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西門子通訊處理器

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串口引腳定義及協議說明

串口通訊，又經常被稱為點對點通訊或者PtP通訊,，是工業(yè)設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備的數據。

串行通信,，通常利用RS232C或者RS485電氣接口,，實現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品之間節(jié)點少、數據量小,、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備,，CP卡加載通訊協議后,，還可以和支持Modbus協議的現場儀表通訊。

為了實現設備相互通訊,，通訊雙方的通訊接口和通訊協議要*,，基本的串行通訊的數據幀格式和波特率也要匹配。

西門子串行通訊支持的數據幀格式：

• 起始位：1位,；
• 數據位：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備，理論上都可以相互通信,。

支持的通訊接口

常用的串行數據接口有: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,、電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議,。

注意： 接口和協議是兩個概念,。

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)端的數據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，數據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）,；
• 網絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構,，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

常用支持協議

常用的協議類型

• ASCII 協議,，又稱自由口
• Modbus 協議

ASCII 協議

ASCII 協議通過通訊處理器和通訊伙伴之間的點對點連接控制數據傳輸,。

由于消息的結構*由用戶定義，用戶可以以 ASCII 協議為基礎開發(fā)自己的消息,。在接收方只需要定義接收消息的結束方式,，發(fā)送接收雙方協商*。

ASCII 驅動程序允許發(fā)送和接收任何結構的數據（所有可打印的 ASCII 碼表字符符以及從 00 到 FFH [帶有 8 個數據位字符幀] 的所有其它字符或從 00 到 7FH [帶有 7 個數據位字符幀]的所有其它字符）,。

ASCII協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,、打印機等設備進行通訊,。

MODBUS 協議西門子通訊處理器

MODBUS RTU 通信協議是以主從的方式進行數據傳輸的，主動方發(fā)送請求,，被動方響應請求,，應答的方式。

在傳輸的過程中主站是主動方,，即主站發(fā)送數據請求報文到從站,；從站是被動方,，即如果正常從站返回正常響應報文，如果故障從站返回異常響應報文,，如圖 3 所示。

圖3 MODBUS 請求響應報文格式

MODBUS 系統(tǒng)中,，數據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,，通信的用戶數據是以位為單位的：

• 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，通信的用戶數據是以字為單位的：

• 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據區(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 訪問的數據區(qū)

Modbus地址由起始的數據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,，其可根據需要傳輸的數據類型和個數來決定，如圖 5 所示,。

圖5 MODBUS 地址對應關系

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,，在左側樹狀圖中選擇Diagnostics下的Alarm history。這時便可以看到當前的故障和歷史發(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