S7-1200   西門子   6ES7953-8LP31-0AA0   銷售中心  

串口通信硬件選型

在SIMATIC S7系列產(chǎn)品中包括多種不同等級、不同功能、適合不同應(yīng)用場合的串行通信模塊。

CP340/341/440/441 模塊特性對照

S7-300/400 PLC 主要的串行通信模塊及模塊特性，如圖 1 所示。

圖1 S7-300/400 串行通信模塊列表

注意:對于Modbus通訊協(xié)議方式，每個通訊模塊都需要配置一個Modbus主站或從站硬件狗（Dongle）。

下圖列出了目前最新產(chǎn)品的訂貨信息，僅供參考，訂貨時請以相關(guān)產(chǎn)品手冊或供貨商提供信息為準，如圖 2 所示。

串口接線

S7-300/400 支持的串口模塊集成接口和接口子模塊常用有 RS232C 和 RS422/485 兩種。

 RS232C 接口

 RS422/485 接口

 接線及拓撲常見問題

RS232C 接口

1.接口定義

CP340/341集成 RS 232C 口和 RS 232C 接口子模塊的前面板上 9 針 Sub-D 型公連接器的針腳分配，如圖 1 所示。

圖1 RS232C 9 針 Sub-D 型針頭公連接器的針腳圖

2.電纜連接

RS232C電纜連接：9針對9針連接示意圖，如圖 2 所示。

圖2 RS232C電纜連接 9針對9針

常用的是三線制接法，如圖 3 所示。

圖3 RS232C 常用三線制

RS422/485 接口

1.接口定義

CP340/341/440 集成 RS422/485 口和 RS422/485 接口子模塊的前面板上 15 針 Sub-D 型孔頭連接器的針腳分配，如圖 4 所示。

圖4 RS422/485 接口 15 針 Sub-D 型孔頭連接器的針腳圖

2.電纜連接

RS422 接口電纜連接，如圖 5 所示。

圖5 RS422接口電纜連接圖

RS485 接口電纜連接，如圖 6 所示。

圖6 RS485接口電纜連接圖

注意：1）如果電纜長度超過50米，則必須在接收方上焊接一個約 330 ohm的終端電阻，以確保數(shù)據(jù)傳輸暢通無阻。

接線及拓撲常見問題

 RS422/485接口，按照 RS485 方式接線，是否需要外部短接2和4，9和11？

組態(tài)選擇成 RS485 方式，內(nèi)部已經(jīng)短接2和4，9和11，不需要外部短接線，直接接4-，11+即可。

 RS422/485 接口的 15針的Sub-D 型頭是孔，還是針？

是孔，即母頭。

 西門子是否用于RS485接口（15針）的通訊電纜？

無此種電纜，需要客戶自行購買15針D型頭，自己焊接4和11，按照圖4連接。

 RS485方式通訊，一對多站點時，應(yīng)采用那種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)？

網(wǎng)絡(luò)拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持星型或樹形。

 RS485方式做Modbus RTU主站，可以帶多少個從站？

理論上一個網(wǎng)段可以帶31個從站，如果超出31個，可以考慮增加RS485中繼器（西門子無適用于串口通信的中繼器，需選購第三方設(shè)備），加一個中繼器可以再增加31個從站。

但是實際上由于串口通信是一個一個站點的輪詢操作，站點增加即輪詢一周的時間也會增大。

因此需要考慮工藝上需求是否能夠滿足。

通常來說，對于各站點的只讀操作（僅用于數(shù)據(jù)監(jiān)測），對時間要求較低的工藝，站點數(shù)量可以適量增加。

而對于寫操作，或讀寫操作的多站點通信，不推薦使用串口通信，建議采用Profibus總線或Profinet總線通信。

 CP341的RS422/485模塊，按照 RS485 方式通訊，實際未接外部線纜，僅硬件組態(tài)下載，模塊的SF燈亮？

檢查參數(shù)是否配置；硬件組態(tài)中的接口選項是否改成RS485（默認的是RS422，會斷線檢測，未接線報故障），如圖 7 所示；模塊是否故障。

圖7 CP341 參數(shù)中接口設(shè)置

 怎么構(gòu)建一個RS422/485的Modbus 主站帶從站多點網(wǎng)絡(luò)？

多點網(wǎng)絡(luò)接線圖如下：

圖8 RS422多點接線圖

圖9 RS485多點接線圖

硬件及軟件列表

將Dongle插入CP341中，Dongle和插入Dongle前后的CP341如下圖所示。

圖1

注意：STEP7 V5.X軟件上，必須安裝如下軟件包才可進行后續(xù)的組態(tài)配置。

• PTP協(xié)議軟件包：SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1+SP14

• MODBUS主站驅(qū)動

• MODBUS從站驅(qū)動

組態(tài)和配置

1、打開上面創(chuàng)建的項目ptp，用鼠標右鍵點擊項目名稱，選擇Insert New Object-> SIMATIC 300 Station，更改站的名稱為CP341 Modbus-M。

