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1、 Siemens MPI协议解析 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
2、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M
3、PI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s7300400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s7300 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s7200系列PLC，则可以建立主从连接关系，因为s7200 CPU是从站，用户可以通过网络指令实现s7300 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
4、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PRODAVE 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，ADVANTECH公司
5、PCI-1601A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 上位机ET200S编程口PCI1601AA啊 ACp5613A2 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
6、试（附录C）（4） 串口监视软件设置和测试（附录D）（5） PRODAVE 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PRODAVE 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
7、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 un
8、it）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END:（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
9、s7 中运行Load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，FCS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
10、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。总线访问准备上位机发送pc_request_frame Et200接收判断 Et200s发送plc_ack_frame 上位机等待、定时Et200s发送plc_return_frame上位机接收信息并判断飞上位机发送确认信息pc_ack_frame操作结束读取操作一次读操作的步骤包括上位机发出读命令帧（pc_request_frame_read），PLC作出正确的响应，并将确认信息帧（plc_ack_frame_read）返回给上位机，接着反馈回正确的数据信息帧（plc_return_f
11、rame_read）给上位机，上位机接到此帧数据，校验确定后对PLC做出确认信息帧（pc_ack_frame_read），这样完成一个读取数据的过程。在读取操作过程中，上位机和PLC共进行两次应答。读取命令读取数据时上位机的请求帧格式如下，该帧占据38字节长度，记作pc_request_frame_read(38)。SDLELERSDDASAFCDASPSSAPFSUUGUDUFCSENDSD LE LER SD 占据4字节长度，为固定值 。pc_request_frame_read(0)=68pc_request_frame_read(1)= 1F，帧长度校验，为DA+SA+FC+DSAP+
12、SSAP+FS+GU+DU的字节个数。pc_request_frame_read(2)=1F 重复帧长度，与帧长度校验记法相同。pc_request_frame_read(3)=68DA SA FC DSAP SSAP FS 各占据7字节。pc_request_frame_read(4)=82数值上等于目标站地址加上80pc_request_frame_read(5)=80数值上等于源站地址加上80pc_request_frame_read(6)=5C、7Cpc_request_frame_read(7)=16、15pc_request_frame_read(8)=02、01pc_reques
13、t_frame_read(9)=F1为分界符，其值不变。pc_request_frame_read(10)=00FF，帧序号，对相同操作时自加计数。在应答握手时用来判断当前应答帧是否为本请求的应答。UU占据6字节长度，均为固定值pc_request_frame_read(11)=32pc_request_frame_read(12)=01pc_request_frame_read(13)=00pc_request_frame_read(14)=00pc_request_frame_read(15) =33pc_request_frame_read(16)=02、01GU占据6字节长度，混合读写
14、时可以进行操作pc_request_frame_read(17)=00 pc_request_frame_read(18)=0Epc_request_frame_read(19)=00pc_request_frame_read(20)=00pc_request_frame_read(21)=04pc_request_frame_read(22)单一读写时pc_request_frame_read(22)=01，其他不变化；混合读写时pc_request_frame_read(22)为其他值。DU 单元占据12字节长度从pc_request_frame_read(23)到 pc_request_frame_read(26) 这4字节为固定数值pc_request_frame_read(23)=12pc_request_frame_
