基于PPI网络通信的自动化生产线联调实现

文/张文岳 贾维 张晶

在当前的自动化生产线中，应用最为广泛的是西门子公司S7-200系列的自动控制系统。为了优化S7-200系列的运行效能，西门子公司开发出了S7-200系列所专属的通信协议--PPI，一种更加高效的主-从站通信协议。在PPI网络通信模式下，可以在确保各器件之间有效通信的基础之上，实现自动化生产线的高效联调，进而有效提升生产的效能。同时，通过对程序进行科学合理的优化，有效解决自动化运行中存在的问题，从而保证自动化生产线的高效运行，实现自动化生产效能的有效提升。

1 PPI网络通信概述

所谓PPI（Point-to-Point），是指西门子公司为S7-200系列PLC所开发的专属通讯协议。PPT通信协议是指主站将数据要求发送至从站，并通过从站对信息作出响应。其中，从站是不进行信息的发送的，因而只相当于一种主站的信息接收器以及执行器，不能对主站的器件产生影响。在实际应用过程中，用户只需通过主站程序即可对子站进行相关数据信息的读写，而从站程序则不必要执行相关数据信息的读写。因而用户只需在主站程序上进行相关操作即可，从站则主要进行相关指令的读取与执行。此外，PPI通信协议本质上也是一种异步协议，在PPI通信环网中所有数据信息的传输都是建立在字符的基础之上，然后通过RS232以及USB接口实现数据的传输，因而数据传送的速度也是较为迅捷的，基本上都可以实现大于1.3kbps的传输速度，在数据传输时间上实现了优化。除此之外，相较于传统模式中的总控系统模式，PPI是基于多环节分控的工业化自动控制体系的设计构想所优化的网络通信协议。在PPI通信网络中，由于其相对分散的拓扑结构模型，在信息传输过程中相对比较容易实现广泛的数据输出，从而实现设备之间通信的便捷化，优化了工业化生产体系，为自动化生产线的联调实现奠定基础，进而提升工业化自动化流水线作业的生产效率以及生产质量。基于PPI通讯网络如此显著的优势，现在PPI网络在现实生产中投入使用的范围也更加广泛，这一信息技术在未来工业化生产中的发展也很人们值得期待。

2 PPI通信网络的具体配置类型

目前投入运行的PPI网络基本上都是建立在总线基础之上的拓扑结构模型，进而在这种结构模式之下衍生出多种类型的通信架构。PPI通信网络是通过S7-200CPU自带的内置接口进行数据传输的，网线一般是采用标准化的RS-485双股电缆线。在实际运行过程中，PPI网络的运行频率最大可以达到187.5kbps。在PPI通信网络中，主站的数量最多不可多于32个，而从站的数量则可以根据通信网络的需求进行设置以及扩增。首先，针对单一主站的PPI网络通信模型，主要配置由以下几个部分构成，即主站的HMI设备，带有STEP7-Micro的PC或者PG，以及一个或多个可以充当主站的S7-200CPU。其次，针对拥有多个主站的PPI网络通信模型，要求每一个单一的主站与任意一个从站之间都可以建立起有效的通信关系，同时主站也需要和CPU进行有效的通信，保证多主站模式下系统设备之间良好的通讯关系。此外，还有一种配置相对更加复杂的PPI网络通信模式。为了应对庞杂的数据信息，在这种PPI通信架构之下，需要对现有的S7-200CPU进行一定的设计，从而保证设备之间享有相应的对等通信。即主站与从站之间进行通信的双方都具有相对等的权限，在被服务的同时可以为对方提供相对等的服务。在当前投入使用的PPI网络模型中，主站用户在对从站发出数据信息指令之后，还需要接受来自从站的信息反馈，并且对其进行数据的分析，以此来判断下游的设备器件在运行过程中是否存在问题，对于出现障碍的机器设备进行及时的检修与维护，排除生产过程中存在的问题于故障，进而保障工业自动化生产线运行过程中各项设备的良好运转。

3 PPI网络通信自动化生产线联调实现的整体设计

PPI网络在自动化生产线中的设计主要可以分为以下几个步骤：首先，设置器件的工作端口地址，不同的端口名称可以表示在自动化生产线中承担的功能。其次，编辑主站与从站之间的程序，进行生产线的有效监控，保障生产线正常的运行。此外，实现端口与电缆之间有效的连接，最终实现整个PPI通信网络的构建。

3.1 设置主站与从站之间的数据传输指令

在自动化生产线运行过程中，主站主要的任务是进行数据信息的读写以及对从站进行控制，保证从站有效接受主站的指令信息，并且进行有效的响应，实现自动化生产线系统的正常运行。在这种主站与从站的沟通模式之中，从站可以向主站发送数据信息取，主站可以进行从站数据信息的读写，二者之间的信息可以进行双向的信息传送。因而主站用户可以通过从站反馈的数据信息进行相关程序的设计优化，再将优化后的信息传输至从站，实现自动化生产线运行的高效化。

3.2 设置主站程序的通信子程序

在PPI通信网络中，主要是通过STEP Micro WIN4.0这一平台进行程序的编辑与读写。为了保证程序语言的正常应用，需要确保其端口号与PLC端口号的统一，进而实现设备器件之间数据信息的正常传送。主站的用户需要对通信子程序进行相应的设置，保障主站与从站之间数据的读写保持统一性。在自动化生产线的运行过程中，主站程序会在一定的周期内对从站的程序运行进行定期的扫描，并且通过通信子程序对各个工作站进行数据指令的传送，同时接受来自从站的反馈数据，保障自动化生产线的正常运行。

3.3 初始设备运行中的网络数据定义

在设备与系统进行初始通电并且运行之后，工作站的运行状态需要及时传送给主站，这一操作需要在系统程序扫描之前完成。对于网络数据的定义，将作为PPI通信网络的工作标识。在工作站中进行定义的程序之间虽然具有相同的结构，但是在一些反面还是存在着较为明显的差异，如数据寄存器等。

3.4 主站与从站用户的编程设计

为了确保PPI网络通信在自动化生产线当中运行的有效性，需要对主站与从站之间的数据信息传送效能进行科学的检验。因此，可以通过主站与从站之间的程序设计，通过主站程序向从站发送一个有效的信号，下游的从站需要接收到这个信号之后才能开始执行相应的工作任务。与此同时，主站的主程序需要对从站反馈的数据信号进行监控，确保从站正确的执行了主站的任务指令，在这一任务的执行过程中检验主站与从站之间数据信息传送的有效性，确保系统运行之后自动化生产线的正常运行。

3.5 自动化生产线的联调实现

在自动化生产线作业中，必须确保系统内各个工作站通信网络的有效连接，在此基础之上按照接收到的任务指令进行生产线的作业。在一个单元的任务执行结束之后依照系统设置好的程序进入下一个任务单元，保证自动化生产线作业的有序性，实现PPI网络通信之下自动化生产线的联调，提升生产线作业的工作效能。

4 结束语

PPI网络通信协议的形成，对于当下自动化生产线的构建具有着非常重要的意义。在PPI网络通信模式下，可以实现主站与从站之间更加高效的信息传输，从而有效提高生产线的运作效能，促进产业的自动化发展。在PPI网络通信体系中，可以通过程序的智能编码与设计，实现多个系统器件之间的有效信息传送，同时保证运行过程中的准度与精度，实现单站、多站甚至更加复杂的模式下的高效通信，从而大大提升整个自动化生产线的运行效率，实现自动化生产线科学合理的联调。