西門子PLC的工程應(yīng)用第7講 串口通信模塊在西門子PLC系統(tǒng)中的應(yīng)用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

西門子PLC的工程應(yīng)用第7講 串口通信模塊在西門子PLC系統(tǒng)中的應(yīng)用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

串口通訊模塊在西門子PLC中占據(jù)了非常重要的作用。有了CP34x/ CP44x模塊，S7 PLC才能組成規(guī)模更大、功能更完善的自動(dòng)化系統(tǒng)。本文主要闡述了串口通信模塊在西門子PLC系統(tǒng)中的應(yīng)用。

西門子PLC；串口通信模塊；通信協(xié)議

1　概述

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，其串行通訊口規(guī)格為RS232C或TTY或RS485/422。用戶可以使用這種通訊模塊實(shí)現(xiàn)S7-300/400與其他串行通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，如打印機(jī)、掃描儀、儀表、Modbus主從站、Data Highway站、變頻器，USS站等。表1所示為部分串口通訊模塊以及相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。

浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李方園

表1　串口通訊模塊以及相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)

2　串口通信模塊的安裝

當(dāng)用戶要實(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)議的硬件狗后，CP模板才能夠支持MODBUS（RTU格式）或Data Highway（DF1）協(xié)議，CP441-2使用同樣的硬件狗，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，如圖1所示。

圖1 硬件狗

MODBUS為單主站網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以系統(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。CP341插入MODBUS主站Dongle或插入從站Dongle，就可以作為MODBUS主站，或者作為MODBUS從站，如圖2所示。

一般來講，RS232的通訊最大距離為15m，20mA TTY的通訊最大距離為100m（主動(dòng)模式）、1000m（被動(dòng)模式），RS422/485的通訊最大距離位1200m。

CP34x/CP44x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、連接多個(gè)智能儀表等，如果采用ASCII碼通訊方式，需要在發(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CP34x/CP44x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)懙墓δ堋?/p>

串行通訊模板只有RS232C或TTY或RS485/422 三種電氣接口類型，如果用戶想實(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。

3　串口通信模塊CP34x調(diào)試過程

在用戶計(jì)算機(jī)上首先安裝STEP7 5.x軟件和CP34x模板所帶的軟件驅(qū)動(dòng)程序，模板驅(qū)動(dòng)程序包括了對(duì)CP341進(jìn)行參數(shù)化的窗口（在STEP7的硬件組態(tài)界面下可以打開）、用于串行通訊的FB程序塊、模板不同應(yīng)用方式的例子程序。

當(dāng)系統(tǒng)上電，CP34x模板初始化完成后，CP34x上的SF燈點(diǎn)亮。

（1）參數(shù)化CP34x模板

在硬件組態(tài)窗口中雙擊CP34x模板，打開CP34x模板的屬性窗口，請(qǐng)記下模板的硬件地址，如圖3所示。

圖3 硬件地址

在編寫通訊程序時(shí)，用戶需要該地址參數(shù)，同時(shí)可以點(diǎn)擊屬性窗口上的Parameters（參數(shù)）按鈕。

圖4 選擇所要使用的通訊協(xié)議

圖4所示選擇所要使用的通訊協(xié)議，這里選用ASCII協(xié)議，雙擊信封圖標(biāo)。

圖5 ASCII協(xié)議通訊參數(shù)設(shè)置窗口

如圖5所示，彈出ASCII協(xié)議通訊參數(shù)設(shè)置窗口，這里使用默認(rèn)值：9600 bit/s, 8 data bits, 1 stop bit, even parity。對(duì)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，說明硬件組態(tài)正確。

（2）編寫通訊程序

在安裝完CP34x/CP44x的驅(qū)動(dòng)程序，Modbus主站軟件，Modbus從站軟件等3個(gè)軟件后，用戶可以在目錄….Siemens STEP7Examples當(dāng)中找到關(guān)于CP34x/CP44x的串口通訊和Modbus通訊的例子程序，通過在STEP7軟件的SIMATIC Manager下打開例子程序。用戶可以使用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CPU下的Blocks文件夾，復(fù)制所有的程序塊（除過system data）到項(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，如果用戶的CP34x的硬件地址與例子程序當(dāng)中的不同，那么應(yīng)當(dāng)修改相應(yīng)程序塊LADDR參數(shù)，CP34x/CP44x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)，CP34x開始循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)，可以看到“TxD”燈閃爍。

如圖6所示，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6　模塊的字符收發(fā)功能

4　結(jié)語(yǔ)

調(diào)試CP34x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CP34x的通訊口和PC機(jī)的Com口（RS232C）連接起來，如果用戶采用的是485/422或TYY接口的模塊，那還需在中間加一個(gè)RS485 RS232或TYY RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

[1] 周柏青, 李方園. PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)電力出版社. 2015.

[2] 李方園, 楊帆.西門子S7 PLC應(yīng)用簡(jiǎn)明教程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2013.

[3] 李方園. 圖解西門子S7-1200 PLC入門到實(shí)踐[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.

The serial communication module plays a very important role in Siemens PLC.With CP34x / CP44x modules. TheS7 PLC can form a larger, more full-featured automation system. This paper describes the application of the serial communication module in Siemens PLC system.

Siemens PLC; Serial communicationmodule; Communication protocol

李方園（1973-），男，浙江舟山人，高級(jí)工程師，畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院工程碩士專業(yè)，長(zhǎng)期從事于變頻器等現(xiàn)代工控產(chǎn)品的應(yīng)用與研究工作，現(xiàn)就職于浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院。