西门子PLC的工程应用第7讲 串口通信模块在西门子PLC系统中的应用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

西门子PLC的工程应用第7讲 串口通信模块在西门子PLC系统中的应用

Application of the Serial Communication Module in Siemens PLC System

串口通讯模块在西门子PLC中占据了非常重要的作用。有了CP34x/ CP44x模块，S7 PLC才能组成规模更大、功能更完善的自动化系统。本文主要阐述了串口通信模块在西门子PLC系统中的应用。

西门子PLC；串口通信模块；通信协议

1　概述

CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模块是西门子S7-300/400系列PLC中的串行通讯模块，其串行通讯口规格为RS232C或TTY或RS485/422。用户可以使用这种通讯模块实现S7-300/400与其他串行通讯设备的数据交换，如打印机、扫描仪、仪表、Modbus主从站、Data Highway站、变频器，USS站等。表1所示为部分串口通讯模块以及相关产品的技术指标。

浙江工商职业技术学院 李方园

表1　串口通讯模块以及相关产品的技术指标

2　串口通信模块的安装

当用户要实现MODBUS或Data Highway通讯时，需要在CP341/CP441-2模块上插入相应协议的硬件狗后，CP模板才能够支持MODBUS（RTU格式）或Data Highway（DF1）协议，CP441-2使用同样的硬件狗，这里我们所提到的硬件狗、Dongle、协议驱动或Loadable driver指的是同一个东西，如图1所示。

图1 硬件狗

MODBUS为单主站网络协议，所以系统中只能够有一个Modbus主站，并且只能够实现主站和从站的数据交换，从站之间不能进行数据交换。CP341插入MODBUS主站Dongle或插入从站Dongle，就可以作为MODBUS主站，或者作为MODBUS从站，如图2所示。

一般来讲，RS232的通讯最大距离为15m，20mA TTY的通讯最大距离为100m（主动模式）、1000m（被动模式），RS422/485的通讯最大距离位1200m。

CP34x/CP44x模块可以同时与多台串行通讯设备进行通讯，如同时连接多个变频器、连接多个智能仪表等，如果采用ASCII码通讯方式，需要在发送的数据包中包括站号、数据区、读写指令等信息，供CP34x/CP44x模块所连接的从站设备鉴别数据包是发给哪个站的，以及该数据包是对那个数据区进行的读或写的功能。

串行通讯模板只有RS232C或TTY或RS485/422 三种电气接口类型，如果用户想实现串口的光纤通讯，只能在电子市场上购买第三方制造的电气与光缆的转换设备，西门子不提供该类设备。

3　串口通信模块CP34x调试过程

在用户计算机上首先安装STEP7 5.x软件和CP34x模板所带的软件驱动程序，模板驱动程序包括了对CP341进行参数化的窗口（在STEP7的硬件组态界面下可以打开）、用于串行通讯的FB程序块、模板不同应用方式的例子程序。

当系统上电，CP34x模板初始化完成后，CP34x上的SF灯点亮。

（1）参数化CP34x模板

在硬件组态窗口中双击CP34x模板，打开CP34x模板的属性窗口，请记下模板的硬件地址，如图3所示。

图3 硬件地址

在编写通讯程序时，用户需要该地址参数，同时可以点击属性窗口上的Parameters（参数）按钮。

图4 选择所要使用的通讯协议

图4所示选择所要使用的通讯协议，这里选用ASCII协议，双击信封图标。

图5 ASCII协议通讯参数设置窗口

如图5所示，弹出ASCII协议通讯参数设置窗口，这里使用默认值：9600 bit/s, 8 data bits, 1 stop bit, even parity。对硬件组态存盘编译，下载硬件组态，如果此时SF灯亮，请将通讯电缆与另一个通讯伙伴进行连接后，SF灯熄灭，说明硬件组态正确。

（2）编写通讯程序

在安装完CP34x/CP44x的驱动程序，Modbus主站软件，Modbus从站软件等3个软件后，用户可以在目录….Siemens STEP7Examples当中找到关于CP34x/CP44x的串口通讯和Modbus通讯的例子程序，通过在STEP7软件的SIMATIC Manager下打开例子程序。用户可以使用CP341串口例子程序中3964(R)站 中的程序块实现ASCII通讯协议。

打开CPU下的Blocks文件夹，复制所有的程序块（除过system data）到项目当中，只要作一些简单的参数修改，就可以实现相应的通讯了，如果用户的CP34x的硬件地址与例子程序当中的不同，那么应当修改相应程序块LADDR参数，CP34x/CP44x模块实际的硬件组态地址值相同，修改后，下载程序块，将CPU切换至运行状态，CP34x开始循环发送数据，可以看到“TxD”灯闪烁。

如图6所示，调用FB7/FB8(CP341)或FB2/FB3(CP340)实现模块的字符收发功能。

图6　模块的字符收发功能

4　结语

调试CP34x的一个基本方法是采用PC机上的串口通讯调试软件，Windows系统自带的超级终端（Hyper Terminal）软件是一个非常方便的串口调试工具，用电缆将CP34x的通讯口和PC机的Com口（RS232C）连接起来，如果用户采用的是485/422或TYY接口的模块，那还需在中间加一个RS485 RS232或TYY RS232信号转换器。

[1] 周柏青, 李方园. PLC控制系统设计与应用[M]. 北京：中国电力出版社. 2015.

[2] 李方园, 杨帆.西门子S7 PLC应用简明教程[M]. 北京：机械工业出版社. 2013.

[3] 李方园. 图解西门子S7-1200 PLC入门到实践[M]. 北京：机械工业出版社. 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

李方园（1973-），男，浙江舟山人，高级工程师，毕业于浙江工业大学信息学院工程硕士专业，长期从事于变频器等现代工控产品的应用与研究工作，现就职于浙江工商职业技术学院。