串口通信模塊的信息與使用

1. 串行通訊模塊基本信息介紹

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，這些模塊具有1個或2個（CP441-2）串行通訊接口（RS232C、20mA-TTY或RS485/422）。您可以使用這些通訊模塊實現S7-300/400系統與其他串行通訊設備的數據交換，例如打印機、掃描儀、智能儀表、第三方MODBUS主從站、Data Highway、變頻器，USS站等。

1.1 產品訂貨信息

下表給出了常用串行通訊模塊以及相關產品的訂貨信息：

產品名稱	訂貨號	備注
通信模塊
S7-200 CPU	參考S7-200樣本或手冊	S7-200
CM 1241-RS232	6ES7 241-1AH30-0XB0	S7-1200
CM 1241-RS485	6ES7 241-1CH30-0XB0
CPU313C-2PtP	6ES7 313-6BF03-0AB0	S7-300 CPU
CPU314C-2PtP	6ES7 314-6BG03-0AB0
CP340-RS232C	6ES7 340-1AH02-0AE0	S7-300 CP
CP340-20mA-TTY	6ES7 340-1BH02-0AE0
CP340-RS422/485	6ES7 340-1CH02-0AE0
CP341-RS232C	6ES7 341-1AH02-0AE0
CP341-20mA-TTY	6ES7 341-1BH02-0AE0
CP341-RS422/485	6ES7 341-1CH02-0AE0
CP440	6ES7 440-1CS00-0YE0	S7-400
CP441-1	6ES7 441-1AA04-0AE0
CP441-2	6ES7 441-2AA04-0AE0
CP441-2 RS232C接口子模塊	6ES7 963-1AA00-0AA0
CP441-2 20mA TTY接口子模塊	6ES7 963-2AA00-0AA0
CP441-2 RS422/485接口子模塊	6ES7 963-3AA00-0AA0
ET200S ISI 3964/ASCII	6ES7 138-4DF01-0AB0	ET200S
ET200S ISI MODBUS/USS	6ES7 138-4DF11-0AB0
連接電纜
RS232C 接口 5m	6ES7 902-1AB00-0AA0	9針D型孔接頭
RS232C 接口 10m	6ES7 902-1AC00-0AA0
RS232C 接口 15m	6ES7 902-1AD00-0AA0
20mA-TTY 接口 5m	6ES7 902-2AB00-0AA0	9針D型針接頭
20mA-TTY 接口 10m	6ES7 902-2AC00-0AA0
20mA-TTY 接口 50m	6ES7 902-2AG00-0AA0
RS422/485 接口 5m	6ES7 902-3AB00-0AA0	15針D型針接頭
RS422/485 接口 10m	6ES7 902-3AC00-0AA0
RS422/485 接口 50m	6ES7 902-3AG00-0AA0
加載驅動協議
MODBUS 主站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AA01-0YA0	包括軟件、手冊光盤
MODBUS 主站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AA01-0YA1	不包括軟件、手冊光盤
MODBUS 從站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AB01-0YA0	包括軟件、手冊光盤
MODBUS 從站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AB01-0YA1	不包括軟件、手冊光盤

表1 串口通訊模塊以及相關產品的訂貨信息

說明：1、當您要實現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，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，如下圖：

圖1

2、MODBUS 是單主站結構的串行通信協議，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。

3、一般來講，RS232C接口的通訊最大距離為15m，20mA-TTY接口的通訊最大距離為100m（主動模式）/ 1000m（被動模式），RS422/485接口的通訊最大距離位1200m。

4、Serial CPs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、多個智能儀表等，如果您采用ASCII 通訊方式，需要人為地定義數據幀格式，可以在發送的數據包中包括站號、數據區、讀寫指令等信息，供Serial CPs 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。

5、串行通訊模板只有RS232C、20mA-TTY或RS485/422 三種電氣接口類型，如果您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。