圖2

2、雙擊Hardware進入硬件配置畫面，插入RACK、CPU315-2DP、CP341。

圖3

3、 雙擊CP341模板，點擊Parameter...，配置CP341參數(shù)。在Protocol選項中選擇MODBUS Master。

圖4

4、雙擊Protocol下的信封圖標，配置Modbus Master參數(shù)，點擊Modbus-Master按鈕，設(shè)置通訊波特率等參數(shù)。

圖5

5、配置完成后保存時會提示是否裝載驅(qū)動。

圖6

6、此時必須連接到實際的PLC，點擊Yes按鈕裝載驅(qū)動，或點擊Load Drivers裝載，裝載時CPU必須為STOP模式。

圖7

7、裝載完成后，如果再次裝載，Step7會提示Driver already exists。配置完成后點擊下載按鈕保存編譯硬件組態(tài)，并確認沒有錯誤。

圖8

編寫通信程序

1、雙擊OB1，打開OB1編程畫面，從庫Libraries->CP PtP->CP341中調(diào)用發(fā)送程序塊FB8 P_SND_RK，分配背景數(shù)據(jù)塊DB8，將參數(shù)LADDR設(shè)為硬件組態(tài)中的輸入起始邏輯地址256。

圖9

2、創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB1，從站地址為2，功能碼為3，起始地址為0，讀4個寄存器數(shù)據(jù)，具體功能碼3 的使用參見Modbus Master手冊 5.3 Function Code 03 - Read Output Registers部分的說明。

圖10

3、調(diào)用發(fā)送功能塊，設(shè)置參數(shù)。

圖11

FB8 P_SND_RK的參數(shù)設(shè)置見下表：

4、從庫中Libraries->CP PtP->CP341調(diào)用接收程序塊FB7 P_RCV_RK，分配背景數(shù)據(jù)塊DB7，將LADDR設(shè)為硬件組態(tài)中的輸入起始邏輯地址256。

圖12

5、創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)塊DB2。

圖13

6、調(diào)用接收功能塊，設(shè)置參數(shù)。

圖14

FB7 P_RCV_RK的參數(shù)設(shè)置見下表：

設(shè)備連接

本文檔使用的CP341的接口是RS232C，因此需要通過標準的RS232C電纜來連接CP341和計算機的串口.

 具體的電纜連接方法請查看:串口接線

如果使用的CP341是RS485接口的模塊，需要使用RS232C/RS485轉(zhuǎn)換器（需要選購第三方設(shè)備）。

通信測試

前面使用Step7 V5.5軟件已經(jīng)將通信CP341的通信工作做完，下面進行通信測試。這里使用串口通訊測試軟件modbus slave軟件來測試CP341和計算機的通信，步驟如下

1、安裝Modbus Slave測試軟件，安裝完成后，在桌面上生成一圖標，雙擊此圖標，打開modbus slave測試軟件，如圖。

圖15

2、點擊Register later按鈕，不注冊此軟件，可以使用30天，但每次只能使用15分鐘，網(wǎng)上下載的軟件，沒有注冊碼。然后點擊菜單Connection->connect配置串口參數(shù)，要和CP341的參數(shù)相同。

圖16

3、點擊OK按鈕，然后選擇菜單Setup->Slave Definition...設(shè)定通訊數(shù)據(jù)，因為CP341使用的是功能碼3，所以選擇03 Holding Register，CP341訪問的從站地址為2，Slave ID設(shè)為2，起始地址從1開始，畫面如下。

圖17

4、然后設(shè)置地址1到4 的數(shù)據(jù)分別為111 到444，然后在Step7變量表中設(shè)置M0.3為TRUE，使能接收，然后將M0.0置成 TRUE（上升沿觸發(fā)，想再發(fā)送需要將M0.0從TRUE置成FALSE，然后再置成TRUE），可以監(jiān)控到DB1.DBW0到DB1.DBW4的值為111 到444，如下圖。

