陇南西门子授权PLC模块总代理

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串行通信概述

在工业控制系统中，某些现场的控制设备和智能仪表没有标准的现场总线接口，只有串行通信接口。它们往往使用厂家定义的非标准的通信协议，有的使用Modbus协议。

串行通信又称为点对点(Point to Point)通信，简称为PtP通信。串行通信用于S7PLC 和带有串行通信接口的设备(例如计算机、打印机、条形码阅读器、机器人控制系统、扫描仪等)之间传输数据。

1.西门子的串行通信协议

串行通信主要用来与非西门子设备通信。S7-300/400 的串行通信可以使用的通信协议主要有ASCII driver、3964(R)和RK512。它们在7层OSI参考模型中的位置如图15-1所示。

图15-1 PtP协议在OSI参考模型中的位置

ASCII driver只使用7层OSI模型中的物理层，用于控制CPU和一个通信伙伴之间的串行连接的，ASCII driver可以发送和接收开放式的数据(所有可以打印的ASCII字符)，提供一种开放式的报文帧结构。ASCII driver 可以用结束字符、帧的长度和字符延迟时间作为报文帧结束的判据。接收方必须在组态时设置一个报文帧的结束判据。

国内少有人使用3964(R)和RK512协议，中国期刊网几乎没有有关的文章，因此本节主要介绍ASCII driver。

2. MODBUS协议

Modbus 是一种基于串口的通信协议，在工业控制中得到了较为广泛的使用。Modbus 协议是一个主-从协议，采用请求-响应方式，主站发出带有从站的请求报文，具有该地址的从站接收到后发出响应报文进行应答。Modbus协议有ASCII和RTU(远程终端单元)这两种报文传输模式。

3. 串行通信处理器

(1)CPU31xC-2PtP集成的串行通信接口

CPU313-2PtP 和314C-2PtP有一个集成的RS422/485通信接口，可以使用ASCII和3964 (R)通信协议CPU314C-2PtP还可以使用RK512协议。其他没有集成PtP串口的CPU的串行通信需要使用CP340、CP341、CP 440和CP 441通信处理器模块。

(2)CP340通信处理器

CP 340通信处理器是串行通信较经济的解决方案，用于S7-300和ET200M(S7CPU作为主站)的串行通信，它有一个通信接口，有4种不同的型号。一种模块的通信接口为RS-232C，可以使用通信协议ASCII和3964(R)。另外3种模块的通信接口分别为RS-232C、20mA(TTY，国内很少使用)和RS-422/RS-485，可以使用的通信协议增加了打印机驱动程序。此外，所有的串行通信CP模块都可以使用与变频器通信的USS协议。可以在随书光盘CP的用户手册的附录中，查阅CP的RS-232C和RS-422/485连接器的针脚定义，和通信接口的接线图。

(3)CP341通信处理器

CP341有一个通信接口，有3种不同的型号，分别采用不同的通信接口。可以使用的通信协议包括ASCII、3964(R)、RS512协议。

通过安装相应的软件和插在CP模块上的硬件加密狗，CP341和CP441可以使用下列客户协议Modbus RTU主站协议、Modbus RTU从站协议和 Data Highway 协议。Modbus RTU 协议只能在价格较高的CP341和CP441-2上使用，并且需要为ModbusRTU协议单独付费，使用成本较高。

S7-200集成了Modbus RTU主站协议和RTU从站协议，用S7-200来实现Modbus RTU 协议要经济得多。用MPI接口和X_PUT、X_GET来实现S7-200和S7-300/400之间的通信(见14.4节)，不需要增加额外的开支。作者编写的《PLC编程及应用(3版)》详细介绍了S7-200 使用Modbus RTU主站协议和RTU从站协议进行通信的方法。

(4)CP440串行通信处理器

CP 440的物理接口为RS-422/RS-485。多32个节点，高传输速率为115.2kbit/s，通信距离长1200m。可以使用的通信协议为ASCII和3964(R)。

(5)CP441-1/CP441-2串行通信处理器

CP441-1可以插入一块分别带一个20mA(TTY)、RS-232C或RS-422/485接口的IF963 子模块。可以使用的通信协议有ASCII、3964(R)和打印机驱动程序。

CP441-2可以插入两块IF963子模块，可以使用的通信协议与CP341相同。

  机型选择的基本原则是在满足功能要求及保可靠、维护方便的前提下，力争佳的性能价格比。

 

1．合理的结构型式

 

整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，I／O点数量、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面，选择余地较大。维修时只要换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。

 

2．安装方式的选择

 

根据PLC的安装方式，系统分为集中式、远程I／O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、。大型系统经常采用远程I／O式，因为它们的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在I／O装置附近，I／O连线比集中式的短，但需要增设驱动器和远程I／O电源。多台联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通信模块。

 

3．相当的功能要求

 

一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A单元。具有加减算术运算。数据传送功能的增强型低档PLC。

 

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

 

4．响应速度的要求

 

PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2－3个扫描周期。对于大多数应用场合来说，PLC的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I／O响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，或选用具有高速I／O处理功能指令的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

 

5．系统可靠性的要求

 

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。

 

6．机型统一

 

一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题：

 

（l）同一机型的PLC，其编程方法相同，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

 

（2）同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。

 

（3）同一机型的PLC，其外围设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

6ES72111BE400XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111AE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111HE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72121BE400XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121AE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121HE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72141BG400XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141AG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141HG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72151BG400XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151AG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151HG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO