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P C上位机与 S 7 3 0 0系列 P L C进行通讯的研究 马 健 韩晓华 黄绪平 赵洪贤 董 欣 杜石岩 山东省科学院激光研究所， 山东 济宁 2 7 2 0 1 7 摘要 用 V C开发西门子 s 7 3 0 0系列 P L C的监控软件 。 首先需要解决 P C上位机与 P L C之间的通讯问 题。在没有公开通讯协议的情况下 ， 借助西门子提供 的 P r o d a v e软件包中的库函数 。 用 V C进行编 程。 实现 P C通过 MP I方式与 P L C通讯。通过运行实例发现 ， 利用上述方法进行通讯 ， 能够对 P L C 数据存储器的不同部分进行快速准确地读写。 关 键词 VC S 7 3 0 0 MP I 通 讯 中图分类 号 T P 3 1 文 献标识码 A Re s e a r c h o n c o mmu n i c a t i o n b e t we e n PC a n d S 7 3 0 0 s e r i e s P L C MA J i a n 。HAN Xi a o h u a，HUANG Xu p i n g ，Z HA O Ho n g x i a n，D ONG Xi n，DU S h i y a n L a s e r I n s t i t u t e o f S h a n d o n g A c a d e m y o f S c i e n c e s ， J i n i n g 2 7 2 0 1 7 ，C H N Ab s t r a c t Th e mo n i t o r i n g s o f t wa r e f o r S i e me n s S 73 0 0 s e r i e s P LC c a n be d e v e l o p e d b y u s i ng VC． F i r s t o f a l l ，t h e c o mmun i c a t i o n p r o b l e m o f PC a n d PL C n e e ds t o b e r e s o l v e d．I n t e r ms o f n o o p e n c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l ，l i b r a r y f u n c t i o n s o f t he S i e me n s P r o d a v e pa c k a g e c a n b e u s e d b y p r o g r a mmi n g wi t h VC． An d t h e n， t h e MP I c o mmun i c a t i o n s o f PC a nd PL C c a n b e a c h i e v e d．Th r o u g h t h e e x a mp l e，u s i n g a b o v e me t h o d， t h e d i f f e r e n t pa r t s o f t h e P LC d a t a me mo r y c a n b e a b l e t o r e a d a n d wr i t e f a s t a n d a c c u r a t e l y． Ke ywo r d sVC； S 73 0 0； MPI ；Co mmu n i c a t i o n P L C具有极高的可靠性 ， 一般应用于工业现场 ， 但 它的人机接 口功能较差。如果将 P L C与 P C通过通讯 连接起来 ， 用 P C作为上位机 ， 通过对 P L C的数据存储 器 中各区域的读取与写入 ， 实现系统的监控 、 人机接 口 通讯等功能 ， 就 能够使二者优势互补 ， 组成 一个功 能 强 、 可靠性高 、 成本低的控制系统 J 。 在没有公开通讯协议 的情况 下 ， 西 门子 S 7 3 0 0 系列的 P L C监控界面的开发 ， 一方面可通过西门子公 司的 WI N C C来实现 ； 另一方面 ， 还可 以利用西门子提 供的 P r o d a v e软件包 ， 通过 V C编程调用 动态链 接库 D L L 中 的库 函数 ， 实 现 P C上 位 机 与 P L C 以 MP I Mu t i P o i n t I n t e r f a c e 方 式 进 行 的 通 讯。相 对 于 WI N C C而言 ， 虽然 V C开发监控 界面 的速度稍慢 ， 但 V C编程具有高度的灵活性。 1 S 7 3 0 0系列 P L C数据存储 器的访 问 西门子 S 7 3 0 0系列 P L C的数据存储器主要包括 以下几个部分 j 输入信号缓存 区 输入 映象存 储器 I ， 输出信号缓存区 输出映象存储器 Q ， 变量存储器 V ， 内部辅助继 电器 内部 标志位存储器 M ， 特殊 标志位存储器 S M ， 除了特殊标志位 以外 ， 其它部分 L U I 1 0 都能以位 、 字节和双字的格式 自由地读取与写入 。 P L C数据存储器 中的数据类 型主要有字节 B 、 字 w 、 双字 D 。数据存储器 中的数据地址 的一般 格式为 A a 1 ． a 2 。其 中 A是 区域代码 I 、 Q、 V、 M、 S M ， a l 是字节的首地址 ， a 2是位地址 0～ 7 。例如， l 4 ． 2表示该数据在 I 存储 区4号地址的第 2位 。 用 P c作为上位机通过对 P L C数据存储器 的各部 分进行数据读写是一种通讯形 式。当利用高级语 言 V C设计监控软件时， 必须采用与 P L C相对 应的通讯 协议 ， M P I 便是西门子公司开发的用于 P L C之间通讯 协议。当通信速率要求不高、 通信数据量不大时， 可以 采用 MP I 协议进行通讯 。但鉴于此协议的不公开性 ， 可借助西门子公司推出的 P r o d a v e MP I 软件包 ， 用来解 决 P C与西 门子 P L C之 间通 讯 的 问题 。P r o d a v e M P I 软件包在 ． D L L和 ． L I B文件中集成 了数据交换 的 函数 ， 供用户开发监控软件时调用。下面介绍 V C调 用 P r o d a v e中 D L L的方法和一些常用的库函数。 2 VC调 用 DL L的方法及通讯 中常用库 函数 2 ． 1 V C调用 P r o d a v e中 D L L文件的步骤 V C编程 中加载 P r o d a v e中的动态链 接库有两种 l 69 数控专栏 C N C S e m _n a r 方式 隐式链接和显式加 载l 3 J 。其 中， 隐式链接 方式 实现起来 比较简单 ， 首先在编写客户端代码时做好链 接工作 ， 然后就能够在程序 中随时调用 D L L导出的函 数 ， 具体步骤如下 1 在 P r o d a v e的安装 目录下分 别找到 P r o d a v e 6 ． d l l 、 P r o d a v e 6 ． h和 P r o d a v e 6 ． 1 i b ； 2 把 P r o d a v e 6 ． d l l 拷到 目标工程的 D e b u g目录下 ； 3 把 P r o d a v e 6 ．h和 P r o d a v e 6 ． 1 i b拷到 目标工程 目录下 ； 4 在 目标工 程程序 中， 选择 P r o j e c t ／ S e t t i n g s菜单 ， 点 选 l i n k选项卡， 在 O b j e c t ／ l i b r a r y mo d u l e s 选项编辑框中输 入 P r o d a v e 6 ． 1 i b ； 5 在 目标工程 H e a d F i l e s 加入 P r o d a v e 6 ． h文件； 6 最后在 目标工程源程序 ． c p p 需 要调用 D L L中的库函数的程序 中加入 i n c l u d e” P r o d a v e 6 ． h” 语句 ， 声明包含 P r o d a v e 6的头文件。 2 ． 2一些通讯中常用的库函数 J 通过调用 P r o d a v e中的库函数与 P L C进行通讯 ， 通常首先要与 P L C建立 、 激活通讯 连接 ； 然后利 用字 节读写函数对 P L C不 同的数据存储器部分进行读 写 访问； 进行完通讯 ， 最后还要利用 函数断开与 P L C的 通讯连接。