Wymagania w odniesieniu do odnośników, w których występuje niewielkie ograniczenia, mogą być określone w załączniku I do niniejszego rozporządzenia.

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — Procesor komunikacji szeregowej RS422/485, 0,3–115,2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, 15-stykowy Sub-D, zawiera płytę CD z konfiguracją

Przegląd

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 to CP 341 z interfejsem RS422/485 — moduł komunikacji szeregowej, który dodaje dedykowany przemysłowy port szeregowy do sterownika PLC SIMATIC S7-300.

CP 341 był standardowym rozwiązaniem dla wymagań komunikacji szeregowej S7-300, których nie mógł obsłużyć własny interfejs MPI/PROFIBUS sterownika CPU: połączenie z wagą komunikującą się w protokole Modbus RTU, wymiana danych ze skanerem kodów kreskowych przez RS485, sterowanie drukarką szeregową do rejestrowania produkcji lub komunikacja ze starszym wzmacniaczem napędu, który poprzedzał protokoły fieldbus.

Praktyczna potrzeba, którą zaspokaja CP 341, polega na tym, że większość środowisk przemysłowych zawiera mieszankę technologii komunikacyjnych. Nowoczesne urządzenia PROFIBUS DP i PROFINET łączą się bezproblemowo z natywnymi interfejsami S7-300.

Ale nie wszystko w fabryce jest nowoczesne — nawet w nowych instalacjach wiele urządzeń terenowych (czytniki kodów kreskowych, wagi, drukarki etykiet, systemy wagowe, regulatory temperatury, mierniki energii) komunikuje się za pomocą RS485 Modbus RTU lub prostego szeregowego ASCII, a nie PROFIBUS lub Ethernet.

Dla każdego z tych urządzeń, które potrzebuje wymiany danych z S7-300, CP 341 zapewnia interfejs elektryczny i obsługę protokołów — odciążając procesor CPU od przetwarzania komunikacji szeregowej, dzięki czemu wymiana danych szeregowych nie zajmuje czasu cyklu CPU.

Fizyczny interfejs RS422/RS485 (X.27) obsługuje zarówno tryb pełnego dupleksu (RS422, czteroprzewodowy: oddzielne pary nadawania i odbioru), jak i półdupleksu (RS485, dwuprzewodowy: wspólna para nadawania/odbioru).

Pełny dupleks RS422 jest używany do połączeń punkt-punkt, gdzie potrzebna jest maksymalna długość kabla i odporność na zakłócenia dzięki różnicowemu czteroprzewodowemu transmisji, a także tam, gdzie mają zastosowanie protokoły 3964(R) i RK512.

Półdupleks RS485 obsługuje konfiguracje magistrali wielopunktowych — podłączenie S7-300 CP 341 jako jednego węzła wśród wielu urządzeń współdzielących tę samą dwuprzewodową magistralę — co jest topologią wymaganą dla sieci Modbus RTU i konfiguracji wielourządzeniowych ASCII.

Kluczowe specyfikacje

Zestaw protokołów — Cztery tryby komunikacji

ASCII to najprostszy protokół — CP 341 wysyła i odbiera ciągi znaków ASCII z konfigurowalnymi znakami start/stop, długością danych i parzystością.

Tryb ASCII jest odpowiedni dla urządzeń komunikujących się tekstem czytelnym dla człowieka: czytniki kodów kreskowych wysyłające zeskanowane ciągi kodów, terminale wagowe przesyłające odczyty w formacie ASCII, drukarki szeregowe i każde urządzenie używające prostego protokołu tekstowego. 

ASCII działa zarówno z połączeniami RS422, jak i RS485 oraz w pełnym zakresie prędkości 0,3–115,2 kbit/s.

3964(R) (tylko w RS422) to protokół punkt-punkt przeznaczony do komunikacji sterownik PLC-sterownik PLC i sterownik PLC-urządzenie peryferyjne.

