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 串行通訊模塊基本信息介紹

CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模塊是西門子S7-300/400系列PLC中的串行通訊模塊，這些模塊具有1個(gè)或2個(gè)（CP441-2）串行通訊接口（RS232C、20mA-TTY或RS485/422）。您可以使用這些通訊模塊實(shí)現(xiàn)S7-300/400系統(tǒng)與其他串行通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，例如打印機(jī)、掃描儀、智能儀表、第三方MODBUS主從站、Data Highway、變頻器，USS站等。

1.1 產(chǎn)品訂貨信息

下表給出了常用串行通訊模塊以及相關(guān)產(chǎn)品的訂貨信息：

表1 串口通訊模塊以及相關(guān)產(chǎn)品的訂貨信息

說(shuō)明：1、當(dāng)您要實(shí)現(xiàn)MODBUS或Data Highway通訊時(shí)，需要在CP341/CP441-2模塊上插入相應(yīng)協(xié)議的硬件狗，這里我們所提到的硬件狗、Dongle、協(xié)議驅(qū)動(dòng)或Loadable driver指的是同一個(gè)東西，如下圖：

圖1

2、MODBUS 是單主站結(jié)構(gòu)的串行通信協(xié)議，系統(tǒng)中只能夠有一個(gè)MODBUS主站，并且只能夠?qū)崿F(xiàn)主站和從站的數(shù)據(jù)交換，從站之間不能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3、一般來(lái)講，RS232C接口的通訊最大距離為15m，20mA-TTY接口的通訊最大距離為100m（主動(dòng)模式）/ 1000m（被動(dòng)模式），RS422/485接口的通訊最大距離位1200m。

4、Serial CPs模塊可以同時(shí)與多臺(tái)串行通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，如同時(shí)連接多個(gè)變頻器、多個(gè)智能儀表等，如果您采用ASCII 通訊方式，需要人為地定義數(shù)據(jù)幀格式，可以在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中包括站號(hào)、數(shù)據(jù)區(qū)、讀寫指令等信息，供Serial CPs 模塊所連接的從站設(shè)備鑒別數(shù)據(jù)包是發(fā)給哪個(gè)站的，以及該數(shù)據(jù)包是對(duì)那個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行的讀或?qū)憽?/p>

5、串行通訊模板只有RS232C、20mA-TTY或RS485/422 三種電氣接口類型，如果您想實(shí)現(xiàn)串口的光纖通訊，只能在電子市場(chǎng)上購(gòu)買第三方制造的電氣與光纜的轉(zhuǎn)換設(shè)備，西門子不提供該類設(shè)備。

1.2 常用文檔的下載鏈接

您可通過(guò)以下步驟獲取您所需的文檔：
－在頁(yè)面左側(cè)列表中點(diǎn)擊鏈接：產(chǎn)品支持
－在新窗口右上角的搜索欄中輸入“<關(guān)鍵字>"，并搜索
－搜索結(jié)束后在窗口右側(cè)列表中點(diǎn)擊“只搜索手冊(cè)/操作指南、只搜索證書(shū)、只搜索證
書(shū)、只搜索FAQ常問(wèn)問(wèn)題只搜索更新信息"
－最后列表中名為“<文檔名稱>"的條目即為您所需的文檔。

表2 串行通信應(yīng)用文檔列表

2、CP340/CP341調(diào)試步驟

在您的計(jì)算機(jī)上首先安裝 STEP7 軟件和 CP340/CP341 模塊的軟件驅(qū)動(dòng)程序（SIMATIC S7-CP PtP bbbbb V5.1），模塊驅(qū)動(dòng)程序包括：對(duì) CP340/CP341 進(jìn)行參數(shù)化的組態(tài)界面（在 STEP7 的硬件組態(tài)界面下可以打開(kāi)）、用于串行通訊的功能塊以及模塊不同應(yīng)用方式的例子程序。光盤上模塊手冊(cè)的附錄B中說(shuō)明了 CP 模板通訊口的針腳定義。
下面簡(jiǎn)要描述了 CP340/CP341 應(yīng)用 ASCII 或 MODBUS 協(xié)議的調(diào)試過(guò)程，詳細(xì)的模塊使用請(qǐng)參考相應(yīng)模塊的手冊(cè)或參考下載中心應(yīng)用文檔，參見(jiàn)本文“1.2 常見(jiàn)文檔的下載鏈接"下載相關(guān)資料。

2.1模塊參數(shù)化

在硬件組態(tài)窗口中雙擊 CP 模板，打開(kāi) CP 模板的屬性窗口，請(qǐng)記錄下模板的硬件地址，在編寫通訊程序時(shí)，你需要該地址參數(shù)。