在上述过程中， 如果有错误发生， 相应函数 就会返回 1个错误代码。 2 ． 2 ． 1 用于与 P L C通讯连接的基本 函数 用于与 P L C通讯 连接 的基本 函数主要包 括 与 P L C建立通讯连接的函数 l o a d t o o l ， 激活连接的 函 数 n e w S S ， 断开连接的函数 u n l o a d t o o l 。 在调用其它函数前应该首先调用 l o a d t o o l ， 它 的作用是初始化适配器 ， 检查是否已经加载驱动， 初始 化连接 的地 址 和激活选 定 的界 面。函数 原型 为 i n t l o a d t o o l c h a r c h C o n N o ， c h a r p s t r A c c e s s P o i n t ，c h a r p C o n T a b l e 。参数 c h C o n N o 表示激活连接的数量 ； p s t r A c c e s s P o i n t 表示用户驱 动设备 名称 ， 对 于接人 的 MP I 驱动器的设备而言 ， 其值为” s 7 o n l i n e ” ； p C o n T a b l e 表示连接的地址列表， 是 1 个二维数组， 用它来指定一 系列连接参数 ， 依次为 M P I 地址、 西门子保留的参数 ， 用于进一步 的扩展与开发， 默认 为 0 、 C P U槽号 、 C P U 机架号 。假如在 1 个 MP I 网络中存在多个 C P U时 ， 可 以指定一个以上的连接列 ， 最后以一列为 0的 M P I 地 址来标志参数列的结束 。 n ew S S 函数用 于激活进行数据交换的通讯连 接 ， 或者用此 函数重新建立已关闭的连接 ， 函数原型为 i nt n e w S S c h a r c h C o n N o 。参数 c h C o n N o用来 指定 激活相应的连接 ， 例 如 n e w S S 2 表示激 活第 2个 P L C连接。当进行完通讯后 ， 需要利用 u n l o a d t o o l 断开与 P L C的通讯连接 ， 它 的函数原型为 i n t u n l o a d t o o l v o i d ， 是个不带参数的函数。 2 ． 2 ． 2 读取 P L C软件版本信息和 P L C状态的函数 在函数库中， 函数 a g i n f o 用于读取 P L C软件的 版本信息、 P G接 口以及 P L C的订货号， 其原型为 i n t a g i n f o v o i d lB u f f e r ，B u ff e r 是用于传递上述信息 的参数。而函数 a g z u s t a n d 则用于读取 P L C的状态 运行或停 止 ， 函数 原型 为 i m a g z u s t a n d v o i d B u f f e r ， B u f f e r 用于传递 P L C的状态 。 2 ． 2 ． 3 用于以字节为单位对数据存储器进行读取 的 函数 e _f i e l dr e a d 、 a _ fi e l d r e a d 、 m fi e l d r e a d 分 别用于对 P L C的输入信号缓存区 I 、 输 出信号缓存 区 Q 、 内部标志位存储器 M 中的数据 以字节为单 位进行读取 。e_ fi e l d r e a d 的函数原型为 i n t e _ fi e l d r e a d i n t n S t a r t N o ， i n t p n A n z a h l ， v o i d B u f f e r ， 参数 n S t a r t N o表示读取字节的起始号，p n A n z a h l 表示 读取数据字节 的个数 ，B u f f e r用于传递 读取 的数据。 其余两个函数的原型及参数含义与 e fi e l d r e a d 类 似。a_ fi e l d w r i t e 、 re _ fi e l d w r i t e 分别用于对 P L C 的输出信号缓存区、 内部标志位存储器中的数据以字 节为单位进行写入。