西門子電纜6ES7902-3AG00-0AA0
西門子PLC作為PLC行業(yè)內(nèi)的之一,在我國的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子PLC近年來推出了大量被客戶高度認(rèn)可的PLC產(chǎn)品,其中包括S7-1500、S7-1200、S7-400、S7-300、S7-200、等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,功能更強(qiáng),可靠性高。尤其是西門子推出了西門子S7-1500系列PLC之后,其優(yōu)異的性能讓初次使用的工程人員愛不釋手。那么,相對于西門子傳統(tǒng)的SIMATIC S7-300、S7-400系列PLC,S7-1500系列PLC都有哪些優(yōu)勢呢?
1、S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng),它多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力,在模塊中集成背板總線,它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有rs-485通訊接口和profibus兩種,可通過編程器pg訪問所有模塊,帶有電源、cpu和i/o的一體化單元設(shè)備。其中的擴(kuò)展模塊(em)有以下幾種:數(shù)字量輸入模塊(di)——24vdc和120/230vac;數(shù)字量輸出(do)——24vdc和繼電器;模擬量輸入模塊(ai)——電壓、電流、電阻和熱電偶;模擬量輸出模塊——電壓和電流。還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器(cp)——該塊的功能是可以把s7-200作為主站連接到as-接口(傳感器和執(zhí)行器接口),通過as-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備,這樣就可以顯著的擴(kuò)展s7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。
2、S7-300
相比較s7-200,s7-300針對的是中小系統(tǒng),他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊,背板總線也在模塊內(nèi)集成,它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行,有mpi、工業(yè)以太網(wǎng),使通訊和編程變得簡單,選擇性也比較多,并可借助工具進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。s7-300的模塊稍微多一點(diǎn),除了信號模塊(sm)和200的em模塊同類型之外,它還有接口模塊(im)——用來進(jìn)行多層組態(tài),把總線從一層傳到另一層;占位模塊(dm)——為沒有設(shè)置參數(shù)的信號模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽;功能模塊(fm)——執(zhí)行特殊功能,如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對cpu功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充;通訊處理器(cp)——提供點(diǎn)對點(diǎn)連接、profibus和工業(yè)以太網(wǎng)。針對cpu設(shè)計(jì)模式選擇器有:mres=模塊復(fù)位功能;stop=停止模式,程序不執(zhí)行;run=程序執(zhí)行,編程器只讀操作;run-p=程序執(zhí)行,編程器可讀寫操作。狀態(tài)指示器:sf,batf=電池故障;dc5v=內(nèi)部5vdc電壓指示;frce=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制;run=當(dāng)cpu啟動時(shí)閃爍,在運(yùn)行模式下常亮;stop=在停止模式下常亮,有存儲器復(fù)位請求時(shí)慢速閃爍,正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍。mpi接口用來連接到編程設(shè)備或其它設(shè)備,dp接口用來直接連接到分布式i/o。
3、S7-400
同300的區(qū)別主要在于熱啟動(wrst)這一部分,其他基本一樣。它還有一個(gè)外部的電池電源接口,當(dāng)在線更換電池時(shí)可以向ram提供后備電源。編程設(shè)備主要有pg720pg740pg760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦;也可以直接用安裝有step7(siemens的編程軟件)的pc來完成。而實(shí)現(xiàn)通訊(要編程首先要和plc的cpu通訊上)的要求主要在于接口:1.可以在pc上裝cp5611卡——上面有mpi口,可用電纜直接連接。2.加個(gè)pc適配器,把mpi口轉(zhuǎn)換成rs-232口后接到pc上。3.plc加cp343卡,使它具有以太網(wǎng)口。
4、西門子plc在工程中的應(yīng)用
每個(gè)自動化過程都是由許多較小的部分和子過程組成,所以工程建立的 個(gè)任務(wù)是分解子任務(wù)。而每個(gè)子任務(wù)定義了自動化系統(tǒng)要完成的硬件和軟件要求。其中硬件包括輸入/輸出數(shù)目和類型,對應(yīng)模塊序號和類型,所用機(jī)架號,cpu型號和容量,hmi系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。軟件方面主要是程序結(jié)構(gòu),自動化過程中的數(shù)據(jù)管理,組態(tài)數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)及程序和項(xiàng)目文檔。在siemens的s7中,上述工作都在項(xiàng)目管理(simatic管理器),包括必須的硬件(+組態(tài)),網(wǎng)絡(luò)(+組態(tài)),所有程序和自動化解決方案的數(shù)據(jù)管理。f1在線幫助。simatic管理器管理step7項(xiàng)目,編寫step7用戶程序的工具,有梯形圖lad,語句表stl,和功能塊圖fbd,編程語言。利用編程器或外部編程器可以把用戶程序保存到eprom卡上。simatic管理器是一個(gè)在線/離線編輯s7對象的圖形化用戶界面,這些對象包括項(xiàng)目、用戶程序、快、硬件站和工具。此管理器的用戶界面中工具條和windows差不多,就是多了幾個(gè)plc菜單——顯示訪問節(jié)點(diǎn)、存儲器卡、 、仿真模塊。
step7項(xiàng)目結(jié)構(gòu):項(xiàng)目中,數(shù)據(jù)以對象形式存儲,按樹型結(jié)構(gòu)組織。 級:包含項(xiàng)目圖表,每個(gè)項(xiàng)目代表和項(xiàng)目存儲有關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二級:站(如s7-300)用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息,站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)。s7程序文件夾是編寫程序的起點(diǎn),所有s7系列的軟件均放在s7程序文件夾下,它包含程序塊文件和源文件夾。simatic的網(wǎng)絡(luò)圖表(mpi、profibus、工業(yè)以太網(wǎng))第三級和其他級:和上級對象類型有關(guān)。編程器可離線/在線查看項(xiàng)目——offline:編程器硬盤上的內(nèi)容;online:通過網(wǎng)線從plc讀到的內(nèi)容。
西門子S7-1200 小型可編程控制器
西門子SIMATIC S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC,可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù) 。
單機(jī)小型自動化系統(tǒng)的解決方案。 對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統(tǒng),易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。
具有支持小型運(yùn)動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能
新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心,可實(shí)現(xiàn)簡單卻高度的自動化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì),功能強(qiáng)大、投資并且*適合各種應(yīng)用。
可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能,使該控制器成為完整、的自動化解決方案的重要組成部分。
使用*集成的新工程組態(tài) SIMATICSTEP 7 Basic,并借助 SIMATIC WinCC Basic 對 SIMATIC S7-1200 進(jìn)行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)效率。一些智能功能,例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”(智能感知)工具,能讓您的工程進(jìn)行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求,西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗(yàn),因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計(jì)是以未來為導(dǎo)向的 。
SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有五種不同模塊,分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進(jìn)行擴(kuò)展,以*您的系統(tǒng)需要。可在任何 CPU 的前方加入一個(gè)信號板,輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量 I/O,同時(shí)不影響控制器的實(shí)際大小??蓪⑿盘柲K連接至 CPU 的右側(cè),進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個(gè)信號模塊,CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可連接 8 個(gè)信號模塊。,所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達(dá) 3 個(gè)通訊模塊,便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。
西門子S7-1500可編程控制器
