西门子PLC中央控制器CPU412-1西门子中国一级总代理 西门子PLC代理商

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西门子串口通讯01-入门介绍

西门子串口通讯01-入门介绍

常用通讯模块：CP340 CP341 CP440 CP441

串口通讯，又经常被称为点对点通讯或者PtP通讯，是工业设备中的一种非常通用的通讯方式，常用于获取相对远程采集设备的数据。

串行通信，通常利用RS232C或者RS485电气接口，实现ASCII码或者Modbus通讯；其特点是通信线路简单，成本较低，用于解决不同厂商产品之间节点少、数据量小、通讯速率低、实时性要求不高的场合，如过程仪表、变频器、连接扫描仪、条码阅读器等带有串行通讯接口的设备，CP卡加载通讯协议后，还可以和支持Modbus协议的现场仪表通讯。

一. 基本概念

为了实现设备相互通讯，通讯双方的通讯接口和通讯协议要一致，Zui基本的串行通讯的数据帧格式和波特率也要匹配。

西门子串行通讯支持的数据帧格式：

起始位：1位；

数据位：7/8位；

校验位：1位奇/偶校验位，或者没有校验位；

停止位：1/2位。

凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以相互通信。

1.1 支持的通讯接口

常用的串行数据接口有:RS232C 和 RS485/422。RS-232C、RS-422/485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

注意： 接口和协议是两个概念。

1.1.1 RS232C接口

RS-232C 是低速率的单端串行通讯，RS-232C 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

1.RS232C 通讯接口特点

RS-232采取不平衡传输方式，其收、发端的数据信号是相对于信号地，抗共模干扰能力差；

近距离通讯，Zui大通信距离15m；

只能用于点对点（即一对收/发设备）通讯。

RS232C 接口定义

RS232C并未定义连接器的物理特性，不同类型的连接器引脚定义也各不相同，其中9针和25针的引脚定义对照，如图 1 所示。

图1RS232C 串口管脚定义

Zui为简单且常用的是三线制接法，即Txd，Rxd和地线三根，如上图中红色（2，3）和紫色（5）三个针脚。

1.1.2 RS422/485 接口

RS-422/485 改进 RS-232 通信距离短、速率低的缺点。

1.RS422/485接口特点

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输；

平衡传输抗干扰能力更强，使传输距离更远，通讯距离Zui长1200米；

可以连接多个设备，RS422总线可支持10个节点（单机发送、多机接收的单向传输），RS485可支持32个节点（多点、双向通讯能力）；

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；

传输距离超过50米，需要在两端加终端电阻330欧姆（推荐用LIYCY电缆）；

2.RS422/485接口定义

RS422/485 的端口有9针、15针，CP340/341/440/441的接口是15针，如图 2 所示。

图2

RS422/485 串口管脚定义

1.2 常用支持协议

常用的协议类型

ASCII 协议，又称自由口

Modbus 协议

1.2.1 常用协议说明

1.ASCII 协议

ASCII 协议通过通讯处理器和通讯伙伴之间的点对点连接控制数据传输。

由于消息的结构完全由用户定义，用户可以以 ASCII 协议为基础开发自己的消息。在接收方只需要定义接收消息的结束方式，发送接收双方协商一致。

ASCII 驱动程序允许发送和接收任何结构的数据（所有可打印的 ASCII 码表字符符以及从 00 到 FFH [带有 8 个数据位字符帧] 的所有其它字符或从 00 到 7FH

[带有 7 个数据位字符帧]的所有其它字符）。

ASCII协议适用于与支持串行通信的智能仪表、条形码阅读器、扫描仪、打印机等设备进行通讯。

2.MODBUS 协议

MODBUS RTU 通信协议是以主从的方式进行数据传输的，主动方发送请求，被动方响应请求，应答的方式。

在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站；从站是被动方，即如果正常从站返回正常响应报文，如果故障从站返回异常响应报文，如图 3 所示。

图3

MODBUS 请求响应报文格式

MODBUS 系统中，数据交换需要通过功能代码（Function Code）来控制的，具体分以下两类。

有些功能码是对位操作的，通信的用户数据是以位为单位的：

FC01读输出位的状态；

FC02读输入位的状态；

FC05写单个输出位；

FC15写多个输出位。

有些功能码是对16位寄存器操作的，通信的用户数据是以字为单位的：

FC03读输出寄存器；

FC04读输入寄存器；

FC06写单个输出寄存器；

FC16写多个输出寄存器。

这些功能码是对四个数据区位输入、位输出、寄存器输入、寄存器输出进行访问的，如图 4 所示。

图4

访问的数据区

Modbus地址由起始的数据类型代号和地址偏移量组成。功能码决定对Modbus地址进行操作类型，其可根据需要传输的数据类型和个数来决定，如图 5 所示。

图5

MODBUS 地址对应关系

注意：在传输消息桢中，用户使用的地址是0为基准，而对应的Modbus地址是1为基准，如FC16功能码时以16进制的0000为起始地址，对应的寄存器是从40001开始。

MODBUS RTU 传输模式：消息桢中的每个8位分成2个4位16进制的字符。

每个字符帧格式（11位），如图 6 所示。

图6

字符帧格式

注意：如果无奇偶校验位，停止位是2位。

消息帧格式，如图 7 所示。

图7

消息帧格式

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原文链接：https://blog.csdn.net/wangmingchao27/article/details/105764327

西门子PLC常见故障问题解答

问题： CPU全面复位后哪些设置会保留下来?

解答： 当复位CPU时，内存没有被完全删除。整个主内存被完全删除了，但加载内存中数据，以及保存在Flash-EPROM存储卡(MC)或微存储卡(MMC)上的数据，则会全部保留下来。除了加载内存以外，计时器(CPU 312 IFM除外)和诊断缓冲也被保留。具有MPI接口或一个组合MPI/DP接口的CPU只在全部复位之前保留接口所采用的当前地址和波特率。另一方面，另一个PROFIBUS地址也被完全删除，不能再访问。 在全部复位之前设置的保护电平也如此保留。

问题：更新CPU 41x的操作系统后MPI和PROFIBUS接口的设置保留吗?

解答： 如果更新了一个CPU操作系统后，必须重新加载程序，因为CPU已经做了一次全面复位。具有一个MPI接口或一个组合MPI/DP接口的CPU只在操作系统更新前保留接口所采用的当前地址和波特率。另一方面，另一个PROFIBUS地址被完全删除，不能再访问。 重要事项：重新设置PG/PC之后，与CPU之间的通讯只能通过MPI或MPI/DP接口来建立。 注意事项：在操作系统更新之前设置的保护电平和MPI地址一样会被保留。 提供的下载中关于如何更新一个操作系统的详细信息可用于各种CPU的操作系统。

问题：如何在PROFIBUS DP网络中改变响应监测时间?

解答： 如果总线配置文件设置为"user-defined"，那么响应监测时间只能手动改变。否则，相应的域变灰，无法进行更改。 /p 以下是对相关对话框的描述： 选择一个总线构件，双击。 在注册表"General"中，点击按钮"PROFIBUS"，并转到"Parameter"。 点击"Properties"。 总线配置文件可以在"Network settings"中改变。如果点击"Bus parameter"，将会显示响应监测时间。 /li 该时间可以自动计算。为此，点击按钮"Recalculate"或在输入一个位于 15.000 和 975.000.000 t_bit之间的值。响应监测时间对于整个PROFIBUS DP网络有效。

问题：哪种信息存储在SIMATIC S7-CPU的诊断缓冲中?

