Процессор SIMATIC COMMUNICATION 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — процессор последовательной связи RS422/485, 0,3–115,2 кбит/с, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, 15-контактный Sub-D, включает CD с конфигурацией

Обзор

Модуль Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 представляет собой CP 341 с интерфейсом RS422/485 — модуль последовательной связи, который добавляет выделенный промышленный последовательный порт к ПЛК SIMATIC S7-300.

CP 341 был стандартным решением для задач последовательной связи S7-300, которые не могли быть решены с помощью собственного интерфейса MPI/PROFIBUS процессора: подключение к весовому терминалу, работающему по Modbus RTU, обмен данными со сканером штрих-кодов через RS485, управление последовательным принтером для протоколирования производства или связь с устаревшим приводным усилителем, предшествующим протоколам полевой шины.

Практическая необходимость, которую решает CP 341, заключается в том, что большинство промышленных сред содержат смесь коммуникационных технологий. Современные устройства PROFIBUS DP и PROFINET легко подключаются к нативным интерфейсам S7-300.

Но не все на заводе современно — и даже в новых установках многие полевые устройства (сканеры штрих-кодов, весы, принтеры этикеток, весовые системы, терморегуляторы, счетчики энергии) обмениваются данными через RS485 Modbus RTU или простой последовательный интерфейс ASCII, а не PROFIBUS или Ethernet.

Для каждого из этих устройств, которым необходимо обмениваться данными с S7-300, CP 341 обеспечивает электрический интерфейс и обработку протоколов — снимая нагрузку по обработке последовательной связи с процессора, чтобы обмен последовательными данными не занимал время цикла процессора.

Физический интерфейс RS422/RS485 (X.27) поддерживает как полнодуплексный (RS422, четырехпроводной: отдельные пары передачи и приема), так и полудуплексный (RS485, двухпроводной: общая пара передачи/приема) режимы работы.

Полнодуплексный режим RS422 используется для соединений точка-точка, где требуются максимальная длина кабеля и преимущества дифференциальной четырехпроводной передачи в условиях помех, и где применимы протоколы 3964(R) и RK512.

Полудуплексный режим RS485 поддерживает конфигурации с несколькими устройствами на шине — подключение S7-300 CP 341 как одного узла среди нескольких устройств, совместно использующих одну и ту же двухпроводную шину — что является топологией, требуемой для сетей Modbus RTU и конфигураций с несколькими устройствами ASCII.

Основные характеристики

Набор протоколов — четыре режима связи

ASCII является самым простым протоколом — CP 341 передает и принимает строки символов ASCII с настраиваемыми стартовыми/стоповыми символами, длиной данных и четностью.

Режим ASCII подходит для устройств, которые обмениваются данными в виде читаемого человеком текста: сканеры штрих-кодов, выдающие строки считанных кодов, весовые терминалы, передающие показания в формате ASCII, последовательные принтеры и любое устройство, использующее простой текстовый протокол. 

ASCII работает как с соединениями RS422, так и с RS485, и в полном диапазоне скоростей 0,3–115,2 кбит/с.

3964(R) (только по RS422) — это протокол точка-точка, разработанный для связи ПЛК с ПЛК и ПЛК с периферийными устройствами.

Он добавляет блочную передачу с заголовком, подтверждение конца текста и обнаружение ошибок к последовательному каналу, обеспечивая надежный, структурированный обмен данными между двумя конечными точками. 3964(R) — это протокол, используемый для исторического последовательного соединения SIMATIC S5, и остается актуальным для связи с устаревшим оборудованием Siemens.

RK 512 (только по RS422) — это протокол запроса-ответа, который поддерживает чтение и запись областей данных в удаленном устройстве SIMATIC S5 или совместимом устройстве.

Он работает как слой поверх 3964(R) и обеспечивает доступ к памяти — программа ПЛК S7-300 читает или записывает данные по определенным адресам данных в удаленном устройстве, используя запросы услуг RK 512.

Этот протокол связывает последовательный канал CP 341 с более старой моделью обмена данными S5.

Modbus RTUне является встроенным драйвером в прошивке CP 341 — для его использования требуется загрузка отдельного драйвера Modbus Master (6ES7870-1AA01-0YA0) или Modbus Slave (6ES7870-1AB01-0YA0) на CP 341.

После загрузки драйвер Modbus обрабатывает формирование кадров Modbus RTU, тайминги и реализацию кодов функций, в то время как программа ПЛК S7-300 обменивается данными через общий интерфейс памяти CP 341, используя функциональные блоки STEP 7.

Modbus RTU по RS485 является доминирующим протоколом для счетчиков энергии, преобразователей частоты от многих производителей, терморегуляторов и промышленной измерительной аппаратуры — драйвер Modbus превращает CP 341 в мощный мастер или ведомое устройство Modbus без необходимости в дополнительном оборудовании.

Интеграция с программой S7-300 — P_SEND и P_RCV

С точки зрения программы ПЛК S7-300, доступ к CP 341 осуществляется через два стандартных функциональных блока из библиотеки последовательной связи SIMATIC: P_SEND (отправить буфер данных через последовательный порт) и P_RCV (получить данные из последовательного порта в буфер данных).