a _ fi e l d w r i t e 的函数原型为 i n t a f i e l d w r i t e i n t n S t a r t N o ，i n t p n A n z a h l ，v o i d } B u f f e r ， 参 数 n S t a r t N o表 示 写 入 字 节 的 起 始 号 ， p n A n z a h l 表示写入数据字节 的个数 ，B u ff e r 用于传递 写入的数据。m fi e l d w r i t e 函数的原型构成与参数 含义与 a fi e l d w r i t e 类似。 2 ． 2 ． 4 用于 M变量位状态访问的函数 在库函数中， 除了用于字节读取的函数外 ， 还有对 标志位 M 进行操作的函数。针对标志位进行的操作 有置位 、 复位和检测 ， 与之相对应 的函数分 别是 mb s e t b i t 、 mb r e s e t b i t 和 m b b i t t e s t 。其中 ， 置位函 数的原型为 i n t m b s e t b i t i n t n Mb N o ， i n t n B i t N o ， 参 数 n Mb N o表示标 志位字节 的地址 ，n B i t N o表示标 志 位字节的第几位。另外两个函数的原型构成及参数含 义与 m b s e t b i t 类似。此外还可以 自己编写函数 ， 实 现对其他数据存储器字节 中的位状态进行访 问。例 如 ， 欲读取 I 4 ． 2的状态 ， 首先利用 e _ fi e l d r e a d 以字 节为单位读取输入信号缓存区 4号地址中的数据 ， 然 后根据字节数据取出第 2位 的值 。 2 ． 3 函数调用时错误信息代码的判读 上述各函数返回值 的含义相 同， 即当函数调用 出 现错误时， 返回值为相应的错误代码 ； 反之， 返 回值为 0 。根据函数返 回的错误代码 ， 对照 P r o d a v e提供 的错 误代码表 ] ， 就能 够查 出错 误 的原 因。在编写 程序 时 ， 可以把错误代码表中的信息翻译成中文， 存入利用 蒌 耋 警 簪 ；⋯ ll 十 0 A c c e s s 建立的表格中， 在遇到错误时进行查表操作 ， 然 后通过对话框 的形式将错误显示 出来 ， 提示用户进行 相应的处理 ， 从 而使用户能够更好地完成操作。 3 实例 利用 P r o d a v e提供的库 函数 ， 使用 V C 6 ． 0编写 以 M P I 方式 与 s 7 3 0 0系 列 P L C进行通 讯 的程 序 ， 。 ． 其 流 程 如 图 1 所 示 。 在 运 l毒 行 此 程 序 前 ， 应 该 进 行 必 要 蠢 垣 噩 硬 己 o 3 1 置睦 ． 硬 件 连 接 与 配 置 l 翌 剑 r u 孚 首先将P C A d a p t e r 的 霹 呕 亟 圈 两端分别插在计算机 的 串 行 口 和P L c c P u 模 块 的 f{ 一 d 卜 口 噩 薹 手 圈 M P I 通讯口 上。然后按以 f 墓 萤 圈 P G ／ 控制 面板 中 的“ 设 置 ． P c 接 口 ” 图 标 ， 进 入 设 置 对 耕 卜 [ 隧 问点 A ” 下拉列表中选择 S T E P 7 的 标 准 配 置 一 “ S 7 O NL I NE f S T E P 7 ⋯ ， ， 图1程序流程图 选项 ，“ 为使用的接 口分配参数 P ” 下拉列表中选择 “ P C A d a p t e r MP I ” 。点击“ 属性 ” 按钮 ， 在弹 出的属 性 对 话 框 中 的 “M P I ”选 项 卡 中 设 置 传 输 率 为 1 8 7 ． 5 k b ／ s ， 在“ 本地连接” 选项卡中的“ 连接到” 选择 框中设置实际使用 的 P C串 口编号 ， 同时设置传输率 为 1 9 2 0 0， 其它参数采用默认设 置即可 。最后依次点 击“ 属性” 和“ 设置 P G ／ P C接 口” 对话框 中的“ 确定” 按 钮完成配置。 3 ． 2运行程 序 与 P L C 进行 通讯 运行编写的通讯程序 ， 进入 系统 的“ 初始化及 获 取信息” 界面 图 2 ， 设置“ 初始化连接 ” 中的参数 ， 如 果 1 个 MP I网中有 2个 C P U， 可以点“ 添加 ” 按钮继续 输入第 2个 C P U的 MP I 地址 、 槽号和机架号 ， 参数输 入完后 ， 点击“ 建立连接” 。