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一文简析S7-1200串行通信

机器人及PLC自动化应用 来源:机器人及PLC自动化应用 2023-02-20 16:53 次阅读

S7-1200 串行通信

S7-1200支持的串行通讯方式

点对点(PtP)通信

Modbus 主从通信

USS 通信

名称 CM 1241 RS232 CM 1241 RS422/485 CB 1241 RS485
订货号 6ES7241-1AH32-0XB0 6ES7241-1CH32-0XB0 6ES7241-1CH30-1XB0
通讯口类型 RS232 RS422/RS485 RS485
波特率(bps) 300 ;600 ;1.2 k; 2.4 k; 4.8 k; 9.6 k;19.2 k; 38.4 k; 57.6 k; 76.8 k; 115.2 k
校验方式 None(无校验)
Even(偶校验)
Odd(奇校验)
Mark(校验位始终置为1)
Space(校验位始终为0)
流控 硬件流控;软件流控 RS422 支持软件流控 不支持
接收缓冲区 1kB
通讯距离(屏蔽电缆) 10m 1000m 1000m
电源消耗(5V DC) 200mA 220mA 50mA
电源消耗(24V DC) - - 80mA

S7-1200 串口通信模块的特征

CPU 供电,不必连接外部电源

端口经过隔离,最长距离1000 米

有诊断 LED 及显示传送和接收活动 LED

支持点对点协议

通过扩展指令和库功能进行组态和编程

RS485 与 RS232 通信模块的LED

诊断 LED 灯

红闪:如果 CPU 未正确识别到通信模块,诊断 LED 会一直红色闪烁

绿闪:CPU 上电后已经识别到通信模块,但是通信模块还没有配置

绿灯:CPU 已经识别到通信模块,且配置也已经下载到了CPU

发送 LED 灯

代表数据正在通过通信口传送出去

接收 LED 灯

代表数据正在通过通信口接收进来

注意:通信板 CB1241 只有发送和接收 LED 灯,而没有诊断 LED 灯

串口模板支持的协议

ASCII

USS

Modbus RTU 主站

Modbus RTU 从站

3964R(RS232/RS422支持)

ASCII 协议的特点

报文可以由用户自己定义,便于用户以 ASCII 协议为基础开发

使用简单,可以很好地实现与第三方系统的通讯

可以进行识别报文结束设置

可以进行数据流量控制

缺点:具有简单的校验功能(奇偶校验),低数据安全性;数据传输无确认信息;通讯需要双方协调

S7-1200 的 PTP 校验

串口的校验:奇偶校验:用于检验数据传递的正确性,是最简单的检错方法。

56805990-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图3. 校验设置

偶校验:如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数,则校验位为1,如果个数为偶数,则校验位为“0”, 保证数据位和校验位中“1”的个数是偶数

奇校验:如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数,则校验位为0,如果个数为偶数,则校验位为“1”, 保证数据位和校验位中“1”的个数是奇数

传号校验:奇偶校验位始终设置为 1

空号校验:奇偶校验位始终设置为 0

注意:奇偶校验可以简单的判断数据的正确性,从原理上可看出当一位出错,可以准确判断,当两位或更多位误码就校验不出,但由于其实现简单,仍得到了广泛使用。

PTP 通信的发送信息配置

定义在信息起始发送断点及空闲线

字符中断:当接收到的数据保持为零值的时间大于完整的字符传输时间时,代表字符中断。一个完整字符传输时间定义为传输起始位、数据位、校验位和停止位的时间总和。

56c66de0-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图4. 定义在信息起始发送断点及空闲线

常问问题:为什么发送配置中只配了2位字符中断,而通信伙伴却可以正常接收数据?

答:发送配置中设置的字符中断小于等于16位时,系统自动发出16位的字符中断位;设置大于16位时,则发出的中断位与实际设置相符。下图是设置的发送断点及空闲线位及其实际发出的波形图。

波形图 断点及空闲线设置

57167fe2-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图5. 断点及空闲线波形图

PTP 通信接收起始条件

以任意字符开始

以特殊条件开始

通过断点识别消息开始

通过空闲线识别消息开始

通过单个字符识别消息开始

通过字符序列识别消息开始

57473952-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图6. 通信接收起始条件

通过字符序列识别消息开始

对于多个起始序列的组态,只要出现其中一个序列,即会满足开始条件。下图右侧即为满足起始条件的字符串。

577ef70c-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图7. 通过字符序列识别消息开始

如果选择了多个起始条件,则检查开始条件的顺序如下:

57a4349a-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

注意:

检查多个开始条件时,如果有一个条件没有满足,则 CM 将从第一个所需的条件开始重新启动检查。

如果同时组态了字符和字符序列作为开始条件,则字符序列的判断条件无效。

PTP 通信接收结束条件

通过消息超时识别:时间从接到符合消息开始条件的第一个字符时开始计算

通过响应超时识别:时间从传送结束时开始计算,在指定时间内接收到字符,需要和其他结束条件配合使用

通过字符间隙识别:消息中两个连续字符间的间隔超时后,视为消息结束

通过最大长度识别:在接收到组态的最大字符数后,视为消息结束

通过固定长度识别:在接收到组态的最大字符后,视为消息结束

消息本身指定消息长度,在接收到指定长度的消息后,视为消息结束

在接收到指定的字符序列后,视为消息结束

57da9b5c-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图8.结束条件设置

注意:与多个起始条件的判断不同,检查多个结束条件时,任何一个条件满足,信息接收结束。

消息超时结束条件

消息超时时间从接到符合消息开始条件的第一个字符时开始计算,如下图。

580a3434-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图9.消息超时

响应超时结束条件

响应超时时间从传送结束时开始计算,只要传送成功完成且模块开始接收操作,定时器就会启动。

582a5494-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图10.响应超时

注意:响应超时结束条件不能作为单独的结束条件的设置,否则会在编译时报如下错误:

584ffeb0-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

图11.响应超时作为单独的结束条件报错

从消息中读取信息长度

58910d24-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图12.从消息中读取信息长度的设置

实际收到的数据长度=长度偏移前的字节数+长度字节大小+读取的实际数据长度+不计入字节长度的字节数 10=(2-1)+1+2+6

PTP 通信接收缓存区

58d4b1fa-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图13.接收缓冲区设置

注意:缓存区可以存储多条信息,限制是20条信息或最多1024字节。

缓存区的数据保持

断电后缓存区中的数据全部丢失,不能保持。

勾选“在启动时清空接收缓冲区”,CPU停止再启动时,缓冲区数据清空。

通信模板缓存区超出20条信息

启用了“防止重写”,如果缓存区中的信息超过20条,后面的信息被 自动丢弃,报错16#81E6。

不启用“防止重写”,如果缓存区中的信息超过20条,后面的信息会将之前的信息覆盖,且不报错。

通信模板缓存区多包数据超出1024字节

发送多个每包50个字节数据,当数据超过1024字节那包就被丢弃了,前面的可以正常接收,且没有任何报错.在前面数据被成功接收以后,只要缓存区有空间,后面的数据还可以正常收到。

通信模板缓存区一包数据超出1024字节

如果发送数据一包就大于1024字节时,缓冲区接收到数据到1024字节时,虽然没有收到结束字符,数据由缓存区送给CPU,但会报错16#80E0,如下图。

5903fca8-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图14. 发送数据一包大于1024字节时,缓存区报错

通信模板缓存区复位

当缓冲区溢出报错时,需要使用Reset指令进行清除缓冲区的操作。

5922ab94-b0f9-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

图15. 使用Reset指令复位缓存区错误,恢复数据接收

为什么不能使用 PC/PPI 电缆与S7-1200 RS485 模块进行串口调试?

答:因为 S7-1200 RS485 模块接口不提供24V电源,不能给 PC/PPI 电缆供电,所以电缆无法工作。

解决办法:可以将 S7-1200 RS485 与 S7-200 通信口网络连接,将 PC/PPI 电缆插在 S7-200 通信口上总线连接器的编程口上,对S7-1200 RS485进行串口调试。此时S7-200必须上电并打到停止状态。

连接 5 GND 逻辑地或通信地 金属壳 - 外壳接地






审核编辑:刘清

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原文标题:S7-1200 串行通信

文章出处:【微信号:gh_a8b121171b08,微信公众号:机器人及PLC自动化应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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