Bộ xử lý giao tiếp SIMATIC 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — Bộ xử lý truyền thông nối tiếp RS422/485, 0,3–115,2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, Sub-D 15 chân, bao gồm CD cấu hình

Tổng quan

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 là CP 341 với giao diện RS422/485 — mô-đun truyền thông nối tiếp bổ sung một cổng nối tiếp công nghiệp chuyên dụng cho PLC SIMATIC S7-300.CP 341 là giải pháp tiêu chuẩn cho các yêu cầu truyền thông nối tiếp của S7-300 mà giao diện MPI/PROFIBUS của CPU không thể đáp ứng: kết nối với thiết bị cân sử dụng Modbus RTU, trao đổi dữ liệu với máy quét mã vạch qua RS485, điều khiển máy in nối tiếp để ghi nhật ký sản xuất hoặc giao tiếp với bộ khuếch đại truyền động cũ trước khi có các giao thức fieldbus.

Sự cần thiết thực mà CP 341 giải quyết là hầu hết các môi trường công nghiệp chứa hỗn hợp các công nghệ truyền thông. Các thiết bị PROFIBUS DP và PROFINET hiện đại kết nối dễ dàng với các giao diện gốc của S7-300.

Nhưng không phải mọi thứ trong nhà máy đều hiện đại — và ngay cả trong các cài đặt mới, nhiều thiết bị trường (máy đọc mã vạch, cân, máy in nhãn, hệ thống cân, bộ điều khiển nhiệt độ, đồng hồ đo năng lượng) giao tiếp qua RS485 Modbus RTU hoặc nối tiếp ASCII đơn giản, không phải PROFIBUS hoặc Ethernet.

Đối với mỗi thiết bị này cần trao đổi dữ liệu với S7-300, CP 341 cung cấp giao diện điện và xử lý giao thức — giảm tải xử lý truyền thông nối tiếp khỏi CPU để trao đổi dữ liệu nối tiếp không chiếm thời gian quét CPU.

Giao diện vật lý RS422/RS485 (X.27) hỗ trợ cả hoạt động song công toàn phần (RS422, bốn dây: cặp truyền và nhận riêng biệt) và bán song công (RS485, hai dây: cặp truyền/nhận chung).

RS422 song công toàn phần được sử dụng cho các kết nối điểm-điểm nơi cần chiều dài cáp tối đa và lợi ích miễn nhiễm nhiễu của truyền dẫn bốn dây vi sai, và nơi các giao thức 3964(R) và RK512 có thể áp dụng.

RS485 bán song công hỗ trợ cấu hình bus đa điểm — kết nối S7-300 CP 341 như một nút trong số nhiều thiết bị chia sẻ cùng một bus hai dây — đây là cấu trúc liên kết cần thiết cho mạng Modbus RTU và cấu hình ASCII đa thiết bị.

Thông số kỹ thuật chính

Thông số

ASCII

là giao thức đơn giản nhất — CP 341 truyền và nhận chuỗi ký tự ASCII với các ký tự bắt đầu/dừng có thể cấu hình, độ dài dữ liệu và parity.Chế độ ASCII phù hợp với các thiết bị giao tiếp bằng văn bản có thể đọc được bởi con người: máy đọc mã vạch xuất chuỗi mã đã quét, thiết bị cân truyền dữ liệu định dạng ASCII, máy in nối tiếp và bất kỳ thiết bị nào sử dụng giao thức dựa trên văn bản đơn giản.

ASCII hoạt động với cả kết nối RS422 và RS485 và trên toàn bộ phạm vi tốc độ 0,3–115,2 kbit/s.

3964(R)

(chỉ trên RS422) là một giao thức điểm-điểm được thiết kế cho truyền thông PLC-với-PLC và PLC-với-thiết bị ngoại vi.Nó bổ sung truyền khối có tiêu đề, xác nhận cuối văn bản và phát hiện lỗi cho liên kết nối tiếp, cung cấp trao đổi dữ liệu có cấu trúc, đáng tin cậy giữa hai điểm cuối. 3964(R) là giao thức được sử dụng bởi kết nối điểm-điểm SIMATIC S5 cũ và vẫn còn liên quan cho giao tiếp với thiết bị Siemens cũ.