1.2 常用文檔的下載鏈接

您可通過以下步驟獲取您所需的文檔：
－請登陸網站：http://www.ad.siemens.com.cn/Service/
－在頁面左側列表中點擊鏈接：產品支持
－在新窗口右上角的搜索欄中輸入“<關鍵字>”，并搜索
－搜索結束后在窗口右側列表中點擊“只搜索手冊/操作指南、只搜索證書、只搜索證
書、只搜索FAQ常問問題只搜索更新信息”
－最后列表中名為“<文檔名稱>”的條目即為您所需的文檔。

常用文檔的下載鏈接如下，您可以直接登陸如下網址下載相關資料：
S7-200可編程控制器系統手冊：1109582
SIMATIC S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x：技術規格：12996906
CP340 使用手冊：1137332
CP341使用手冊：1117397
CP440使用手冊：2042641
CP441使用手冊：1137419
ET200S串行接口模塊手冊：9260793
MODBUS RTU主站手冊：1220184
MODBUS RTU從站手冊：1218007
CP 340 PtP 打印功能手冊：16527390
CP341 Loadable Modbus ASCII driver (Master)
25362836
Manual for CP341 Loadable Modbus ASCII Slave Driver
25380100
SIMATIC Data Highway (DF1) 參考手冊 : 1218110
關于西門子串行通信應用的文檔可以參考相關產品手冊，或登錄下載中心網站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ， 搜索下載如下文檔：

文檔編號	文檔中文標題
A0081	CP340/341/440/441 通訊及編程
A0336	CP341 MODBUS RTU多站點輪詢
A0384	S7-300 CP341作主S7-200作從的MODBUS通信
A0123	ET200S MODBUS/USS 模板使用指南
A0413	如何通過MODBUS協議實現 S7-1200與S7-200通訊
A0440	CP340 CP341基于ASCII驅動協議的多站點輪詢
F0426	串行通信模塊常見問題集

表2 串行通信應用文檔列表

常用的驅動軟件下載鏈接如下，您可以直接登陸如下網址下載相關軟件：
PTP協議軟件包：SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1+SP11下載鏈接：27013524
MODBUS主站驅動：27774018
MODBUS從站驅動：27774276
MODBUS ASCII驅動：25356060
ET200S 1SI 串行接口模塊的功能塊、樣例和用戶手冊：
25358470
可裝載驅動CP PtP Data Highway DF1 V1.0.1：
8715118
 

2、CP340/CP341調試步驟

在您的計算機上首先安裝 STEP7 軟件和 CP340/CP341 模塊的軟件驅動程序（SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1），模塊驅動程序包括：對 CP340/CP341 進行參數化的組態界面（在 STEP7 的硬件組態界面下可以打開）、用于串行通訊的功能塊以及模塊不同應用方式的例子程序。光盤上模塊手冊的附錄B中說明了 CP 模板通訊口的針腳定義。
下面簡要描述了 CP340/CP341 應用 ASCII 或 MODBUS 協議的調試過程，詳細的模塊使用請參考相應模塊的手冊或參考下載中心應用文檔，參見本文“1.2 常見文檔的下載鏈接”下載相關資料。

2.1模塊參數化

在硬件組態窗口中雙擊 CP 模板，打開 CP 模板的屬性窗口，請記錄下模板的硬件地址，在編寫通訊程序時，你需要該地址參數。

圖 2

點擊屬性窗口上的 Parameters 按鈕，選擇你所要使用的通訊協議，這里我們選用 ASCII 協議，雙擊信封圖標。

圖 3

彈出 ASCII 協議通訊參數設置窗口，這里我們使用默認值：9600 bit/s，8 data bits，1 stop bit，even parity。對您的硬件組態存盤編譯，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。

2.2 編寫通訊程序

在安裝完 CP341的驅動程序，MODBUS 主站軟件，MODBUS 從站軟件等 3 個軟件后，你可以在目錄….\Siemens\STEP7\Examples 當中找到關于 CP341 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。

圖 4

你可以使用 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 站下的 Blocks 文件夾，復制所有的程序塊（除了 system data）到你的項目當中，只要作一些簡單的參數修改，就可以實現相應的通訊了，如果你的 CP340/CP341 的硬件地址與例子程序當中的不同，那么你應當修改相應程序塊 LADDR 參數，并與 CP340/CP341 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，CP340/CP341 開始循環發送數據，您可與看到 “TxD”燈閃爍。
調用 FB7/FB8 (CP341) 或 FB2/FB3 (CP340) 實現模塊的字符收發功能：

圖 5

下圖顯示了調用 FB7/FB8 實現通訊功能，在線監視的狀態：

圖 6

注意這里一定要將 M20.0 和 M30.0 使能位置為TRUE，同時在您的程序中插入接收數據區 DB1 和發送數據區 DB2 。
調試CP340/CP341 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CP340/CP341 的通訊口和 PC 機的 Com 口（RS232C）連接起來，如果你采用的是 RS485/422 或 20mA-TYY 接口的模塊，那還需在中間加一個 RS485??RS232 或20mA-TYY ??RS232 信號轉換器，打開超級終端的路徑如下圖：

圖 7

您打開超級終端軟件后，定義連接的名稱，確定通訊端口以及串口通訊的屬性（波特率、數據位個數、校驗類型、流控類型等），界面如下列圖：

圖 8

這里請您注意，如果您是用的是其他COM口，請根據實際連接的COM口進行選擇，波特率、數據位，奇偶校驗位，停止位，流控要與CP340/CP341組態時設定的值一致，起始位為1位，停止位可設定為1/2位，但必須是1，不能修改。

2.3 MODBUS 從站調試
首先需要在CP模塊上插入MODBUS 從站Dongle，然后安裝MODBUS 從站驅動軟件包，您可以在上面的下載路徑中獲得，安裝完軟件包后，在您的項目中組態MODBUS從站，雙擊CP341模塊，在模塊的屬性窗口中點擊Parameter按鈕，選擇MODBUS從站協議：

圖 9

將您的PC和PLC連接起來，PLC上電，點擊Load Drivers圖標，彈出裝載驅動窗口。

圖 10

點擊Load Drivers按鈕，完成從站驅動安裝過程，進行MODBUS 驅動裝載的時候，PLC必須處于STOP狀態。在點擊信封圖標，打開MODBUS 從站參數窗口。

圖 11

默認從站地址222，然后在設定MODBUS從站的Function Code地址與PLC中M、I、Q等地址的對應關系。

圖 12

以上所設定的參數含義是MODBUS主站讀從站的前256個位（00001-00256）對應S7300站中MB0-MB31中的數據，主站讀從站第257個到512個位對應QB0-QB31。
> Function Code 01,05,15 對應M，Q，T，C等數據區，可讀可寫，具體的字節范圍由您在MODBUS 從站組態時設定。
> Function Code 02對應M，I數據區，只讀,具體的字節范圍由您在MODBUS 從站組態時設定。
> Function Code 03,06,16 對應DB區，可讀可寫，在MODBUS 從站組態時設定對應的DB塊。
> Function Code 04 對應DB區，只讀，在MODBUS 從站組態時設定對應的DB塊。
在STEP7的SIMATIC Manager中打開MODBUS 從站例子程序，將例子程序當中的所有程序塊復制到您的項目當中，修改OB1當中的Network1里的LADDR參數，與您模塊的實際硬件地址相同，將blocks文件夾下載到PLC當中，CPU運行，對M180.0和M180.5置位，就可以在MODBUS 主站上得到數據了，這里您需要注意S7 PLC與MODBUS 主站之間的數據地址對應關系，MODBUS從站手冊中包括了相關信息，通過上面的下載路徑，您可以下載到該手冊。
WinCC 作為MODBUS 主站，進行浮點數讀取時，Tag的類型應當選為浮點數32位，注意地址偏移為 32的整數倍＋1（即33、65、97），如果采用選用Input Bits/Output Bits方式讀寫（Function Code 01,02），在PLC當中應當將一個字的高低8位進行對調。如果選用Input Words/Output Words方式讀寫（Function Code 03,04），在PLC當中將一個雙字的高低16位進行對調，S7200 MODBUS 程序塊的浮點數處理存在誤差，大致在0.5%左右。

2.4 MODBUS 主站調試
首先需要在CP模塊上插入MODBUS主站Dongle，然后安裝MODBUS 主站軟件包，您可以在上面的下載路徑中獲得，安裝完軟件包后，MODBUS主站驅動的裝載過程與從站相同。
在STEP7的SIMATIC Manager中打開MODBUS主站例子程序，將例子程序當中的所有程序塊復制到您的項目當中，DB42是MODBUS 發送到到從站的數據區，該DB區第一個字節位從站的站地址，第二個字節為Function Code值，代表指令的讀寫功能和數據區，第三個字節和第四個字節所組成的整數代表所讀數據區的地址偏移量，第五個字節和第六個字節所組成的整數代表總共要讀寫多少位數據，注意該數值必須在1－2040范圍內，否則發送
指令不執行。下圖說明了DB42前幾個字節所代表的含義。

圖 13

第一個字節說明從站站號為5，第二個字節說明Function Code為1，第三個字節和第四個字節中的字說明讀從站地址偏移40位（5個字節）的數據區，第五個字節和第六個字節中的整數說明讀取16位的數據，即一個整數。這些信息您可以在MODBUS 主站手冊的第五章中獲取，通過上面的下載路徑，您可以下載到該手冊。
 

3、Serail CPs 常見問題查看鏈接

3.1 Serial CPs -- 產品信息 -- 技術數據

本主題包括如下幾方面內容：
> 哪些模塊支持軟冗余？
> S7-300 / S7-400 的CP可以支持哪些點對點的通訊協議，從哪里可以獲得更多詳細信息？
> CP340-功能
> 通信模版 CP 340 / CP 341 / CP 440 / CP 441 的 RS 485/X.27 接口電平是如何定義的？
> CP441 功能
> CP341功能
> 適于S7-400 PtP通信的可能的波特率
> 可集中插入的 CP 340 的最大數量
> CP 341 根據所用接口可以支持的傳輸速率

鏈接如下：23035635

3.2 Serial CPs -- 產品信息 -- 系統描述 (協議)

本主題包括如下幾方面內容：
> S7-300/400 CPU 和通信處理器 (CP) 支持哪些連接/協議？
> CP441-1 和 CP441-2 間的區別在哪里？
> Which Details does Technical Support need regarding Inquiries on SIMATIC for S5 / S7 Point to Point communication
> RK512協議提供怎樣的特殊特點、屬性及優點？
> Data Highway 協議有哪些屬性，優勢和特點?
> ASCII 協議有什么屬性，優點以及特殊性能？
> 3964 (R) 具有哪些屬性、優點和特殊性能？
> Modbus 協議的屬性，優點及特點?

鏈接如下：27072372

3.3 Serial CPs -- 安裝和參數化硬件 -- 初始化和參數化模塊

本主題包括如下幾方面內容：
> 加載系統數據時出現的錯誤消息窗口
> CP 441: Timeout during load process
> 為了在使用 ET200S 1SI 模塊時可以與多個從站通信，需要對例子程序“USS Protocol”做哪些修改？
> 在 PROFIBUS DP，PROFINET IO 網絡中或使用 IE/PB link 時哪些硬件/接口可以支持使用 PtP 通信模塊 CP340、CP341 以及 ET 200S 1SI 模塊？
> 哪些CPU可以更改CP340和CP341模塊的邏輯地址？

鏈接如下：24484086

3.4 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 建立 RK-512 / 3964R 連接

本主題包括如下幾方面內容：
> 在通過RK512與S7有鏈接的情況下，SFB12 (BSEND)和SFB13 (BRCV)上的參數 R_ID
> 點到點互連S7-400 / CP 441
> 使用 3964(R) 和 RK512協議的4 線模式
> 協議 3964(R)和RK 512 之間的區別？
> 在 S7 和 S5 或者第三方設備之間使用 RK512 通信時應該注意什么？
> 對一個用CP340 和 3964R協議的點到點連接進行參數化和編程
> 當應用 RK512 協議與 S5 或其它系統連接時如何設置 SFB12 (B-SEND) 的 R-ID 參數？

