1、小车往返运动控制系统（PPI 通信）1.1.1 任务分析小车通过 PPI 通信和传感器进行往返运动。1.1.2 资讯1 传感器原理什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气
2、敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分 46 类） 。下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下1.半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。 正温度系数热敏电阻的工作原理此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体材料，晶粒之间存在着晶粒界面
3、，对于导电电子而言，晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时，由于半导体化钛酸钡内电场的作用，导电电子可以很容易越过位垒，所以电阻值较小；当温度升高到居里点温度（即临界温度，此元件的温度控制点 一般钛酸钡的居里点为 120）时，内电场受到破坏，不能帮助导电电子越过位垒，所以表现为电阻值的急剧增加。因为这种元件具有未达居里点前电阻随温度变化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流 3440V 均可，使用寿命长，非常适用于电动机等电器装置的过热探测。 负温度系数热敏电阻的工作原理负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主
4、要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子（电子和空穴）数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。负温度系数热敏电阻类型很多，使用区分低温（-60300） 、中温（300600） 、高温（600 ）三种，有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、价格低等优点，广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路，如冰箱、空调、温室等的温控系统。热敏电阻与简单的放大电路结合，就可检测千分之一度的温度变化，所以和电子仪表组成测温计，能完成高精度的温度测量。普通用途热敏电阻工作温度为-55+315 ，特殊低温热敏电阻的工作温度低于-
5、55，可达-2732 PPI 通信协议西门子 PPI 通讯协议! 看看吧! S7-200 PLC 之 PPI 协议 通过硬件和软件侦听的方法，分析 PLC 内部固有的 PPI 通讯协议，然后上位机采用 VB 编程，遵循 PPI通讯协议，读写 PLC 数据，实现人机操作任务。这种通讯方法，与一般的自由通讯协议相比，省略了 PLC 的通讯程序编写，只需编写上位机的通讯程序资源 S7-226 的编程口物理层为 RS-485 结构，SIEMENS 提供 MicroWin 软件，采用的是 PPI(Point to Point)协议，可以用来传输、调试 PLC 程序。在现场应用中，当需要 PLC 与上位机
6、通讯时，较多的使用自定义协议与上位机通讯。在这种通讯方式中，需要编程者首先定义自己的自由通讯格式，在 PLC 中编写代码，利用中断方式控制通讯端口的数据收发。采用这种方式，PLC 编程调试较为烦琐，占用 PLC 的软件中断和代码资源，而且当 PLC 的通讯口定义为自由通讯口时，PLC 的编程软件无法对 PLC 进行监控，给 PLC 程序调试带来不便。 SIEMENS S7-200PLC 的编程通讯接口，内部固化的通讯协议为 PPI 协议，如果上位机遵循 PPI 协议来读写 PLC，就可以省略编写 PLC 的通讯代码。如何获得 PPI 协议？可以在 PLC 的编程软件读写 PLC 数据时，利用第
7、三个串口侦听 PLC 的通讯数据，或者利用软件方法，截取已经打开且正在通讯的端口的数据，然后归纳总结，解析出 PPI 协议的数据读写报文。这样，上位机遵循 PPI 协议，就可以便利的读写 PLC 内部的数据，实现上位机的人机操作功能。软件设计 系统中测控任务由 SIEMENS S7-226PLC 完成，PLC 采用循环扫描方式工作，当定时时间到时，执行数据采集或 PID 控制任务，完成现场的信号控制。计算机的监控软件采用 VB 编制，利用 MSComm 控件完成串口数据通讯，通讯遵循的协议为PPI 协议。 PPI 协议西门子的 PPI（Point to Point）通讯协议采用主从式的通讯方式
8、，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5。其通讯数据报文格式大致有以下几类： 1、读写申请的数据格式如下： SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED 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 Add
9、ress）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
10、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： SD SA DA FC FCS ED 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 PPI 协议的软件编制 在采用上位机与 PLC 通讯时，上位机采用 VB 编程，计算机采用 PPI 电缆或普通的 485 串口卡与 PLC 的编程口连接，通讯系统采用主从