圖 2

點(diǎn)擊屬性窗口上的 Parameters 按鈕，選擇你所要使用的通訊協(xié)議，這里我們選用 ASCII 協(xié)議，雙擊信封圖標(biāo)。

圖 3

彈出 ASCII 協(xié)議通訊參數(shù)設(shè)置窗口，這里我們使用默認(rèn)值：9600 bit/s，8 data bits，1 stop bit，even parity。對(duì)您的硬件組態(tài)存盤編譯，下載硬件組態(tài)，如果此時(shí)SF燈亮，請(qǐng)將通訊電纜與另一個(gè)通訊伙伴進(jìn)行連接后，SF燈熄滅，說(shuō)明硬件組態(tài)正確

編寫通訊程序

在安裝完 CP341的驅(qū)動(dòng)程序，MODBUS 主站軟件，MODBUS 從站軟件等 3 個(gè)軟件后，你可以在目錄….\Siemens\STEP7\Examples 當(dāng)中找到關(guān)于 CP341 的串口通訊和 MODBUS 通訊的例子程序，通過(guò)在 STEP7 軟件的 SIMATIC Manager 下打開(kāi)例子程序。

圖 4

你可以使用 CP341 串口例子程序中 3964(R) 站 中的程序塊實(shí)現(xiàn) ASCII 通訊協(xié)議。打開(kāi) CPU 站下的 Blocks 文件夾，復(fù)制所有的程序塊（除了 system data）到你的項(xiàng)目當(dāng)中，只要作一些簡(jiǎn)單的參數(shù)修改，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的通訊了，如果你的 CP340/CP341 的硬件地址與例子程序當(dāng)中的不同，那么你應(yīng)當(dāng)修改相應(yīng)程序塊 LADDR 參數(shù)，并與 CP340/CP341 模塊實(shí)際的硬件組態(tài)地址值相同。修改后，下載程序塊，將 CPU 切換至運(yùn)行狀態(tài)，CP340/CP341 開(kāi)始循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)，您可與看到 “TxD"燈閃爍。
調(diào)用 FB7/FB8 (CP341) 或 FB2/FB3 (CP340) 實(shí)現(xiàn)模塊的字符收發(fā)功能：

圖 5

下圖顯示了調(diào)用 FB7/FB8 實(shí)現(xiàn)通訊功能，在線監(jiān)視的狀態(tài)：

圖 6

注意這里一定要將 M20.0 和 M30.0 使能位置為TRUE，同時(shí)在您的程序中插入接收數(shù)據(jù)區(qū) DB1 和發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū) DB2 。
調(diào)試CP340/CP341 的一個(gè)基本方法是采用 PC 機(jī)上的串口通訊調(diào)試軟件。Windows 系統(tǒng)自帶的超級(jí)終端 ( Hyper Terminal ) 軟件是一個(gè)非常方便的串口調(diào)試工具。用電纜將CP340/CP341 的通訊口和 PC 機(jī)的 Com 口（RS232C）連接起來(lái)，如果你采用的是 RS485/422 或 20mA-TYY 接口的模塊，那還需在中間加一個(gè) RS485??RS232 或20mA-TYY ??RS232 信號(hào)轉(zhuǎn)換器，打開(kāi)超級(jí)終端的路徑如下圖：

圖 7

您打開(kāi)超級(jí)終端軟件后，定義連接的名稱，確定通訊端口以及串口通訊的屬性（波特率、數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)、校驗(yàn)類型、流控類型等），界面如下列圖：

圖 8

這里請(qǐng)您注意，如果您是用的是其他COM口，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際連接的COM口進(jìn)行選擇，波特率、數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位，停止位，流控要與CP340/CP341組態(tài)時(shí)設(shè)定的值一致，起始位為1位，停止位可設(shè)定為1/2位，但必須是1，不能修改。

2.3 MODBUS 從站調(diào)試
首先需要在CP模塊上插入MODBUS 從站Dongle，然后安裝MODBUS 從站驅(qū)動(dòng)軟件包，您可以在上面的下載路徑中獲得，安裝完軟件包后，在您的項(xiàng)目中組態(tài)MODBUS從站，雙擊CP341模塊，在模塊的屬性窗口中點(diǎn)擊Parameter按鈕，選擇MODBUS從站協(xié)議：