RK 512

(chỉ trên RS422) là một giao thức yêu cầu-phản hồi hỗ trợ đọc và ghi các vùng dữ liệu trong thiết bị SIMATIC S5 hoặc tương thích từ xa.Nó hoạt động như một lớp trên 3964(R) và cung cấp quyền truy cập ánh xạ bộ nhớ — chương trình CPU S7-300 đọc hoặc ghi vào các địa chỉ dữ liệu cụ thể trong thiết bị từ xa bằng các yêu cầu dịch vụ RK 512.

Giao thức này kết nối liên kết nối tiếp của CP 341 vào mô hình trao đổi dữ liệu S5 cũ hơn.

Modbus RTU

không phải là trình điều khiển tích hợp trong firmware của CP 341 — nó yêu cầu tải một trình điều khiển Modbus master (6ES7870-1AA01-0YA0) hoặc Modbus slave (6ES7870-1AB01-0YA0) riêng biệt lên CP 341.Sau khi tải, trình điều khiển Modbus xử lý việc đóng gói, thời gian và triển khai mã chức năng của Modbus RTU, trong khi chương trình CPU S7-300 trao đổi dữ liệu thông qua giao diện bộ nhớ chia sẻ của CP 341 bằng các khối chức năng STEP 7.

Modbus RTU trên RS485 là giao thức chiếm ưu thế cho đồng hồ đo năng lượng, VFD từ nhiều nhà sản xuất, bộ điều khiển nhiệt độ và thiết bị đo lường công nghiệp — trình điều khiển Modbus biến CP 341 thành một master hoặc slave Modbus có khả năng mà không yêu cầu bất kỳ phần cứng bổ sung nào.

Tích hợp với chương trình S7-300 — P_SEND và P_RCV

Từ góc độ chương trình CPU S7-300, CP 341 được truy cập thông qua hai khối chức năng tiêu chuẩn từ thư viện truyền thông điểm-điểm SIMATIC:

P_SEND (gửi một bộ đệm dữ liệu qua cổng nối tiếp) và P_RCV (nhận dữ liệu từ cổng nối tiếp vào một bộ đệm dữ liệu).Các khối này được gọi từ chương trình ladder hoặc structured text của CPU, chỉ định nguồn/đích dữ liệu, độ dài dữ liệu và các tham số truyền thông.

Chương trình CPU ghi dữ liệu vào bộ đệm gửi trong các khối dữ liệu của S7-300, gọi P_SEND, và CP 341 lấy dữ liệu và truyền nó qua giao diện nối tiếp — CPU không quản lý thời gian nối tiếp, bắt tay hoặc đóng gói giao thức.

Tương tự, khi dữ liệu đến trên giao diện nối tiếp, CP 341 lưu trữ nó vào bộ đệm và báo hiệu cho CPU thông qua các đầu ra trạng thái của khối P_RCV; CPU đọc dữ liệu nhận được từ bộ đệm khối dữ liệu của nó. Kiến trúc này giảm tải tất cả xử lý nối tiếp khỏi chu kỳ quét CPU, đảm bảo rằng truyền thông nối tiếp chậm (ở tốc độ 9600 baud, 100 ký tự mất khoảng 100ms) không làm tăng độ trễ có thể nhìn thấy đối với việc thực thi chương trình của CPU.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Một CPU S7-300 có thể sử dụng nhiều mô-đun CP 341 đồng thời không?

Có. Nhiều mô-đun CP 341 có thể được lắp đặt trong cùng một rack S7-300 (tùy thuộc vào số lượng khe cắm của rack và dung lượng nguồn cấp), mỗi mô-đun cung cấp một cổng nối tiếp độc lập. Mỗi CP 341 chiếm một khe cắm rack và lấy nguồn từ nguồn cấp 24V của mô-đun và backplane.

CPU truy cập mỗi CP 341 một cách độc lập bằng cách sử dụng các phiên bản khối chức năng P_SEND / P_RCV riêng biệt, với địa chỉ hóa phân biệt CP nào mà trao đổi dữ liệu nhắm tới.

Điều này cho phép S7-300 duy trì đồng thời nhiều liên kết nối tiếp độc lập — một cho máy quét mã vạch, một cho đồng hồ đo năng lượng Modbus RTU, một cho máy in nối tiếp — mà không cần phần cứng bổ sung.

