湖南   西门子   6ES7331-7PE10-0AB0   技术参考  

串口通信硬件选型

在SIMATIC S7系列产品中包括多种不同等级、不同功能、适合不同应用场合的串行通信模块。

CP340/341/440/441 模块特性对照

S7-300/400 PLC 主要的串行通信模块及模块特性，如图 1 所示。

图1 S7-300/400 串行通信模块列表

注意:对于Modbus通讯协议方式，每个通讯模块都需要配置一个Modbus主站或从站硬件狗（Dongle）。

下图列出了目前最新产品的订货信息，仅供参考，订货时请以相关产品手册或供货商提供信息为准，如图 2 所示。

串口接线

S7-300/400 支持的串口模块集成接口和接口子模块常用有 RS232C 和 RS422/485 两种。

 RS232C 接口

 RS422/485 接口

 接线及拓扑常见问题

RS232C 接口

1.接口定义

CP340/341集成 RS 232C 口和 RS 232C 接口子模块的前面板上 9 针 Sub-D 型公连接器的针脚分配，如图 1 所示。

图1 RS232C 9 针 Sub-D 型针头公连接器的针脚图

2.电缆连接

RS232C电缆连接：9针对9针连接示意图，如图 2 所示。

图2 RS232C电缆连接 9针对9针

常用的是三线制接法，如图 3 所示。

图3 RS232C 常用三线制

RS422/485 接口

1.接口定义

CP340/341/440 集成 RS422/485 口和 RS422/485 接口子模块的前面板上 15 针 Sub-D 型孔头连接器的针脚分配，如图 4 所示。

图4 RS422/485 接口 15 针 Sub-D 型孔头连接器的针脚图

2.电缆连接

RS422 接口电缆连接，如图 5 所示。

图5 RS422接口电缆连接图

RS485 接口电缆连接，如图 6 所示。

图6 RS485接口电缆连接图

注意：1）如果电缆长度超过50米，则必须在接收方上焊接一个约 330 ohm的终端电阻，以确保数据传输畅通无阻。

接线及拓扑常见问题

 RS422/485接口，按照 RS485 方式接线，是否需要外部短接2和4，9和11？

组态选择成 RS485 方式，内部已经短接2和4，9和11，不需要外部短接线，直接接4-，11+即可。

 RS422/485 接口的 15针的Sub-D 型头是孔，还是针？

是孔，即母头。

 西门子是否用于RS485接口（15针）的通讯电缆？

无此种电缆，需要客户自行购买15针D型头，自己焊接4和11，按照图4连接。

 RS485方式通讯，一对多站点时，应采用那种网络拓扑结构？

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持星型或树形。

 RS485方式做Modbus RTU主站，可以带多少个从站？

理论上一个网段可以带31个从站，如果超出31个，可以考虑增加RS485中继器（西门子无适用于串口通信的中继器，需选购第三方设备），加一个中继器可以再增加31个从站。

但是实际上由于串口通信是一个一个站点的轮询操作，站点增加即轮询一周的时间也会增大。

因此需要考虑工艺上需求是否能够满足。

通常来说，对于各站点的只读操作（仅用于数据监测），对时间要求较低的工艺，站点数量可以适量增加。

而对于写操作，或读写操作的多站点通信，不推荐使用串口通信，建议采用Profibus总线或Profinet总线通信。

 CP341的RS422/485模块，按照 RS485 方式通讯，实际未接外部线缆，仅硬件组态下载，模块的SF灯亮？

检查参数是否配置；硬件组态中的接口选项是否改成RS485（默认的是RS422，会断线检测，未接线报故障），如图 7 所示；模块是否故障。

图7 CP341 参数中接口设置

 怎么构建一个RS422/485的Modbus 主站带从站多点网络？

多点网络接线图如下：

图8 RS422多点接线图

图9 RS485多点接线图

硬件及软件列表

将Dongle插入CP341中，Dongle和插入Dongle前后的CP341如下图所示。

图1

注意：STEP7 V5.X软件上，必须安装如下软件包才可进行后续的组态配置。

• PTP协议软件包：SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1+SP14

• MODBUS主站驱动

• MODBUS从站驱动

组态和配置

1、打开上面创建的项目ptp，用鼠标右键点击项目名称，选择Insert New Object-> SIMATIC 300 Station，更改站的名称为CP341 Modbus-M。

图2

2、双击Hardware进入硬件配置画面，插入RACK、CPU315-2DP、CP341。

图3

3、 双击CP341模板，点击Parameter...，配置CP341参数。在Protocol选项中选择MODBUS Master。

图4

4、双击Protocol下的信封图标，配置Modbus Master参数，点击Modbus-Master按钮，设置通讯波特率等参数。

图5

5、配置完成后保存时会提示是否装载驱动。

图6

6、此时必须连接到实际的PLC，点击Yes按钮装载驱动，或点击Load Drivers装载，装载时CPU必须为STOP模式。

图7

7、装载完成后，如果再次装载，Step7会提示Driver already exists。配置完成后点击下载按钮保存编译硬件组态，并确认没有错误。

图8

编写通信程序

1、双击OB1，打开OB1编程画面，从库Libraries->CP PtP->CP341中调用发送程序块FB8 P_SND_RK，分配背景数据块DB8，将参数LADDR设为硬件组态中的输入起始逻辑地址256。

图9

2、创建发送数据块DB1，从站地址为2，功能码为3，起始地址为0，读4个寄存器数据，具体功能码3 的使用参见Modbus Master手册 5.3 Function Code 03 - Read Output Registers部分的说明。

图10

3、调用发送功能块，设置参数。

图11

FB8 P_SND_RK的参数设置见下表：

4、从库中Libraries->CP PtP->CP341调用接收程序块FB7 P_RCV_RK，分配背景数据块DB7，将LADDR设为硬件组态中的输入起始逻辑地址256。

图12

5、创建接收数据块DB2。

图13

6、调用接收功能块，设置参数。

图14

FB7 P_RCV_RK的参数设置见下表：

设备连接

本文档使用的CP341的接口是RS232C，因此需要通过标准的RS232C电缆来连接CP341和计算机的串口.

