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PLC300通讯时通讯模块如何选择怎么配置

PLC300通讯时通讯模块如何选择怎么配置

分享嘉宾:彭茂俊    内容来源:西门子PLC一级代理商    发布时间:2021-06-11 14:13    浏览量: 第24408篇深度好文:2260个字| 6分钟阅读
  PLC300通讯时通讯模块如何选择怎么配置?如题,客户询问西门子S7300系列Modbus通讯模块应该选用什么型号的?怎样去配置?

  在此要分成RTU与TCP通讯两个方向来介绍。
 
西门子S7300通讯

  一、S7-​300串口通信(即RTU通讯)

 

  串口引脚定义及协议说明

 
  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。
 
  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,最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。

  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。
 

  常用支持协议

 
  常用的协议类型
 
  ASCII协议,又称自由口
 
  Modbus协议

  串口通信硬件选型

 
  在SIMATICS7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
 
  S7-300/400PLC主要的串行通信模块及模块特性,如下表所示。

通信模块 S7-300 S7-400
CP340 CP341 CP440 CP441-1 CP441-2
有效接口类型 RS232C 20mA-TTY RS422/485 RS232C 20mA-TTY RS422/485 RS422/485 RS232C 20mA-TTY RS422/485 RS232C 20mA-TTY RS422/485
传输速率 2400bit/s~19.2kbit/s 300bit/s~115.2kbit/s 300bit/s~115.2kbit/s 300bit/s~38.4kbit/s 300bit/s~115.2kbit/s
支持的通信协议 ASCII,3964(R),Printer ASCII,3964(R),RK512,Printer,MODBUS(增加Dongle) ASCII,3964(R) ASCII,3964(R),RK512,Printer ASCII,3964(R),RK512,Printer,MODBUS(增加Dongle)
模块带接口数 1个 1个(增加子模块) 2个(增加子模块)
模板供电 背板总线供电 背板总线供电;外加24VDC电源 背板总线供电 背板总线供电 背板总线供电
最大通讯距离 RS232接口:15米;20mA-TTY接口:1000米;RS422/485接口:1200米
接口的类型 RS232C是9针D型公连接器(针);RS422/485是15针D型母连接器(孔);20mA-TTY是9针D型母连接器(孔)

  二、S7-300ModbusTCP通信

 
  MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。
 
  MODBUS/TCP使MODBUS_RTU协议运行于以太网,MODBUSTCP使用TCP/IP和以太网在站点间传送MODBUS报文,MODBUSTCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUSTCP通信报文被封装于以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式,MODBUSTCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中,不再带有数据校验和地址。
 

  1.通讯所使用的以太网参考模型

 
  ModbusTCP传输过程中使用了TCP/IP以太网参考模型的5层:
 
  第一层:物理层,提供设备物理接口,与市售介质/网络适配器相兼容
 
  第二层:数据链路层,格式化信号到源/目硬件址数据帧
 
  第三层:网络层,实现带有32位IP址IP报文包
 
  第四层:传输层,实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度
 
  第五层:应用层,Modbus协议报文
 

  2.ModbusTCP数据帧

 
  Modbus数据在TCP/IP以太网上传输,支持EthernetII和802.3两种帧格式,ModbusTCP数据帧包含报文头、功能代码和数据3部分,MBAP报文头(MBAP、ModbusApplicationProtocol、Modbus应用协议)分4个域,共7个字节

  由于使用以太网TCP/IP数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性,MODBUSTCP报文中不再带有数据校验”CHECKSUM”,原有报文中的“ADDRESS”也被“UNITID”替代而加在MODBUS应用协议报文头中。
 

  3.ModbusTCP使用的通讯资源端口号

 
  在Modbus服务器中按缺省协议使用Port502通信端口,在Modbus客户器程序中设置任意通信端口,为避免与其他通讯协议的冲突一般建议2000开始可以使用。
 

  4.ModbusTCP使用的功能代码

 
  按照使用的通途区分,共有3种类型分别为:
 
  1)公共功能代码:已定义好功能码,保证其唯一性,由Modbus.org认可;
 
  2)用户自定义功能代码有两组,分别为65~72和100~110,无需认可,但不保证代码使用唯一性,如变为公共代码,需交RFC认可;
 
  3)保留功能代码,由某些公司使用某些传统设备代码,不可作为公共用途。
 
  按照应用深浅,可分为3个类别:
 
  1)类别0,客户机/服务器最小可用子集:读多个保持寄存器(fc.3);写多个保持寄存器(fc.16)。
 
  2)类别1,可实现基本互易操作常用代码:读线圈(fc.1);读开关量输入(fc.2);读输入寄存器(fc.4);写线圈(fc.5);写单一寄存器(fc.6)。
 
  3)类别2,用于人机界面、监控系统例行操作和数据传送功能:强制多个线圈(fc.15);读通用寄存器(fc.20);写通用寄存器(fc.21);屏蔽写寄存器(fc.22);读写寄存器(fc.23)。
 

  5.ModbusTCP通讯应用举例

 
  在读寄存器的过程中,以ModbusTCP请求报文为例,具体的数据传输过程如下:
 
  1)ModbusTCP客户端实况,用Connect()命令建立目标设备TCP502端口连接数据通信过程;
 
  2)准备Modbus报文,包括7个字节MBAP内请求;
 
  3)使用send()命令发送;
 
  4)同一连接等待应答;
 
  5)同recv()读报文,完成一次数据交换过程;
 
  6)当通信任务结束时,关闭TCP连接,使服务器可以为其他服务。
 
  详细的选型信息可参考《ModbusTCP通信

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