解答： 系统诊断用于识别，评估和显示发生在自动系统中的错误。为此，在每个有系统诊断能力的CP 和模块中，有一个包含所有诊断结果详细信息的诊断缓冲器。 错误由模块的操作系统识别 作为整个系统内的唯一编号(起因) 包括错误发生的位置和时间并用纯文本显示。错误历史也被记录，因为该错误消息自动存储在诊断缓冲中，无需用户帮助。 系统诊断的基本功能包括操作系统的所有错误事件以及用户程序的程序顺序中的一些特性，它们存储在诊断缓冲器中，并带有时间，错误编号及附加的相关信息。 此外，用户可以在诊断缓冲中输入用户自定义的诊断事件(如关于用户程序的信息)，或发送用户定义的诊断结果到已连接的站中(监测设备如PG，OP，TD)。 诊断缓冲器 诊断缓冲器能够 更快地识别故障源，因而提高系统的可用性。 评估STOP之前的Zui后事件，并寻找引起STOP的原因。诊断缓冲器是一个带有单个诊断条目的循环缓冲器，这些诊断条目显示在事件发生序列中;第一个条目显示的是Zui近发生的事件。如果缓冲器已满，g Zui早发生的事件就会被新的条目所覆盖。根据不同的CPU，诊断缓冲器的大小或者固定，或者可以通过HW Config中通过参数进行设置。 /p 诊断缓冲器中的条目包括： 故障事件 操作模式转变以及其它对用户重要的操作事件 用户定义的诊断事件(用SFC52 WR_USMSG) 在操作模式STOP下，在诊断缓冲器中尽量少的存储事件，以便用户能够很容易在缓冲器中找到引起STOP的原因。因此，只有当事件要求用户产生一个响应(如计划系统内存复位，电池需要充电)或必须注册重要信息(如固件更新，站故障)时，才将条目存储在诊断缓冲器中。 /p 在操作模式STOP下，不处理用户程序。因此，不存有因用户程序引发的诊断缓冲条目。 诊断缓冲器中的条目不包括： 临时性错误 统计信息或跟踪记录 关于数据或服务质量的信息 循环OB启动调用循环发生的故障事件通常仅在第一次输入，在此之后，只有当引起错误的原因被识别后才输入。这确保溢出不会覆盖重要的条目。通过在线帮助，用户可以分析诊断缓冲条目，并找到可能的原因以及事件的补救措施。 诊断缓冲器的合理评估 诊断缓冲器的合理评估一般是通过诊断工具-如S7 系统诊断来完成。用户程序可以从诊断缓冲器中读出，然而，不能用它来减少控制器对于用户程序的反应。

问题： 为什么在2月29日这天关闭CPU 945后，它不能正确地将日期从29.02改变到01.03?

解答： 如果为CPU 945的硬件时钟设置了一个不等于0的校正因子(当前固件版本为Z03)，并且在日期改变时，C PU位于断电状态，那么在闰年从29.02到01.03日期改变不会正确执行。 示例： 设置日期为29.02。设置时间为23:59:00。现在关闭CPU，一直等到日期已经发生改变。当重新打开时，C PU上的日期仍旧为29.02的23:52:50。 校正因子不等于零的设置导致在闰月时计算了错误的时间校正值。然后，硬件时钟也被设置到该错误时间和日期。 /p 补救措施： 如果使用一个等于零的校正因子，就不再会发生时间漂移行为。可以自己设置校正因子。

问题：哪些驱动器支持SIMATIC的新功能"Clock Synchronization"?

解答： 从固件版本V3.1 开始，SIMATIC S7-400 系列的CPU支持新的TIA系统功能"Clock Synchronization"。时钟同步在等距DP循环，I/O模块和用户程序之间做一个直接的链接。 时钟同步功能由完整的产品组"SIMODRIVE"和"MASTERDRIVE MC"所支持。 组态驱动器的要求是从V5.2 版本以上的Drive ES Basic，STEP 7 V5.2 和用于S7 400 CPU的固件版本V3.1。在此请注意仅有CPU的内部DP接口可用于通信。

问题： 在冗余数字输入模块上有差异时，在映像中输入什么?

解答： 在PII(输入的过程映像)中，冗余数字输入模块的Zui后一个均值有效，直到错误定位。在出现差异的情况下，由 CPU识别为故障的模块处于钝化状态(CPU不再读入有关的输入字节)。在这种情况下，处于非钝化状态模块的值有效。在此之后，错误不再可以被识别，因为在非钝化模块上的信号总是被CPU以正确的信号来接受。 确保故障数字输入模块的本地化仅可通过I O类型(互连)与FLF(故障本地化工具)才能实现。

问题： 为什么需要在一些外围模块中使用一个SIFI-C滤波器?这些模块是如何连接的?

解答： 对于几个外围模块，必须使用一个SIFI C滤波器，因为在CE认证中使用了该滤波器，以满足HF吸收和散发的要求。关于在模块上该使用哪种滤波器的信息可以在当前目录或在当前系统手册中找到。 对于数字输出模块，滤波器必须切换到负载电压源，对于数字输入模块，必须切换到模块/传感器电源。对于模拟模块，滤波器必须切换到模块电源。可以使用同一种滤波器，用于一组输入输出模块。