Dodaje on transfer blokowy z nagłówkiem, potwierdzenie końca tekstu i wykrywanie błędów do łącza szeregowego, zapewniając niezawodną, strukturalną wymianę danych między dwoma punktami końcowymi. 3964(R) to protokół używany przez historyczne połączenie punkt-punkt SIMATIC S5 i pozostaje istotny dla komunikacji ze starszym sprzętem Siemens.

RK 512 (tylko w RS422) to protokół żądanie-odpowiedź, który obsługuje odczyt i zapis obszarów danych w zdalnym urządzeniu SIMATIC S5 lub kompatybilnym.

Działa on jako warstwa powyżej 3964(R) i zapewnia dostęp mapowany na pamięć — program sterownika CPU S7-300 odczytuje lub zapisuje do określonych adresów danych w zdalnym urządzeniu za pomocą żądań usług RK 512.

Ten protokół integruje łącze szeregowe CP 341 z modelem wymiany danych starszego systemu S5.

Modbus RTU nie jest wbudowanym sterownikiem w oprogramowaniu układowym CP 341 — wymaga załadowania oddzielnego sterownika nadrzędnego (master) Modbus (6ES7870-1AA01-0YA0) lub podrzędnego (slave) Modbus (6ES7870-1AB01-0YA0) do CP 341.

Po załadowaniu sterownik Modbus obsługuje ramkowanie, synchronizację i implementację kodów funkcyjnych Modbus RTU, podczas gdy program sterownika CPU S7-300 wymienia dane za pośrednictwem współdzielonego interfejsu pamięci CP 341 przy użyciu bloków funkcyjnych STEP 7.

Modbus RTU na RS485 jest dominującym protokołem dla liczników energii, falowników wielu producentów, regulatorów temperatury i instrumentacji przemysłowej — sterownik Modbus przekształca CP 341 w wydajny master lub slave Modbus bez potrzeby dodatkowego sprzętu.

Integracja z programem S7-300 — P_SEND i P_RCV

Z perspektywy programu sterownika CPU S7-300, CP 341 jest dostępny za pośrednictwem dwóch standardowych bloków funkcyjnych z biblioteki komunikacji punkt-punkt SIMATIC: P_SEND (wysyłanie bufora danych przez port szeregowy) i P_RCV (odbieranie danych z portu szeregowego do bufora danych).

Te bloki są wywoływane z programu drabinkowego lub tekstowego strukturalnego sterownika CPU, określając źródło/cel danych, długość danych i parametry komunikacji.

Program sterownika CPU zapisuje dane do bufora wysyłania w blokach danych S7-300, wywołuje P_SEND, a CP 341 pobiera dane i przesyła je przez interfejs szeregowy — sterownik CPU nie zarządza synchronizacją szeregową, uzgadnianiem ani ramkowaniem protokołu.

Podobnie, gdy dane docierają przez interfejs szeregowy, CP 341 buforuje je i sygnalizuje sterownikowi CPU za pomocą wyjść statusowych bloku P_RCV; sterownik CPU odczytuje odebrane dane z bufora bloku danych. Ta architektura odciąża cały proces przetwarzania szeregowego od cyklu skanowania sterownika CPU, zapewniając, że wolna komunikacja szeregowa (przy 9600 baud, 100 znaków zajmuje około 100 ms) nie wprowadza widocznego opóźnienia w wykonaniu programu sterownika CPU.

FAQ

P1: Czy jeden sterownik CPU S7-300 może jednocześnie używać wielu modułów CP 341?

Tak. W tym samym stelażu S7-300 można zainstalować wiele modułów CP 341 (z zastrzeżeniem liczby gniazd w stelażu i pojemności zasilacza), z których każdy zapewnia niezależny port szeregowy. Każdy CP 341 zajmuje jedno gniazdo w stelażu i pobiera zasilanie z zewnętrznego zasilania 24V modułu oraz z magistrali.

Sterownik CPU uzyskuje dostęp do każdego CP 341 niezależnie, używając oddzielnych instancji bloków funkcyjnych P_SEND / P_RCV, przy czym adresowanie rozróżnia, który CP jest celem wymiany danych.