 具体的电缆连接方法请查看:串口接线

如果使用的CP341是RS485接口的模块，需要使用RS232C/RS485转换器（需要选购第三方设备）。

通信测试

前面使用Step7 V5.5软件已经将通信CP341的通信工作做完，下面进行通信测试。这里使用串口通讯测试软件modbus slave软件来测试CP341和计算机的通信，步骤如下

1、安装Modbus Slave测试软件，安装完成后，在桌面上生成一图标，双击此图标，打开modbus slave测试软件，如图。

图15

2、点击Register later按钮，不注册此软件，可以使用30天，但每次只能使用15分钟，网上下载的软件，没有注册码。然后点击菜单Connection->connect配置串口参数，要和CP341的参数相同。

图16

3、点击OK按钮，然后选择菜单Setup->Slave Definition...设定通讯数据，因为CP341使用的是功能码3，所以选择03 Holding Register，CP341访问的从站地址为2，Slave ID设为2，起始地址从1开始，画面如下。

图17

4、然后设置地址1到4 的数据分别为111 到444，然后在Step7变量表中设置M0.3为TRUE，使能接收，然后将M0.0置成 TRUE（上升沿触发，想再发送需要将M0.0从TRUE置成FALSE，然后再置成TRUE），可以监控到DB1.DBW0到DB1.DBW4的值为111 到444，如下图。

图18

5、如果想读取浮点数，必须设置数据格式，点击菜单Display->Float Inverse。

图19

6、设置地址1和3的值分别为1.234 和5.678，触发M0.0发送，可以看到接收到的数据为1.234 和5.678，如下图。

图20

硬件列表

应用CP341进行 MODBUS协议通信时需要有Dongle的支持。在使用之前先将Dongle安装在CP341模块的背面的Dongle插槽中，Dongle和插入Dongle前后的CP341如下图所示。

图1

组态和配置

1、打开软件TIA PORTAL

图2

STEP7 V13，点击项目->新建...创建一新项目，项目名称为341_modbus_Master。

2、用鼠标点击“添加新设备”，选择SIMATIC S7-300->CPU->CPU 319-3PN/DP->6ES7 318-3EL00-0AB0。

图3

3、双击“设备组态”进入硬件组态界面，导轨RACK和CPU 319-3PN/DP已经存在，只需要插入PS307和CP341。

图4

4、双击CP341模板，进入CP341的属性框，配置CP341参数。

图5

5、在“协议”选项中选择“Modbus主站”。配置modbus通信参数，设定的通信参数要和通讯伙伴的相同。传输率（通信波特率）：9600bps，数据位：8位，停止位：1位，奇偶校验：无。

图6

6、本示例选用的是RS422/485接口的CP341，还需要设置接口属性，如下图所示。

图7

编写通信程序

1、双击“添加新块”，创建发送数据块DB10和接收数据块DB11，发送数据块的名称为Send，接收数据块的名称为Rev；如下图所示，发送数据块中新建几个变量，从站地址为2，功能码为3，起始地址为0，读4个寄存器数据，具体功能码3 的使用参见手册“S7串行通信模板Modbus RTU主站可装载驱动的操作说明” 6.3章节的说明；如下图所示，接受数据块中新建1个数据类型Array的变量，数组元素的数据类型为Byte，数量为400。

图8

图9

2、进入主程序OB1，从通信->通信处理器->PtP链接：CP341，调用发送功能块P_SND_RK和接收功能块P_RCV_RK。P_SND_RK的背景数据块为DB1，P_RCV_RK的背景数据块为DB2。

图10

CP341的发送功能块P_SND_RK 的参数设置见下表。

CP341的接收功能块P_RCV_RK 的参数设置见下表。

图11

图12

设备连接

本文档使用的CP341的接口是RS232C，因此需要通过标准的RS232C电缆来连接CP341和计算机的串口.

 具体的电缆连接方法请查看:串口接线

如果使用的CP341是RS485接口的模块，需要使用RS232C/RS485转换器（需要选购第三方设备）。

通信测试

前面使用 TIA Step7 软件已经将通信CP341的通信工作做完，下面进行通信测试。这里使用串口通讯测试软件ModSim32软件来测试CP341和计算机的通信，步骤如下

1、双击ModSim32软件图标，新建项目，点击Port1，进入端口1做设置，本例计算机只有一个端口，所以就对端口1做设置，如果计算机有多个端口，要注意所选端口。

图13

2、进入Port1设置界面，设置波特率、数据位、奇偶校验等参数，要和CP341的参数相同。

图14

3、点击“OK”，选择软件的03功能码界面，本例设置03功能码的10个数据，其中前4个数据分别设置成1—4。

图15

4、首先将硬件配置和程序下载到CPU319-3PN/DP中，时钟脉冲信号M0.5从0跳变成1时，CP341将数据发送出去。

图16

5、M20.0为常闭点，程序下载完成，CPU运行后，就始终处于接收状态。在STEP7中打开接收数据块DB11监控接收到的数据，可以看到发送的数据被正确的接收。

图17