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西門子通訊處理器
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串口引腳定義及協(xié)議說明
串口通訊，又經(jīng)常被稱為點對點通訊或者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,，實現(xiàn)ASCII碼或者Modbus通訊,；其特點是通信線路簡單，成本較低,，用于解決不同廠商產(chǎn)品之間節(jié)點少,、數(shù)據(jù)量小、通訊速率低,、實時性要求不高的場合,，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,；
- 校驗位：1位奇/偶校驗位,，或者沒有校驗位；
- 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 標準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
- 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；
- 只能用于點對點（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）三個針腳,。
RS422/485 接口
RS-422/485 改進 RS-232 通信距離短,、速率低的缺點。
1.RS422/485接口特點
- 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,，使傳輸距離更遠，通訊距離長1200米,；
- 可以連接多個設(shè)備,，RS422總線可支持10個節(jié)點（單機發(fā)送、多機接收的單向傳輸）,，RS485可支持32個節(jié)點（多點,、雙向通訊能力）；
- 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,；
- 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。
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對點連接控制數(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 個數(shù)據(jù)位字符幀] 的所有其它字符或從 00 到 7FH [帶有 7 個數(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、打印機等設(shè)備進行通訊,。
MODBUS 協(xié)議西門子通訊處理器
MODBUS RTU 通信協(xié)議是以主從的方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，主動方發(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)報文，如果故障從站返回異常響應(yīng)報文,，如圖 3 所示,。
圖3 MODBUS 請求響應(yīng)報文格式
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寫單個輸出位；
- FC15寫多個輸出位,。
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寫單個輸出寄存器,；
- FC16寫多個輸出寄存器。
這些功能碼是對四個數(shù)據(jù)區(qū)位輸入,、位輸出,、寄存器輸入、寄存器輸出進行訪問的,，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地址進行操作類型,，其可根據(jù)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和個數(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,，而對應(yīng)的Modbus地址是1為基準,，如FC16功能碼時以16進制的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8位分成2個4位16進制的字符,。
每個字符幀格式（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診斷故障
前提條件：在變頻器通電狀態(tài)下，您可以在線變頻器在線的狀態(tài)下,，可以監(jiān)控變頻的故障和報警狀態(tài),，前提是您的PG/PC上已裝有調(diào)試工具STARTER 。
診斷故障或報警步驟：
4.您還可以在starter中查看故障歷史記錄,，在左側(cè)樹狀圖中選擇Diagnostics下的Alarm history,。這時便可以看到當(dāng)前的故障和歷史發(fā)生過的故障.
PTP 接線方式
CB 1241 RS485 接線 （6ES7 241 1CH30-1XB0）
CB1241 RS485 信號板(安裝在CPU機本體上) ，訂貨號為： 6ES7 241 1CH30-1XB0 接線如圖1
圖1 CB1241 RS485
注釋： 3號針腳--RS485信號 B(+) ,；8號針腳--RS485信號A(-),；5號針腳--接屏蔽等電位點。
CM1241 RS232 接線 （6ES7 241-1AH30-0XB0)
CB1241 RS232 通訊模塊,，訂貨號為： 6ES7 241 1AH30-0XB0 接線如圖2
圖2 CM1241 RS232
注釋： 2號針腳--RS232 信號輸入接收,。3號針腳--RS232 信號輸出發(fā)送。 5--接地等電位
CM 1241 RS422/485 接線 （6ES7 241-1CH31-0XB0)
CB1241 RS232 通訊模塊,，訂貨號為： 6ES7 241 1CH31-0XB0 接線如圖3
圖2 CM1241 RS422/485
注釋：
RS422 接線方法： 2號與9號針腳 -- RS422 發(fā)送信號,。 3號與8號針腳 -- RS422 接收信號；SHELL接屏蔽等電位點 ,。
RS485 接線方法：3號針腳--RS485信號 B(+) ,；8號針腳--RS485信號A(-) 1號針腳-電位點。
RS232,、422及485 的通訊距離和終端電阻
- RS 232 通訊長距離為 10 米屏蔽電纜
- RS 422/R485 通訊長距離為 1000 米屏蔽電纜（取決于波特率及安裝終端電阻）
RS 485 終端電阻安裝方法及阻值大小,如圖4
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