的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外,還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn),提高生產(chǎn)效率。無論是小型設(shè)備還是對速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置,都一一適用。SIMATICS7-1500無縫集成到TIA博途中,極大提高了工程組態(tài)的效率。
性能:沒有快,只有更快!SIMATIC S7-1500的系統(tǒng)性能極大縮短了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,進(jìn)而優(yōu)化了控制質(zhì)量并提高了系統(tǒng)性能。
處理速度:SIMATIC S7-1500 的信號處理速度更為快速,極大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。
高速背板總線:的背板總線技術(shù)采用高波特率和傳輸協(xié)議,以實(shí)現(xiàn)信號的快速處理。
通信:SIMATIC S7-1500帶有多達(dá)3個(gè)PROFINET接口。
其中,兩個(gè)端口具有相同的IP地址,適用于現(xiàn)場級通信;第三個(gè)端口具有獨(dú)立的IP地址,可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。
通過 PROFINET IRT,可定義響應(yīng)時(shí)間并確保高度的設(shè)備性能。
集成:無需親臨現(xiàn)場,即可通過Internet瀏覽器隨時(shí)查看CPU狀態(tài)。過程變量以圖形化方式進(jìn)行顯示,同時(shí)用戶還可以自定義網(wǎng)頁,這些都極大地簡化了信息的采集操作。
西門子S7-1500優(yōu)勢一:
它的外觀設(shè)計(jì)更人性化,選用時(shí)更容易被工程現(xiàn)場人員所接受。S7-1500模塊大小比S7-300稍大,機(jī)架類似于S7-300,前連接器安裝時(shí)具有接線位置,并提供專門的電源元件和屏蔽支架及線卡,使接線更方便,可靠性更高;尤其讓工程人員心動的是CPU上配置有LED顯示屏,可方便顯示CPU狀態(tài)和故障信息等。
西門子S7-1500優(yōu)勢二:
從硬件方面來說,S7-1500PLC的處理速度更快,聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng),診斷能力和性更高,不僅可節(jié)省成本,提高生產(chǎn)效率,而且可靠,維護(hù)簡單方便,真正成為工廠客戶和現(xiàn)場維護(hù)人員的控制器。例如,相對于S7-300/400,S7-1500 PLC采用的背板總線技術(shù),采用高波特率和高傳輸協(xié)議,使其信號處理速度更快;S7-1500所有CPU集成1-3個(gè)PROFINET接口,可實(shí)現(xiàn)低成本快速組態(tài)現(xiàn)場級通信和公司網(wǎng)絡(luò)通信,而S7-300/400PLC只有個(gè)別型號CPU才集成有PROFINET接口;S7-1500 PLC的模塊集成有診斷功能,診斷級別為通道級,無需進(jìn)行額外編程,當(dāng)發(fā)生故障時(shí),可快速準(zhǔn)確地識別受影響的通道,減少停機(jī)時(shí)間,這是S7-300/400PLC所的。
西門子S7-1500優(yōu)勢三:
S7-1500PLC的組態(tài)和編程效率更高,信息采集和查看更方便,這也是工程設(shè)計(jì)人員的福音。由于S7-1500PLC是無縫集成到TIA博途軟件中,無論是硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接和上位組態(tài),還是軟件編程,其操作均簡單快捷。而S7-300、S7-400PLC專用組態(tài)編程軟件為經(jīng)典STEP7,上位組態(tài)軟件為WinCC,相對于TIA博途軟件,某些操作顯得繁瑣(例如對于各個(gè)程序塊需要每個(gè)單獨(dú)存盤,當(dāng)有語法錯(cuò)誤時(shí),則無法執(zhí)行保存操作)。對于S7-1500,可通過Internet瀏覽器、內(nèi)置CPU顯示屏、TIA博途和HMI設(shè)備隨時(shí)查看CPU狀態(tài)、過程變量和故障信息等,而對于S7-300/400 PLC,則沒有CPU顯示屏,信息采集和查看也沒有S7-1500PLC方便。
西門子S7-1500優(yōu)勢四:
相對于西門子S7-300、S7400PLC,西門子S7-1500PLC支持的數(shù)據(jù)類型更廣泛。S7-1500PLC的基本數(shù)據(jù)類型的長度到64位,而S7-300/400 PLC支持的基本數(shù)據(jù)類型長度為32位;S7-1500PLC支持Pointer、Any和Variant三種類型指針,S7-300/400PLC只支持前兩種。這些特點(diǎn),均使S7-1500PLC的編程更加靈活。
西門子S7-1500優(yōu)勢五:
S7-1500 PLC無需使用其它模塊即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制功能。通過PLCopen 技術(shù),控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動裝置;此外,S7-1500 PLC還支持所有CPU 變量的TRACE 功能,提高了調(diào)試效率,優(yōu)化了驅(qū)動和控制器的性能。
相對于S7-300和S7-400PLC,西門子S7-1500功能更加強(qiáng)大,相信在未來的發(fā)展中可以得到更廣泛的應(yīng)用。
西門子電纜6ES7902-3AG00-0AA0
WinCCV7.4使用CP5612通訊卡通過PROFIBUS連接PLC
前提條件:
I) 在安裝有WINCC的計(jì)算機(jī)上安裝CP5612通訊板卡.