Эти блоки вызываются из программы ПЛК в виде лестничной диаграммы или структурированного текста, указывая источник/назначение данных, длину данных и параметры связи.

Программа ПЛК записывает данные в буфер отправки в блоках данных S7-300, вызывает P_SEND, а CP 341 забирает данные и передает их через последовательный интерфейс — ПЛК не управляет последовательными таймингами, квитированием или формированием протокола.

Аналогично, когда данные поступают на последовательный интерфейс, CP 341 буферизует их и сигнализирует ПЛК через выходные сигналы состояния блока P_RCV; ПЛК считывает полученные данные из буфера блока данных. Эта архитектура снимает всю обработку последовательной связи с цикла сканирования ПЛК, гарантируя, что медленная последовательная связь (при 9600 бод, 100 символов занимают примерно 100 мс) не добавляет видимой задержки в выполнение программы ПЛК.

Часто задаваемые вопросы

В1: Может ли один процессор S7-300 использовать несколько модулей CP 341 одновременно?

Да. Несколько модулей CP 341 могут быть установлены в одном шасси S7-300 (в зависимости от количества слотов шасси и мощности источника питания), каждый из которых обеспечивает независимый последовательный порт. Каждый CP 341 занимает один слот шасси и потребляет питание от 24-вольтового источника модуля и от задней панели.

ПЛК получает доступ к каждому CP 341 независимо, используя отдельные экземпляры функциональных блоков P_SEND / P_RCV, при этом адресация определяет, к какому CP нацелен обмен данными.

Это позволяет S7-300 одновременно поддерживать несколько независимых последовательных каналов — один для сканера штрих-кодов, один для счетчика энергии Modbus RTU, один для последовательного принтера — без дополнительного оборудования.

В2: В чем разница между режимами RS422 и RS485 и как выбирается режим?

RS422 — это четырехпроводной полнодуплексный дифференциальный интерфейс — отдельные пары проводов для передачи и приема, позволяющие одновременную двунаправленную связь. Он поддерживает соединения точка-точка на расстоянии до 1200 м и позволяет использовать протоколы 3964(R) и RK512.

RS485 — это двухпроводной полудуплексный дифференциальный интерфейс — общая пара шины, которая попеременно используется для передачи и приема.

Он поддерживает конфигурации с несколькими устройствами на шине (несколько устройств на одном сегменте шины) и Modbus RTU, но не может использовать 3964(R) или RK512. 

Режим выбирается в конфигурации CP 341 в STEP 7 — проводка 15-контактного разъема Sub-D должна соответствовать выбранному режиму (четыре провода для RS422, два провода для RS485).

В3: В спецификации указаны скорости передачи до 115,2 кбит/с. Поддерживает ли драйвер Modbus RTU эту скорость?

Modbus RTU может работать на любой стандартной скорости передачи данных, поддерживаемой CP 341, включая 115,2 кбит/с. Однако практическая скорость шины Modbus RTU обычно ограничена возможностями устройств на шине — многие полевые устройства Modbus (счетчики энергии, старые преобразователи частоты, устаревшие приборы) поддерживают только до 19,2 или 38,4 кбит/с.

Конфигурация CP 341 должна быть установлена на скорость передачи данных, поддерживаемую всеми устройствами на шине RS485. 

Для сетей RS485 с несколькими устройствами на шине следует выбирать наименьшую общую скорость передачи данных, поддерживаемую всеми подключенными устройствами.

В4: Входят ли драйверы Modbus в стандартный пакет CP 341 или их необходимо приобретать отдельно?

Стандартная поставка 6ES7341-1CH02-0AE0 включает CD с пакетом конфигурации и встроенные драйверы ASCII, 3964(R) и RK512.

Modbus RTU не входит в комплект — для него требуется отдельно приобретаемое загружаемое программное обеспечение драйвера: каталожный номер 6ES7870-1AA01-0YA0 для Modbus Master (RTU) и 6ES7870-1AB01-0YA0 для Modbus Slave (RTU). 

Эти драйверы Modbus загружаются на CP 341 из STEP 7 как часть процесса аппаратной конфигурации.

Как Modbus, так и стандартные драйверы могут сосуществовать на одном CP 341 — но одновременно активен только один протокол для любого данного сеанса связи.

В5: CP 341 снят с производства. Какова текущая альтернатива Siemens для последовательной связи RS485 на S7-300?

Siemens сняла с производства серию CP 341. Для текущей платформы SIMATIC S7-300 последовательная связь обычно осуществляется с помощью коммуникационного модуля CM PtP RS422/485 (коммуникационный модуль SIMATIC ET 200M) при работе в распределенной конфигурации.

Для новых разработок машин Siemens рекомендует перейти на семейство S7-1500 с коммуникационными модулями CM PtP (например, 6ES7541-1AB00-0AB0), которые обеспечивают последовательную связь RS422/485 с функциональными блоками CM PtP в TIA Portal.

Для обслуживания существующих установок CP 341 S7-300 модуль по-прежнему доступен на рынке промышленного избыточного оборудования, а сервис Siemens продолжает поддерживать CP 341 в рамках жизненного цикла продукта S7-300.