鏈接如下：24415918

3.5 Serial CPs -- 安裝和參數化硬件 -- 加載驅動程序

本主題包括如下幾方面內容：
> 從V3.0版起，Modbus驅動提供了哪些新功能？
> 與SIMATIC S7-318 CPU一起使用的CP341中的傳輸時間是多大？
> 當Modbus S7-300 CP341為從站時，編程其通信塊時應注意些什么？
> 如何下載一個像“Modbus Master(RTU)” 這樣的加載驅動程序到 CP341 模塊中，使它通過一個 ET 200M 模塊連接一套 S7-400 H 系列的 PLC？
> 可為CP 341和CP 441-2的通信處理器裝載哪些驅動？

鏈接如下：21956444

3.6 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 設置打印機協議

本主題包括如下幾方面內容：
> 配置"CP 340 RS232C"打印工作應注意什么
> 通過串行接口輸出字符串

鏈接如下：24417010

3.7 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 使用“ASCII”協議建立連接

本主題包括如下幾方面內容：
> End-of-text characters with CP441
> Terminal on CP
> S7-300/400通訊模塊ASCII驅動的數據傳送
> CP340/CP341/CP 441字符串的傳送

鏈接如下：24433579

3.8 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 使用“MODBUS”協議建立連接

本主題包括如下幾方面內容：
> 沒有和 CPU 建立在線連接的時候，如何保存可裝載驅動程序的 CP341 組態信息？
> Mode bus link with interface modules RS 232C, TTY, X27 (RS 422/485)

鏈接如下：24433023
 

3.9 Serial CPs -- 安裝和參數化硬件 -- 組件連接和配線

本主題包括如下幾方面內容：
> 如何通過 TTY(20mA) 接口實現 CP 340， CP 341 或者 CP 441 與通信伙伴之間的連接？
> 如何通過 RS 232 C 接口將 CP 340, CP 341 或 CP 441 連接至通信伙伴？
> 如何通過 RS 422/485 接口（X27 接口）實現 CP 340，CP 341，CP440 或者 CP 441 與通信伙伴之間的連接?
> 與 PC/PG 的 9 針 COM2 接口相比，通信模塊 CP340， CP341 以及 CP441 的 RS232C 接口管腳是怎樣定義的？
> 其它廠商的 RS 422/485 接口管腳名稱是怎樣與西門子RS422/485 接口相對應的？

鏈接如下：23411751

3.10 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 使用“Data Highway”協議建立連接
本主題內容包括：使用可裝載驅動的Allen Bradley Data Highway協議時，如何設置發送任務的數據結構，以及哪種數據結構可以進行報文接收？
鏈接如下：24518926

3.11 Serial CPs -- 產品信息 -- 訂貨數據和目錄信息

本主題包括如下幾方面內容：
> CP 341 / CP 441-2 的MODBUS軟件許可證？
> CP 341-RS 232C 用的 RS 232C 接口的連接線

鏈接如下：23034542

3.12 Serial CPs -- 通信組態和編程 -- 組態連接

本主題包括如下幾方面內容：
> 通過CP 441-1或CP441-2組態一個連接
> What does "communications direction" mean when parameterizing the CP 441?
> FB2 (P_RCV) Version 1.2 for CP340

鏈接如下：23609336

3.13 Serial CPs -- 操作和維護 -- 診斷錯誤

本主題包括如下幾方面內容：
> BREAK recognition and display elements with the CP 441
> BREAK recognition and display elements with the CP 340
> Event no.: (1E)OEH and SFCERR variable of the instance DB with the value 8723H
> CP341中的“斷開”識別和顯示單元
> CP441 (6ES7 441-1AA03-0AE0, 6ES7 441-2AA03-0AE0) 固件更新，使用參數化軟件CP PtP Param V5.1.4