西门子S7-400中央处理器CPU416-3

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西门子PLC各个通信协议解析，分析

1，协议分类

（0）协议背景介绍1

1，mpi接口、dp接口、rs485接口、rs232接口具体区别？

（一）mpi接口、dp接口：这两者均为基于RS485接口（可以理解为硬件标准）。mpi与dp是通信协议的名称（可以理解为软件）。

（二）MPI：MPI是多点接口（Multi Point Interface）的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。

（三）DP：PROFIBUS-DP协议。是一种总线协议，也是目前市场上用得比较多的一种协议。通讯波特率*大支持12MB，距离1200M，可以用来实现和上位机，从站，以及分布式I/O等实现高速远距离的通讯。

（四）RS485接口可以理解为硬件标准，RS485简介：

为扩展应用范围，美国电子工业协会（EIA）又于1983年在RS-422基础上制定了rs-485/'' target=''_blank''>RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同 一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

（五）RS232接口可以理解为硬件标准，RS232简介：

RS-232接口符合美国电子工业联盟（EIA）制定的串行数据通信的接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。

总结的话：（1）MPI，PROFIBUS-DP是协议。（软件标准）

                   （2）mpi接口、dp接口，是基于RS485的接口，使用再MPI，PROFIBUS-DP协议的叫法(软硬标准)

                 （2）RS485，RS232是接口（硬件标准）

   2，RJ11和RJ45接口有什么区别?

RJ45接口 : 统称网口

RJ11接口和RJ45接口很类似，但只有4根针脚（RJ45为8根）。在计算机系统中，RJ11主要用来联接modem调制解调器。 

总结的话：   RJ11是4根针脚的RJ45    

（1）低端PLC ，S7-200 ，支持的通信协议有这些

（3）模块介绍

（1）EM241 对接PLC的网络模块

对接PLC图片

一、PPI通讯(点对点)

（1）协议介绍

PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200 CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，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。

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。

 在网络读写通信中，只有主站需要调用NetR/NetW指令，从站只需编程处理数据缓冲区（取用或准备数据）。

 PPI网络上的所有站点都应当有各自不同的网络地址。否则通信不会正常进行。

可以用两种方法编程实现PPI网络读写通信：

可参考http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/s7-200-portal/micropower2013/smart%20sms/017.html

（2）协议详解

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：首先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

1、读写申请的数据格式如下：

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：

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

具体报文如下：

对于一次读取一个数据，读命令都是33个字节。前面的0—21字节是相同的，为

下面我们列表分析读取PLC密码的指令：68 1B 1B 68 02 00 6C 32 01 00 00 00 00 00 0E 00 00 04 01 12 0A 10 02 00 08 00 00 03 00 05 E0 D2 16

因为是PC上发的读PLC数据的命令，SA=00，DA=02，如果有多个站，DA要改成相应的站号。读命令中从DA到DU的长度为1B即27个字节。从22字节开始根据读取数据的类型、位置不同而不同。上表是读不同存储器命令的Byte22—32。

三、MPI通讯

MPI通信是一种比较简单的通信方式，MPI网络通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI网络*多支持连接32个节点，

*大通信距离为50M。通信距离远，还可以通过中继器扩展通信距离，但中继器也占用节点。

三、ProfiBus总线通讯

（1）协议背景介绍

  1，什么是ProfiBus 

            （1）统述：

           ProfiBus是一种现场总线协议，是基于RS485上的一种接口

             2）什么是现场总线协议

           标准答案：

          简单来说就是安装在现场的协议，

如下图所示：

具体的运用场景

（1）具体的协议解析

profibus可以布置成已主多从模式，这种模式从机通过各个不同的令牌进行传输

报文结构

多主站时令牌可以互相传递

具体的接线图如下

dp口和dp线

四、Profinet总线通讯

百度：

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。

原理就是：就是PROFIBUS 的网络版，是基于TCP/IP之上的协议

常见的接线结构

与PROFIBUS 接线方式不同，PROFIBUS是使用双芯频闭线

PROFINet使用的是网线

2,报文如下

RT帧结构参数解释：

VLAN：优先级数据标签，有0-7八个优先级，数值越大则优先级越高；RT帧此处为6；

Eth.type（上图左数第三个）：0x8892代表该帧为PROFINET协议的一个帧；

Frame：规定该帧的实时等级、数据通道；

RT-User：该帧携带的数据，36-1440字节，数据长度不足则会自动补齐；

APDU status：该帧数据位的一些指示状态；

FCS：循环冗余校检码；

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PLC装备自动化模块设计

模块化设计把机器分割成多个子模块部件，每一个子模块部件是标准的、可替换的。整个产品的重复生产、销售中，成熟的模块不需要再测试，节省了设计费用以及测试带来的资金占用、材料、人工、场地、能源、管理等费用。

  高成熟度、标准的部件重复使用，也避免了隐藏的产品质量风险，提高组装效率，降低组装错误，同时也避免了测试过程中可能出现的人员伤害、设备损坏风险。

  另外，成熟子模块部件多次重复使用中，一些缺陷得到消除，功能得到改进和完善，提高了产品的质量稳定性，使客户更满意。

  装备自动化的模块化设计

  装备的模块化设计分三个方面机械模块化、电气模块化和软件模块化，三者紧密关联，电气模块化与机械模块化进行匹配，而软件模块化与电气模块化进行匹配，共同构成了装备的模块化设计。装备模块化的三个方面如图4.1所示。

  机械模块化需要考虑每个部件的功能、性能、材料、尺寸、相对位置、安装等。机械模块的划分结果影响各电气模块之间的接口。机械、电气模块的模块化设计影响软件的功能分布。机械、电气、软件模块化不是独立的，而是相互影响和支持的。

  需求分析及模块划分

  设计一种类型自动化装备之初，需要充分收集客户需求，确定该装备的功能、特性及性能指标。在进行模块化设计时，需要考虑如何分割各个功能模块，设立功能子模块的接口。模块分解实际上就是考虑了重用和设备整个生命周期中的使用情况，对产品功能重新分配，将原有设备结构的零部件分解后重新组合的过程。对于某些功能模块，可以设计多种成本、性能各异的方案，供客户选择。

  功能模块自身功能独立，具有标准连接接口和I/O接口。另一方面，功能模块又是整个产品的一部分，不理解模块在产品中的作用和位置，就无法定义模块。这种既强调自身功能的独立性，又强调系统结构的归属性，就是功能模块的二元性。因此，模块的划分在实际划分中可能会经历多轮的迭代才能形成满意的划分方案。

  各功能模块对外的接口的标准化可以保证同一功能的不同方案可以互换。部件互换性对于用户端就是配置可选择性，是个性化和柔性化的体现。以汽车为例，汽车变速器有自动档方案，也有手动档方案，标准化接口使这些变速器与发动机、车轮之间具有统一的对外接口，便于大规模差别化组装。