II) 將所要連接的PLC的端口設(shè)置為PROFIBUS通訊協(xié)議,對于MPI/DP類型的端口尤其重要。
4.1 STEP 7硬件組態(tài)
使用STEP 7軟件組態(tài)PLC的硬件信息,將相應(yīng)的板卡在Hardware進(jìn)行硬件組態(tài),選擇將要連接WINCC的對應(yīng)端口,如果其類型為MPI/DP,則需要將端口為PROFIBUS,如下圖4-1所示:
其中,Interface中的參數(shù)Networked(已連網(wǎng))必須設(shè)置為Yes。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image033.png)
圖4-1
點(diǎn)擊上圖所示的Properties…按鈕,如下圖所示:
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image034.png)
圖4-2
設(shè)置PROFIBUS端口的地址為2。
點(diǎn)擊New按鈕,在Subnet下新建一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),在彈出的對話框中設(shè)置參數(shù),如圖4-3所示。其中重要參數(shù)如下:
Highest PROFIBUS Address:
指整個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的最高的站點(diǎn)地址,默認(rèn)為126,可作修改。
Transmission Rate:
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的通訊速率,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有站點(diǎn)的通訊波特率必須一致。
Profile:
具體的傳輸協(xié)議的設(shè)置,這里設(shè)置為DP。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image035.png)
圖4-3
4.2 設(shè)置Set PG/PC Interface
進(jìn)入Windows操作系統(tǒng)下的控制面板,雙擊Set PG/PC Interface圖標(biāo),
在Access Point of the Application:的下拉列表中選擇S7ONLINE ( STEP7 );在Interface Parameter Assignment :的列表中,點(diǎn)擊CP5611.PROFIBUS.1;
確認(rèn)后在Access Point of the Application:的下拉列表中顯示為:
S7ONLINE ( STEP7 ) à CP5611.PROFIBUS.1,如圖4-4所示。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image036.png)
圖4-4
設(shè)置CP卡的通訊參數(shù),點(diǎn)擊Properties…按鈕,彈出Properties-參數(shù),如圖4-5所示。重要的參數(shù)說明如下。
Address:
CP卡的PROFIBUS地址
Transmission Rate:
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率,必須和實(shí)際連接PLC的PROFIBUS端口的傳輸速率相同;
Highest Station Address:
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的最高站地址,必須和PLC的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置相同;
Profile:
設(shè)置具體通訊協(xié)議,這里使用DP。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image037.png)
圖4-5
診斷PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),點(diǎn)擊Diagnostic…按鈕,進(jìn)入診斷對話框。如下圖所示,Test按鈕點(diǎn)擊后,顯示OK表示CP卡工作正常。點(diǎn)擊Read按鈕后,將顯示所有接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的站地址,如果只能讀到CP卡自己的站地址,此時(shí),請查看PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)和硬件連接設(shè)置,只有成功讀取到CPU的站點(diǎn)地址,才能進(jìn)行以下的步驟設(shè)置,否則不可能建立通訊,如圖4-6所示。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image038.png)
圖4-6
4.3 添加驅(qū)動程序和設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)
打開WINCC工程在Tag Management-->SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE->PROFIBUS
右鍵單擊PROFIBUS,在彈出菜單中點(diǎn)擊“系統(tǒng)參數(shù)”,如圖4-7所示。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image039.png)
圖4-7
彈出System Parameter- PROFIBUS對話框,選擇Unit標(biāo)簽,
設(shè)置Logic device name(邏輯設(shè)備名稱):S7ONLINE,如圖4-8所示。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image040.png)
圖4-8
4.4 添加通道與連接設(shè)置
添加驅(qū)動連接,設(shè)置參數(shù)。打開WINCC工程在Tag Management-->SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE->PROFIBUS,右鍵單擊PROFIBUS,在下拉菜單中,點(diǎn)擊“新建連接”,如圖4-9所示:
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image041.png)
圖4-9
在握手圖標(biāo)后面輸入連接的名稱。
在連接名稱上右鍵點(diǎn)擊“連接參數(shù)”;
彈出Connection Parameter-PROFIBUS屬性對話框,填入?yún)?shù),如圖4-10所示:
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image042.png)
圖4-10
重要的參數(shù)如下所示:
Station Address:PROFIBUS端口地址,必須與圖4-2中地址相同;
