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西門子低壓變頻器維修

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串口通信硬件選型

在SIMATIC S7系列產(chǎn)品中包括多種不同等級,、不同功能、適合不同應(yīng)用場合的串行通信模塊,。

CP340/341/440/441 模塊特性對照

S7-300/400 PLC 主要的串行通信模塊及模塊特性,，如圖 1 所示。

圖1 S7-300/400 串行通信模塊列表

注意:對于Modbus通訊協(xié)議方式,，每個通訊模塊都需要配置一個Modbus主站或從站硬件狗（Dongle）,。

下圖列出了目前新產(chǎn)品的訂貨信息，僅供參考,，訂貨時請以相關(guān)產(chǎn)品手冊或供貨商提供信息為準(zhǔn),，如圖 2 所示。

圖2 S7-300/400 串行通信模塊訂貨信息

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(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,；西門子低壓變頻器維修
• 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(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(yuǎn),，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?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,。

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

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(zhǔn),，而對應(yīng)的Modbus地址是1為基準(zhǔn),，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