圖18

5、如果想讀取浮點數(shù)，必須設(shè)置數(shù)據(jù)格式，點擊菜單Display->Float Inverse。

圖19

6、設(shè)置地址1和3的值分別為1.234 和5.678，觸發(fā)M0.0發(fā)送，可以看到接收到的數(shù)據(jù)為1.234 和5.678，如下圖。

圖20

硬件列表

應(yīng)用CP341進行 MODBUS協(xié)議通信時需要有Dongle的支持。在使用之前先將Dongle安裝在CP341模塊的背面的Dongle插槽中，Dongle和插入Dongle前后的CP341如下圖所示。

圖1

組態(tài)和配置

1、打開軟件TIA PORTAL

圖2

STEP7 V13，點擊項目->新建...創(chuàng)建一新項目，項目名稱為341_modbus_Master。

2、用鼠標點擊“添加新設(shè)備”，選擇SIMATIC S7-300->CPU->CPU 319-3PN/DP->6ES7 318-3EL00-0AB0。

圖3

3、雙擊“設(shè)備組態(tài)”進入硬件組態(tài)界面，導(dǎo)軌RACK和CPU 319-3PN/DP已經(jīng)存在，只需要插入PS307和CP341。

圖4

4、雙擊CP341模板，進入CP341的屬性框，配置CP341參數(shù)。

圖5

5、在“協(xié)議”選項中選擇“Modbus主站”。配置modbus通信參數(shù)，設(shè)定的通信參數(shù)要和通訊伙伴的相同。傳輸率（通信波特率）：9600bps，數(shù)據(jù)位：8位，停止位：1位，奇偶校驗：無。

圖6

6、本示例選用的是RS422/485接口的CP341，還需要設(shè)置接口屬性，如下圖所示。

圖7

編寫通信程序

1、雙擊“添加新塊”，創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB10和接收數(shù)據(jù)塊DB11，發(fā)送數(shù)據(jù)塊的名稱為Send，接收數(shù)據(jù)塊的名稱為Rev；如下圖所示，發(fā)送數(shù)據(jù)塊中新建幾個變量，從站地址為2，功能碼為3，起始地址為0，讀4個寄存器數(shù)據(jù)，具體功能碼3 的使用參見手冊“S7串行通信模板Modbus RTU主站可裝載驅(qū)動的操作說明” 6.3章節(jié)的說明；如下圖所示，接受數(shù)據(jù)塊中新建1個數(shù)據(jù)類型Array的變量，數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為Byte，數(shù)量為400。

圖8

圖9

2、進入主程序OB1，從通信->通信處理器->PtP鏈接：CP341，調(diào)用發(fā)送功能塊P_SND_RK和接收功能塊P_RCV_RK。P_SND_RK的背景數(shù)據(jù)塊為DB1，P_RCV_RK的背景數(shù)據(jù)塊為DB2。

圖10

CP341的發(fā)送功能塊P_SND_RK 的參數(shù)設(shè)置見下表。

CP341的接收功能塊P_RCV_RK 的參數(shù)設(shè)置見下表。

圖11

圖12

設(shè)備連接

本文檔使用的CP341的接口是RS232C，因此需要通過標準的RS232C電纜來連接CP341和計算機的串口.

 具體的電纜連接方法請查看:串口接線

如果使用的CP341是RS485接口的模塊，需要使用RS232C/RS485轉(zhuǎn)換器（需要選購第三方設(shè)備）。

通信測試

前面使用 TIA Step7 軟件已經(jīng)將通信CP341的通信工作做完，下面進行通信測試。這里使用串口通訊測試軟件ModSim32軟件來測試CP341和計算機的通信，步驟如下

1、雙擊ModSim32軟件圖標，新建項目，點擊Port1，進入端口1做設(shè)置，本例計算機只有一個端口，所以就對端口1做設(shè)置，如果計算機有多個端口，要注意所選端口。

圖13

2、進入Port1設(shè)置界面，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗等參數(shù)，要和CP341的參數(shù)相同。

圖14

3、點擊“OK”，選擇軟件的03功能碼界面，本例設(shè)置03功能碼的10個數(shù)據(jù)，其中前4個數(shù)據(jù)分別設(shè)置成1—4。

圖15

4、首先將硬件配置和程序下載到CPU319-3PN/DP中，時鐘脈沖信號M0.5從0跳變成1時，CP341將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

圖16

5、M20.0為常閉點，程序下載完成，CPU運行后，就始終處于接收狀態(tài)。在STEP7中打開接收數(shù)據(jù)塊DB11監(jiān)控接收到的數(shù)據(jù)，可以看到發(fā)送的數(shù)據(jù)被正確的接收。

圖17