若想进一步获取 P L C软件 版本的信息 、 P L C订货号 及 P L C状态 ， 可点击 “ 获取” 按钮。 待参数设置好以后 ， 点击 “ 激活连接” 进行数据的 渎写。假设用户没有进行 前面的硬件连接工作 ， 就点 击 “ 激活连接” 按钮 ， 此时界面上会弹 出“ 超时错误 ， 请检查接口” 的警告对话框 图3 作为提示。当用户 正确连接好 P c与 P L C， 将排除故障后再点击“ 激活连 u l l 舅； J 接” 便可进入“ 数据读写” 界面 图4 。 图2初始化连接及信息获取 图3出现错误时的提示对话框 数 据谈取 r数据莺 字 旁薜号一 ⋯ 二 ； } 弃 储器 ∈ 型 ll 二 l { 字 节趋j蚰 。广l 读 写字节 撖I 『一f 数％ 广{ 囤曼 图4数据读写 在“ 数据读写” 界 面中， 若想读取 P L C的 1 0字节 的数据 ， 先点选 “ 数据读取 ” ， 其次选择存储器 的类型 I ， 输入字节的起始地址 0 和读写的字节数量 1 ， 然后点击“ 读取” 便可获得 1 0的当前值 此示例 中， I O 的当前值为 7 。数据写入的步骤与读取相似 ， 不同之 处是在数 据值文 本框 中输人 写入 的数 值后点击 “ 写 入” 按钮。当进行完数据读写后 ， 点击 “ 结束 ” 按钮断 开通讯连接 ， 退 出系统。 4 结语 通过运行实例 ， 得出以下结论 利用 V C编写程序 调用 P r o d a v e软件包 中的库函数 ， 能够对 P L C数据存 储器的各部分进行快速准确地访 问， 实现了上位机通 过 MP I 方式与 s 7 3 0 0系列 P L C进行 的通讯。这种通 讯形式有效地利用了计算 机与 P L C的资源， 在此基础 数控专栏 c N c s e m In a r 上开发出监控软件 ， 并将其应用到实际生产过程中， 能 够有效地对作业设备进行监控和管理 ， 进而大大提高 工作效率 。 参考文 献 [ 1 ] 廖常初． s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C应 用技 术 [ M] ． 北京 机械工 业 出版社 ， 2 0 05 3 8 0 3 8 8 [ 2] 李建兴． 可编程程序控制 器应 用技术 [ M] ． 北京 机 械工业出版社 ， 2 0 0 4． [ 3 ] 孙鑫 ， 余安萍． v c 深入详 解 『 M] ． 北 京 电子 工、 I 出版社 ， 2 0 0 6 7 0 3 7 2 5． [ 4]S I MA T I C P R O D A V E MP 1 V 6 ． 0 Ma n u a l [ Z] ． E d it i o n 0 5 ／ 2 0 0 5 A5 E 0 0 41 7 1 5 O一 01 ． 第一作者 马健 ， 男， 1 9 8 2年生， 研 究实习员， 主要 研 究方 向为机 电一体 化 。 编辑孙德茂 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 7 3 0 文章编号 1 1 0 3 5 2 如果您想 发表对本文的看法， 请将文章编号 填入读者意 见调查表中 的相应位置。 制造技术与机床 投稿须知 为确保本刊登载文章的质量 ， 便于与作者联系 ， 缩短稿件处理周期 ， 加快出版进度 ， 我刊现 已开通 网上投稿系 统 ， 并请广大作者投稿时注意以下要求 1 ． 投稿时 ， 以下信息必须如实并准确填写 1 作者基本信息 ， 如联系方式有变化 ， 应及时通过注册的用户名 和密码登录后修改 ； 2 稿件题 目、 稿件英文题 目、 中文摘要 、 英文摘要 、 中文关键词 、 英文关键词 ； 3 中图分类 号 、 文献标识码。以上项 目都不能用“ 无” 、 “ 没有 ” 等无效用词填写。另外 ， 以下信息如果有， 也请如实并准确填 写 1 基金项 目； 2 参考文献。 2 ． 稿件投出前请务必仔细校核 ， 以免投 出后再修改 ， 影响稿件处理进程和速度。 3 ． 投稿后， 作者根据 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