Pozwala to S7-300 na jednoczesne utrzymywanie wielu niezależnych połączeń szeregowych — jednego dla skanera kodów kreskowych, jednego dla licznika energii Modbus RTU, jednego dla drukarki szeregowej — bez dodatkowego sprzętu.

P2: Jaka jest różnica między trybami RS422 i RS485 i jak wybierany jest tryb?

RS422 to czteroprzewodowy, pełnodupleksowy interfejs różnicowy — oddzielne pary przewodów nadawania i odbioru, umożliwiające jednoczesną komunikację dwukierunkową. Obsługuje połączenia punkt-punkt do 1200 m i umożliwia stosowanie protokołów 3964(R) i RK512.

RS485 to dwuprzewodowy, półdupleksowy interfejs różnicowy — wspólna para magistrali, która przełącza się między nadawaniem a odbiorem.

Obsługuje konfiguracje wielopunktowe (wiele urządzeń na jednym segmencie magistrali) i Modbus RTU, ale nie może używać 3964(R) ani RK512. 

Tryb jest wybierany w konfiguracji CP 341 w STEP 7 — okablowanie fizycznego 15-stykowego złącza Sub-D musi być zgodne z wybranym trybem (cztery przewody dla RS422, dwa przewody dla RS485).

P3: Karta katalogowa wspomina o szybkości transmisji do 115,2 kbit/s. Czy sterownik Modbus RTU obsługuje tę prędkość?

Modbus RTU może działać z dowolną standardową szybkością transmisji obsługiwaną przez CP 341, w tym 115,2 kbit/s. Jednak praktyczna prędkość magistrali Modbus RTU jest zazwyczaj ograniczona przez możliwości urządzeń na magistrali — wiele urządzeń terenowych Modbus (liczniki energii, starsze falowniki, starsze instrumenty) obsługuje tylko do 19,2 lub 38,4 kbit/s.

Konfiguracja CP 341 musi być ustawiona na szybkość transmisji obsługiwaną przez wszystkie urządzenia na magistrali RS485. 

Dla sieci wielopunktowych RS485 należy wybrać najniższą wspólną szybkość transmisji obsługiwaną przez wszystkie podłączone urządzenia.

P4: Czy CP 341 zawiera sterowniki Modbus w standardowym pakiecie, czy należy je kupić osobno?

Standardowa dostawa 6ES7341-1CH02-0AE0 obejmuje płytę CD z pakietem konfiguracyjnym oraz wbudowane sterowniki ASCII, 3964(R) i RK512.

Modbus RTU nie jest wliczony — wymaga osobno zakupionego oprogramowania sterownika do załadowania: numer katalogowy 6ES7870-1AA01-0YA0 dla Modbus Master (RTU) i 6ES7870-1AB01-0YA0 dla Modbus Slave (RTU). 

Te sterowniki Modbus są ładowane do CP 341 z STEP 7 jako część procesu konfiguracji sprzętu.

Zarówno Modbus, jak i standardowe sterowniki mogą współistnieć na tym samym CP 341 — ale tylko jeden protokół jest aktywny w danym momencie dla każdej sesji komunikacyjnej.

P5: CP 341 został wycofany z produkcji. Jaka jest obecna alternatywa firmy Siemens dla komunikacji szeregowej RS485 na S7-300?

Firma Siemens wycofała serię CP 341 z produkcji. Dla obecnej platformy SIMATIC S7-300 komunikacja szeregowa jest zazwyczaj obsługiwana przez moduł komunikacyjny CM PtP RS422/485 (SIMATIC ET 200M) podczas pracy w konfiguracji rozproszonej.

Dla nowych projektów maszyn firma Siemens zaleca migrację do rodziny S7-1500 z modułami komunikacyjnymi CM PtP (np. 6ES7541-1AB00-0AB0), które zapewniają komunikację szeregową RS422/RS485 z blokami funkcyjnymi CM PtP w TIA Portal.

W celu konserwacji istniejących instalacji S7-300 CP 341, moduł pozostaje dostępny na rynku wtórnym przemysłowym, a serwis Siemens nadal wspiera CP 341 w ramach cyklu życia produktu S7-300.