圖 9

將您的PC和PLC連接起來(lái)，PLC上電，點(diǎn)擊Load Drivers圖標(biāo)，彈出裝載驅(qū)動(dòng)窗口。

圖 10

點(diǎn)擊Load Drivers按鈕，完成從站驅(qū)動(dòng)安裝過(guò)程，進(jìn)行MODBUS 驅(qū)動(dòng)裝載的時(shí)候，PLC必須處于STOP狀態(tài)。在點(diǎn)擊信封圖標(biāo)，打開(kāi)MODBUS 從站參數(shù)窗口。

圖 11

默認(rèn)從站地址222，然后在設(shè)定MODBUS從站的Function Code地址與PLC中M、I、Q等地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖 12

以上所設(shè)定的參數(shù)含義是MODBUS主站讀從站的前256個(gè)位（00001-00256）對(duì)應(yīng)S7300站中MB0-MB31中的數(shù)據(jù)，主站讀從站第257個(gè)到512個(gè)位對(duì)應(yīng)QB0-QB31。
> Function Code 01,05,15 對(duì)應(yīng)M，Q，T，C等數(shù)據(jù)區(qū)，可讀可寫，具體的字節(jié)范圍由您在MODBUS 從站組態(tài)時(shí)設(shè)定。
> Function Code 02對(duì)應(yīng)M，I數(shù)據(jù)區(qū)，只讀,具體的字節(jié)范圍由您在MODBUS 從站組態(tài)時(shí)設(shè)定。
> Function Code 03,06,16 對(duì)應(yīng)DB區(qū)，可讀可寫，在MODBUS 從站組態(tài)時(shí)設(shè)定對(duì)應(yīng)的DB塊。
> Function Code 04 對(duì)應(yīng)DB區(qū)，只讀，在MODBUS 從站組態(tài)時(shí)設(shè)定對(duì)應(yīng)的DB塊。
在STEP7的SIMATIC Manager中打開(kāi)MODBUS 從站例子程序，將例子程序當(dāng)中的所有程序塊復(fù)制到您的項(xiàng)目當(dāng)中，修改OB1當(dāng)中的Network1里的LADDR參數(shù)，與您模塊的實(shí)際硬件地址相同，將blocks文件夾下載到PLC當(dāng)中，CPU運(yùn)行，對(duì)M180.0和M180.5置位，就可以在MODBUS 主站上得到數(shù)據(jù)了，這里您需要注意S7 PLC與MODBUS 主站之間的數(shù)據(jù)地址對(duì)應(yīng)關(guān)系，MODBUS從站手冊(cè)中包括了相關(guān)信息，通過(guò)上面的下載路徑，您可以下載到該手冊(cè)。
WinCC 作為MODBUS 主站，進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)讀取時(shí)，Tag的類型應(yīng)當(dāng)選為浮點(diǎn)數(shù)32位，注意地址偏移為 32的整數(shù)倍＋1（即33、65、97），如果采用選用bbbbb Bits/Output Bits方式讀寫（Function Code 01,02），在PLC當(dāng)中應(yīng)當(dāng)將一個(gè)字的高低8位進(jìn)行對(duì)調(diào)。如果選用bbbbb Words/Output Words方式讀寫（Function Code 03,04），在PLC當(dāng)中將一個(gè)雙字的高低16位進(jìn)行對(duì)調(diào)，S7200 MODBUS 程序塊的浮點(diǎn)數(shù)處理存在誤差，大致在0.5%左右。

2.4 MODBUS 主站調(diào)試
首先需要在CP模塊上插入MODBUS主站Dongle，然后安裝MODBUS 主站軟件包，您可以在上面的下載路徑中獲得，安裝完軟件包后，MODBUS主站驅(qū)動(dòng)的裝載過(guò)程與從站相同。
在STEP7的SIMATIC Manager中打開(kāi)MODBUS主站例子程序，將例子程序當(dāng)中的所有程序塊復(fù)制到您的項(xiàng)目當(dāng)中，DB42是MODBUS 發(fā)送到到從站的數(shù)據(jù)區(qū)，該DB區(qū)第一個(gè)字節(jié)位從站的站地址，第二個(gè)字節(jié)為Function Code值，代表指令的讀寫功能和數(shù)據(jù)區(qū)，第三個(gè)字節(jié)和第四個(gè)字節(jié)所組成的整數(shù)代表所讀數(shù)據(jù)區(qū)的地址偏移量，第五個(gè)字節(jié)和第六個(gè)字節(jié)所組成的整數(shù)代表總共要讀寫多少位數(shù)據(jù)，注意該數(shù)值必須在1－2040范圍內(nèi)，否則發(fā)送
指令不執(zhí)行。下圖說(shuō)明了DB42前幾個(gè)字節(jié)所代表的含義。