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西門子DP通訊模塊
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串口引腳定義及協(xié)議說明
串口通訊，又經(jīng)常被稱為點(diǎn)對點(diǎn)通訊或者PtP通訊，是工業(yè)設(shè)備中的一種非常通用的通訊方式，常用于獲取相對遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。
串行通信，通常利用RS232C或者RS485電氣接口，實(shí)現(xiàn)ASCII碼或者M(jìn)odbus通訊；其特點(diǎn)是通信線路簡單，成本較低，用于解決不同廠商產(chǎn)品之間節(jié)點(diǎn)少、數(shù)據(jù)量小、通訊速率低、實(shí)時(shí)性要求不高的場合，如過程儀表、變頻器、連接掃描儀、條碼閱讀器等帶有串行通訊接口的設(shè)備，CP卡加載通訊協(xié)議后，還可以和支持Modbus協(xié)議的現(xiàn)場儀表通訊。
為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備相互通訊，通訊雙方的通訊接口和通訊協(xié)議要*，基本的串行通訊的數(shù)據(jù)幀格式和波特率也要匹配。
西門子串行通訊支持的數(shù)據(jù)幀格式：
- 起始位：1位；
- 數(shù)據(jù)位：7/8位；
- 校驗(yàn)位：1位奇/偶校驗(yàn)位，或者沒有校驗(yàn)位；
- 停止位：1/2位。
凡是符合這些格式的串行通信設(shè)備，理論上都可以相互通信。
支持的通訊接口
常用的串行數(shù)據(jù)接口有:RS232C 和 RS485/422。RS-232C、RS-422/485 標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。
注意： 接口和協(xié)議是兩個(gè)概念。
RS232C接口
RS-232C 是低速率的單端串行通訊，RS-232C 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。
1.RS232C 通訊接口特點(diǎn)
- RS-232采取不平衡傳輸方式，其收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地，抗共模干擾能力差；
- 近距離通訊，大通信距離15m；
- 只能用于點(diǎn)對點(diǎn)（即一對收/發(fā)設(shè)備）通訊。
2. RS232C 接口定義
RS232C并未定義連接器的物理特性，不同類型的連接器引腳定義也各不相同，其中9針和25針的引腳定義對照，如圖 1 所示。
圖1 RS232C 串口管腳定義
為簡單且常用的是三線制接法，即Txd，Rxd和地線三根，如上圖中紅色（2，3）和紫色（5）三個(gè)針腳。
RS422/485 接口
RS-422/485 改進(jìn) RS-232 通信距離短、速率低的缺點(diǎn)。
1.RS422/485接口特點(diǎn)
- RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸；
- 平衡傳輸抗干擾能力更強(qiáng)，使傳輸距離更遠(yuǎn)，通訊距離長1200米；
- 可以連接多個(gè)設(shè)備，RS422總線可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)（單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向傳輸），RS485可支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)（多點(diǎn)、雙向通訊能力）；
- 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持星型或樹形；
- 傳輸距離超過50米，需要在兩端加終端電阻330歐姆（推薦用LIYCY電纜）；
2.RS422/485接口定義
RS422/485 的端口有9針、15針，CP340/341/440/441的接口是15針，如圖 2 所示。
西門子DP通訊模塊
圖2 RS422/485 串口管腳定義
常用支持協(xié)議
常用的協(xié)議類型
- ASCII 協(xié)議，又稱自由口
- Modbus 協(xié)議
ASCII 協(xié)議
ASCII 協(xié)議通過通訊處理器和通訊伙伴之間的點(diǎn)對點(diǎn)連接控制數(shù)據(jù)傳輸。
由于消息的結(jié)構(gòu)*由用戶定義，用戶可以以 ASCII 協(xié)議為基礎(chǔ)開發(fā)自己的消息。在接收方只需要定義接收消息的結(jié)束方式，發(fā)送接收雙方協(xié)商*。
ASCII 驅(qū)動(dòng)程序允許發(fā)送和接收任何結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)（所有可打印的 ASCII 碼表字符符以及從 00 到 FFH [帶有 8 個(gè)數(shù)據(jù)位字符幀] 的所有其它字符或從 00 到 7FH [帶有 7 個(gè)數(shù)據(jù)位字符幀]的所有其它字符）。
ASCII協(xié)議適用于與支持串行通信的智能儀表、條形碼閱讀器、掃描儀、打印機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通訊。
MODBUS 協(xié)議
MODBUS RTU 通信協(xié)議是以主從的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，主?dòng)方發(fā)送請求，被動(dòng)方響應(yīng)請求，應(yīng)答的方式。
在傳輸?shù)倪^程中主站是主動(dòng)方，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請求報(bào)文到從站；從站是被動(dòng)方，即如果正常從站返回正常響應(yīng)報(bào)文，如果故障從站返回異常響應(yīng)報(bào)文，如圖 3 所示。
圖3 MODBUS 請求響應(yīng)報(bào)文格式
MODBUS 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)交換需要通過功能代碼（Function Code）來控制的，具體分以下兩類。
有些功能碼是對位操作的，通信的用戶數(shù)據(jù)是以位為單位的：
- FC01讀輸出位的狀態(tài)；
- FC02讀輸入位的狀態(tài)；
- FC05寫單個(gè)輸出位；
- FC15寫多個(gè)輸出位。
有些功能碼是對16位寄存器操作的，通信的用戶數(shù)據(jù)是以字為單位的：
- FC03讀輸出寄存器；
- FC04讀輸入寄存器；
- FC06寫單個(gè)輸出寄存器；
- FC16寫多個(gè)輸出寄存器。
這些功能碼是對四個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)位輸入、位輸出、寄存器輸入、寄存器輸出進(jìn)行訪問的，如圖 4 所示。
圖4 訪問的數(shù)據(jù)區(qū)
Modbus地址由起始的數(shù)據(jù)類型代號和地址偏移量組成。功能碼決定對Modbus地址進(jìn)行操作類型，其可根據(jù)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和個(gè)數(shù)來決定，如圖 5 所示。
圖5 MODBUS 地址對應(yīng)關(guān)系
注意：在傳輸消息楨中，用戶使用的地址是0為基準(zhǔn)，而對應(yīng)的Modbus地址是1為基準(zhǔn)，如FC16功能碼時(shí)以16進(jìn)制的0000為起始地址，對應(yīng)的寄存器是從40001開始。
MODBUS RTU 傳輸模式：消息楨中的每個(gè)8位分成2個(gè)4位16進(jìn)制的字符。
每個(gè)字符幀格式（11位），如圖 6 所示。
圖6 字符幀格式
注意：如果無奇偶校驗(yàn)位，停止位是2位。
消息幀格式，如圖 7 所示。
圖7 消息幀格式
STARTER上傳/下載參數(shù)
前提條件：在變頻器通電狀態(tài)下，您可以將變頻器的設(shè)置上傳到PG或PC中，也可將PG/PC的數(shù)據(jù)下載到變頻器中。前提是您的PG/PC上已裝有調(diào)試工具STARTER 。
調(diào)試接口
1 USB接口(下圖紅框)位于CU單元的中部，是G120調(diào)試的通用接口。
2 PROFIBUS DP通訊接口（見下圖紅框），適用于有PROFIBUS DP通訊的CU單元。
通過DP接口可以連接變頻器，用于調(diào)試。
3 PROFINET通訊接口，適用于有PROFINET通訊的CU單元。
通過PN接口可以連接變頻器，用于調(diào)試。
4 通過路由方式也可以實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)訪問。
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