Q2: Sự khác biệt giữa chế độ RS422 và RS485 là gì, và chế độ được chọn như thế nào?

RS422 là giao diện vi sai song công toàn phần bốn dây — cặp dây truyền và nhận riêng biệt, cho phép truyền thông hai chiều đồng thời. Nó hỗ trợ các kết nối điểm-điểm lên đến 1200m và cho phép các giao thức 3964(R) và RK512.

RS485 là giao diện vi sai bán song công hai dây — một cặp bus chung luân phiên giữa truyền và nhận.

Nó hỗ trợ cấu hình đa điểm (nhiều thiết bị trên một phân đoạn bus) và Modbus RTU, nhưng không thể sử dụng 3964(R) hoặc RK512.

Chế độ được chọn trong cấu hình của CP 341 trong STEP 7 — cách đấu dây của đầu nối Sub-D 15 chân vật lý phải khớp với chế độ đã chọn (bốn dây cho RS422, hai dây cho RS485).

Q3: Bảng dữ liệu đề cập đến tốc độ truyền lên đến 115,2 kbit/s. Trình điều khiển Modbus RTU có hỗ trợ tốc độ này không?

Modbus RTU có thể hoạt động ở bất kỳ tốc độ baud tiêu chuẩn nào được CP 341 hỗ trợ, bao gồm 115,2 kbit/s. Tuy nhiên, tốc độ bus thực tế của Modbus RTU thường bị giới hạn bởi khả năng của các thiết bị trên bus — nhiều thiết bị trường Modbus (đồng hồ đo năng lượng, VFD cũ, thiết bị cũ) chỉ hỗ trợ lên đến 19,2 hoặc 38,4 kbit/s.

Cấu hình CP 341 phải được đặt thành tốc độ baud được tất cả các thiết bị trên bus RS485 hỗ trợ.

Đối với mạng đa điểm RS485, nên chọn tốc độ baud chung thấp nhất được tất cả các thiết bị được kết nối hỗ trợ.

Q4: CP 341 có bao gồm trình điều khiển Modbus trong gói tiêu chuẩn không, hay chúng phải được mua riêng?

Giao hàng tiêu chuẩn của 6ES7341-1CH02-0AE0 bao gồm CD gói cấu hình và các trình điều khiển tích hợp ASCII, 3964(R) và RK512.

Modbus RTU không được bao gồm — nó yêu cầu phần mềm trình điều khiển có thể tải được mua riêng: số danh mục 6ES7870-1AA01-0YA0 cho Modbus Master (RTU) và 6ES7870-1AB01-0YA0 cho Modbus Slave (RTU).

Các trình điều khiển Modbus này được tải lên CP 341 từ STEP 7 như một phần của quy trình cấu hình phần cứng.

Cả Modbus và các trình điều khiển tiêu chuẩn đều có thể cùng tồn tại trên cùng một CP 341 — nhưng chỉ có một giao thức hoạt động tại một thời điểm cho bất kỳ phiên truyền thông nào.

Q5: CP 341 đã ngừng sản xuất. Giải pháp thay thế hiện tại của Siemens cho truyền thông nối tiếp RS485 trên S7-300 là gì?

Siemens đã ngừng sản xuất dòng CP 341. Đối với nền tảng SIMATIC S7-300 hiện tại, truyền thông nối tiếp hiện thường được xử lý bởi mô-đun truyền thông CM PtP RS422/485 (SIMATIC ET 200M) khi hoạt động ở cấu hình phân tán.

Đối với các thiết kế máy mới, Siemens khuyến nghị di chuyển sang dòng S7-1500 với các mô-đun truyền thông CM PtP (ví dụ: 6ES7541-1AB00-0AB0) cung cấp truyền thông nối tiếp RS422/RS485 với các khối chức năng CM PtP trong TIA Portal.

Đối với việc bảo trì các cài đặt CP 341 S7-300 hiện có, mô-đun vẫn có sẵn thông qua thị trường hàng tồn kho công nghiệp và dịch vụ của Siemens tiếp tục hỗ trợ CP 341 trong vòng đời sản phẩm S7-300.