11、结构，上位机遵循 PPI 协议格式，发出读写申请，PLC 返回相应的数据。程序实现如下： 1、串口初始化程序： MSComm1.CommPort = 1 MSComm1.Settings = “9600,e,8,1“ MSComm1.InputLen = 0 MSComm1.RThreshold = 1 MSComm1.InputMode = comInputModeBinary PPI协议定义串口为以二进制形式收发数据，这样报文的通讯效率比 ASCII 码高。 2、串口读取数据程序，以读取 VB100 数据单元为例： Dim Str_Read(0 To 32) 定义发送的数据为字节为元素的数
12、组。 Str_ Read (32) = &H16 相应的数组元素赋值，按照以下格式： Str_ Read (29) = (100*8) 256 地址为指针值，先取高位地址指针 Str_ Read (30) = (100*8) Mod 256 取低位地址指针 Str_ Read (24) = 1 读取的数据长度（Byte 的个数） For I=4 to 30 Temp_FCS = Temp_FCS + Str_Read(i) Next I Str_Read(31)= Temp_FCS Mod 256 计算 FCS 校验码，其它数组元素赋值省略。 68 1B 1B 68 2 0 6C 32 1 0
13、 0 0 0 0 E 0 0 4 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 8B 16 PLC 返回数据 E5 后，确认读取命令，发送以下数据： 10 2 0 5C 5E 16 然后上位机 VB 程序接受到以下数据： 68 16 16 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 5 0 0 4 1 FF 4 0 8 22 78 16 首先识别目标地址和源地址，确认是这次申请的返回数据，然后经过校验检查，正确后解析出第 26 号数据（&H22）即为 VB100 字节的数据。 3、串口写入数据程序，以写 VB100 数据单元为例： Dim Str_Write(0 To
14、 37) 定义发送的数据为字节为元素的数组。 Str_Write (37) = &H16 相应的数组元素赋值，按照以下格式 Str_Write (35) = &H10 要写入的数据值 68 20 20 68 2 0 7C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 5 5 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 8 C B9 16 PLC 返回数据 E5 后，确认写入命令，发送以下数据： 10 2 0 5C 5E 16 然后上位机 VB 程序接受到以下数据： 68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 16
15、 这是 PLC 正确接收并写入信息的返回数据。 4、串口接收程序：在数据接收程序中，利用 VB 中 MSComm 控件，一次接收缓冲区中的全部数据，存放到数组形式的暂存单元中，然后分析每个元素的值，得到读写的数据。 Dim RCV_Array() As Byte Dim Dis_Array As String Dim RCV_Len As Long RCV_Array = MSComm1.Input 取出串口接收缓冲器的数据。RCV_Len = UBound(RCV_Array) ReDim Temp(0 To UBound(RCV_Array) For i = 0 To RCV_Len Di
16、s_Array = Dis_Array & Hex(RCV_Array (i) & “ “ Next i Text1.Text = Dis_Array 接收到的数据送显示。 在程序的读写过程中，一次最大可以读写 222 个字节，目前给出的数据读写为整数格式。 数据类型 Str_ Read（27） S 04H SM 05H I 81H Q 82H M 83H V 84H 以上程序，是以读写PLC 的 V 变量区为例，利用 PPI 协议还可以读写 S7-200PLC 中的各种类型数据，包括 I、 Q、SM、M 、V、 T、C、S 等数据类型，能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等，其中读位变
17、量时，是读取该位所在的字节值，然后上位机自动识别出该位的值。按照读写的数据类型，其中 Str_ Read（27）的值各不同：在控制系统中，PLC 与上位计算机的通讯，采用了 PPI 通讯协议，上位机每0.5 秒循环读写一次 PLC。PLC 编程时，将要读取的检测值、输出值等数据，存放在 PLC 的一个连续的变量区中，当上位机读取 PLC 的数据时，就可以一次读出这组连续的数据，减少数据的分次频繁读取。当修改设定值等数据时，进行写数据的通讯操作1.1.3 决策计划1 人员分配我们先一起开始看图接线，在把线接好之后 3 个人一起编程和画电气接线图。2 工作流程小车启动之后，小车向左运动，在接近最左边的时候，由于触及传感器，使小车向右运动，一直这样重复下去，直到按停止。1.1.4 项目实施1、本情境的实施 I/O 分配表2、本情境的电气接线图3、本情境的 PLC 程序4、本情境安装调试通电之后并进行调试，看能不能进行任务的要求，使小车进行往返运动。1.1.5 小结在刚开始的时候我们还不会怎么接线，有时候还接错，在问了别的同学之后把那些错误的接法改正了。虽然我们这组都是 PLC 学得不怎么好的，但是在以后的学习中我们会认真学，尽可能的把程序编出来。
