西門子PLC的工程應用第7講 串口通信模塊在西門子PLC系統中的應用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

西門子PLC的工程應用第7講 串口通信模塊在西門子PLC系統中的應用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

串口通訊模塊在西門子PLC中占據了非常重要的作用。有了CP34x/ CP44x模塊，S7 PLC才能組成規模更大、功能更完善的自動化系統。本文主要闡述了串口通信模塊在西門子PLC系統中的應用。

西門子PLC；串口通信模塊；通信協議

1　概述

CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模塊是西門子S7-300/400系列PLC中的串行通訊模塊，其串行通訊口規格為RS232C或TTY或RS485/422。用戶可以使用這種通訊模塊實現S7-300/400與其他串行通訊設備的數據交換，如打印機、掃描儀、儀表、Modbus主從站、Data Highway站、變頻器，USS站等。表1所示為部分串口通訊模塊以及相關產品的技術指標。

浙江工商職業技術學院 李方園

表1　串口通訊模塊以及相關產品的技術指標

2　串口通信模塊的安裝

當用戶要實現MODBUS或Data Highway通訊時，需要在CP341/CP441-2模塊上插入相應協議的硬件狗后，CP模板才能夠支持MODBUS（RTU格式）或Data Highway（DF1）協議，CP441-2使用同樣的硬件狗，這里我們所提到的硬件狗、Dongle、協議驅動或Loadable driver指的是同一個東西，如圖1所示。

圖1 硬件狗

MODBUS為單主站網絡協議，所以系統中只能夠有一個Modbus主站，并且只能夠實現主站和從站的數據交換，從站之間不能進行數據交換。CP341插入MODBUS主站Dongle或插入從站Dongle，就可以作為MODBUS主站，或者作為MODBUS從站，如圖2所示。

一般來講，RS232的通訊最大距離為15m，20mA TTY的通訊最大距離為100m（主動模式）、1000m（被動模式），RS422/485的通訊最大距離位1200m。

CP34x/CP44x模塊可以同時與多臺串行通訊設備進行通訊，如同時連接多個變頻器、連接多個智能儀表等，如果采用ASCII碼通訊方式，需要在發送的數據包中包括站號、數據區、讀寫指令等信息，供CP34x/CP44x模塊所連接的從站設備鑒別數據包是發給哪個站的，以及該數據包是對那個數據區進行的讀或寫的功能。

串行通訊模板只有RS232C或TTY或RS485/422 三種電氣接口類型，如果用戶想實現串口的光纖通訊，只能在電子市場上購買第三方制造的電氣與光纜的轉換設備，西門子不提供該類設備。

3　串口通信模塊CP34x調試過程

在用戶計算機上首先安裝STEP7 5.x軟件和CP34x模板所帶的軟件驅動程序，模板驅動程序包括了對CP341進行參數化的窗口（在STEP7的硬件組態界面下可以打開）、用于串行通訊的FB程序塊、模板不同應用方式的例子程序。

當系統上電，CP34x模板初始化完成后，CP34x上的SF燈點亮。

（1）參數化CP34x模板

在硬件組態窗口中雙擊CP34x模板，打開CP34x模板的屬性窗口，請記下模板的硬件地址，如圖3所示。

圖3 硬件地址

在編寫通訊程序時，用戶需要該地址參數，同時可以點擊屬性窗口上的Parameters（參數）按鈕。

圖4 選擇所要使用的通訊協議

圖4所示選擇所要使用的通訊協議，這里選用ASCII協議，雙擊信封圖標。

圖5 ASCII協議通訊參數設置窗口

如圖5所示，彈出ASCII協議通訊參數設置窗口，這里使用默認值：9600 bit/s, 8 data bits, 1 stop bit, even parity。對硬件組態存盤編譯，下載硬件組態，如果此時SF燈亮，請將通訊電纜與另一個通訊伙伴進行連接后，SF燈熄滅，說明硬件組態正確。

（2）編寫通訊程序

在安裝完CP34x/CP44x的驅動程序，Modbus主站軟件，Modbus從站軟件等3個軟件后，用戶可以在目錄….Siemens STEP7Examples當中找到關于CP34x/CP44x的串口通訊和Modbus通訊的例子程序，通過在STEP7軟件的SIMATIC Manager下打開例子程序。用戶可以使用CP341串口例子程序中3964(R)站 中的程序塊實現ASCII通訊協議。

打開CPU下的Blocks文件夾，復制所有的程序塊（除過system data）到項目當中，只要作一些簡單的參數修改，就可以實現相應的通訊了，如果用戶的CP34x的硬件地址與例子程序當中的不同，那么應當修改相應程序塊LADDR參數，CP34x/CP44x模塊實際的硬件組態地址值相同，修改后，下載程序塊，將CPU切換至運行狀態，CP34x開始循環發送數據，可以看到“TxD”燈閃爍。

如圖6所示，調用FB7/FB8(CP341)或FB2/FB3(CP340)實現模塊的字符收發功能。

圖6　模塊的字符收發功能

4　結語

調試CP34x的一個基本方法是采用PC機上的串口通訊調試軟件，Windows系統自帶的超級終端（Hyper Terminal）軟件是一個非常方便的串口調試工具，用電纜將CP34x的通訊口和PC機的Com口（RS232C）連接起來，如果用戶采用的是485/422或TYY接口的模塊，那還需在中間加一個RS485 RS232或TYY RS232信號轉換器。

[1] 周柏青, 李方園. PLC控制系統設計與應用[M]. 北京：中國電力出版社. 2015.

[2] 李方園, 楊帆.西門子S7 PLC應用簡明教程[M]. 北京：機械工業出版社. 2013.

[3] 李方園. 圖解西門子S7-1200 PLC入門到實踐[M]. 北京：機械工業出版社. 2011.

The serial communication module plays a very important role in Siemens PLC.With CP34x / CP44x modules. TheS7 PLC can form a larger, more full-featured automation system. This paper describes the application of the serial communication module in Siemens PLC system.

Siemens PLC; Serial communicationmodule; Communication protocol

李方園（1973-），男，浙江舟山人，高級工程師，畢業于浙江工業大學信息學院工程碩士專業，長期從事于變頻器等現代工控產品的應用與研究工作，現就職于浙江工商職業技術學院。