Rack Number:CPU所處機(jī)架號,除特殊復(fù)雜使用的情況下,一般填入0;
Slot Number:CPU所處的槽號。
注意:
如果使用S7-300的PLC,那么該參數(shù)為2;
如果是S7-400的PLC,那么要根據(jù)STEP7項(xiàng)目中的Hardware軟件查看CPU插在第幾號槽內(nèi),不能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和物理安裝位置來隨便填寫,可能的參數(shù)為2、3、4(主要是依據(jù)電源的大小來決定)否則通訊不能建立。
最后點(diǎn)擊確認(rèn),則通訊參數(shù)的設(shè)置已完成。
WinCC V7.4連接測試與通訊診斷
使用WinCC工具中的通道診斷程序WinCC Channel Diagnosis即可測試通訊是否建立。注意:此時(shí)PLC必須處于運(yùn)行狀態(tài),老版本的PLC必須處于RUN-P或者RUN狀態(tài),WinCC必須激活運(yùn)行。
根據(jù)圖5-1所示的位置,打開通道診斷工具,檢測通訊是否成功建立。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image043.png)
圖5-1
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image044.png)
圖5-2
WinCC V7.4同時(shí)使用多個(gè)驅(qū)動通信
如果在一個(gè)WinCC項(xiàng)目中同時(shí)使用多種驅(qū)動進(jìn)行通訊,因?yàn)橥ㄓ嵔涌诤蛥?shù)不同,在“系統(tǒng)參數(shù)”中就不能將Logic device name(邏輯設(shè)備名稱)都設(shè)置為S7ONLINE。簡單的做法就是,可以將實(shí)際通訊板卡的名稱直接設(shè)置為Logic device name(邏輯設(shè)備名稱)。
6.1 TCP/IP連接
圖6-1為設(shè)置實(shí)際TCP/IP通訊網(wǎng)卡名稱的兩種常見格式。
一定不能選擇.Auto.1的網(wǎng)卡。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image045.png)
圖6-1
6.2 Industrial Ethernet連接
圖6-2為設(shè)置實(shí)際ISO通訊網(wǎng)卡名稱的兩種常見格式。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image046.png)
圖6-2
6.3 MPI連接
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image047.png)
圖6-3
6.4 PROFIBUS連接
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/hmi/wincc/q2_communication/image/image048.png)
圖6-4
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)議要一致,最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,最大通信距離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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE1%20RS232C%20%E4%B8%B2%E5%8F%A3%E7%AE%A1%E8%84%9A%E5%AE%9A%E4%B9%89.jpg)
圖1 RS232C 串口管腳定義
最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),通訊距離最長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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE2%20RS422%20485%20%E4%B8%B2%E5%8F%A3%E7%AE%A1%E8%84%9A%E5%AE%9A%E4%B9%89.jpg)
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)商一致。
ASCII 驅(qū)動程序允許發(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)模鲃臃桨l(fā)送請求,被動方響應(yīng)請求,應(yīng)答的方式。
在傳輸?shù)倪^程中主站是主動方,即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請求報(bào)文到從站;從站是被動方,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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE3%20MODBUS%20%E8%AF%B7%E6%B1%82%E5%93%8D%E5%BA%94%E6%8A%A5%E6%96%87.jpg)
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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE4%20MODBUS%20%E8%AE%BF%E9%97%AE%E7%9A%84%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8C%BA.jpg)
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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE5%20%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8C%BA%E7%94%A8%E6%88%B7%E7%BA%A7%E5%9C%B0%E5%9D%80%E8%A1%A8%E7%A4%BA%E6%B3%95.jpg)
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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE6%20%E5%AD%97%E7%AC%A6%E5%B8%A7%E6%A0%BC%E5%BC%8F.jpg)
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。
![](http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/published/Comm/Comm_15.1/image/%E5%9B%BE7%20%E6%B6%88%E6%81%AF%E5%B8%A7%E6%A0%BC%E5%BC%8F.jpg)