng)討論過(guò)了，在下不揣冒昧，把自己的一些體會(huì)寫(xiě)下來(lái)供大家參考。
SAPI-S7和Send/Receive接口都是隨Simatic Net一起安裝到系統(tǒng)上的。就現(xiàn)在我手上有的兩個(gè)版本的Net說(shuō)明一下。其一，是2000/05版，對(duì)應(yīng)于5.0，其中含有COML S7等工具；其二，是2005版，對(duì)應(yīng)6.3，在6.0以后就廢棄了COML S7，而采用統(tǒng)一的PC Station 了。這兩個(gè)版本在建立連接組態(tài)方面有很大的差異，后面我盡可能的說(shuō)明之。
相應(yīng)的參考手冊(cè)有以下幾本;
Volume 1_Introducing SOFTNET for Industrial Ethernet.pdf
Volume 2_Send-Receive Programming Interface.pdf
Volume 3_S7 Programming Interface.pdf
Volume 4_Configuring the S7 Mode with COML S7.pdf
6.0以后還要參考：
Commissioning PC Stations.pdf
這些資料都可以下載到，或從Net的另一張文檔光盤(pán)上找到。
說(shuō)一下兩個(gè)版本的光盤(pán)。2000/05的光盤(pán)安裝后會(huì)提供一些C語(yǔ)言編寫(xiě)的SAPi-S7的例子，而且光盤(pán)上還有關(guān)于用VB編程的資料和例子。2005的就沒(méi)有了。我學(xué)習(xí)的起點(diǎn)就是2000/5的C和VB的例子。先建立應(yīng)用環(huán)境，再對(duì)程序功能一邊測(cè)試，一邊觀摩源程序。
由于編程是半路出家，VC++就放棄了，熟悉Delphi編程（網(wǎng)上能找到Software option 公司的The SIMATIC NET SAPI-S7 Interface for Borland Delphi，但我只有試用版），所以選擇C++ Builder做為編程工具。