一文簡析S7-1200串行通信

S7-1200 串行通信

S7-1200支持的串行通訊方式

點對點（PtP）通信

Modbus 主從通信

USS 通信

S7-1200 串口通信模塊的特征

由 CPU 供電，不必連接外部電源

端口經(jīng)過隔離，最長距離1000 米

有診斷 LED 及顯示傳送和接收活動 LED

支持點對點協(xié)議

通過擴展指令和庫功能進(jìn)行組態(tài)和編程

RS485 與 RS232 通信模塊的LED

診斷 LED 燈

紅閃：如果 CPU 未正確識別到通信模塊，診斷 LED 會一直紅色閃爍

綠閃：CPU 上電后已經(jīng)識別到通信模塊，但是通信模塊還沒有配置

綠燈：CPU 已經(jīng)識別到通信模塊，且配置也已經(jīng)下載到了CPU

發(fā)送 LED 燈

代表數(shù)據(jù)正在通過通信口傳送出去

接收 LED 燈

代表數(shù)據(jù)正在通過通信口接收進(jìn)來

注意：通信板 CB1241 只有發(fā)送和接收 LED 燈，而沒有診斷 LED 燈

串口模板支持的協(xié)議

ASCII

USS

Modbus RTU 主站

Modbus RTU 從站

3964R（RS232/RS422支持）

ASCII 協(xié)議的特點

報文可以由用戶自己定義，便于用戶以 ASCII 協(xié)議為基礎(chǔ)開發(fā)

使用簡單，可以很好地實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的通訊

可以進(jìn)行識別報文結(jié)束設(shè)置

可以進(jìn)行數(shù)據(jù)流量控制

缺點：具有簡單的校驗功能（奇偶校驗），低數(shù)據(jù)安全性；數(shù)據(jù)傳輸無確認(rèn)信息；通訊需要雙方協(xié)調(diào)

S7-1200 的 PTP 校驗

串口的校驗：奇偶校驗：用于檢驗數(shù)據(jù)傳遞的正確性，是最簡單的檢錯方法。

圖3. 校驗設(shè)置

偶校驗：如果每字節(jié)的數(shù)據(jù)位中“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則校驗位為1，如果個數(shù)為偶數(shù)，則校驗位為“0”， 保證數(shù)據(jù)位和校驗位中“1”的個數(shù)是偶數(shù)

奇校驗：如果每字節(jié)的數(shù)據(jù)位中“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則校驗位為0，如果個數(shù)為偶數(shù)，則校驗位為“1”， 保證數(shù)據(jù)位和校驗位中“1”的個數(shù)是奇數(shù)

傳號校驗：奇偶校驗位始終設(shè)置為 1

空號校驗：奇偶校驗位始終設(shè)置為 0

注意：奇偶校驗可以簡單的判斷數(shù)據(jù)的正確性，從原理上可看出當(dāng)一位出錯，可以準(zhǔn)確判斷，當(dāng)兩位或更多位誤碼就校驗不出，但由于其實現(xiàn)簡單，仍得到了廣泛使用。

PTP 通信的發(fā)送信息配置

定義在信息起始發(fā)送斷點及空閑線

字符中斷：當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)保持為零值的時間大于完整的字符傳輸時間時，代表字符中斷。一個完整字符傳輸時間定義為傳輸起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位的時間總和。

圖4. 定義在信息起始發(fā)送斷點及空閑線

常問問題：為什么發(fā)送配置中只配了2位字符中斷，而通信伙伴卻可以正常接收數(shù)據(jù)？

答：發(fā)送配置中設(shè)置的字符中斷小于等于16位時，系統(tǒng)自動發(fā)出16位的字符中斷位；設(shè)置大于16位時，則發(fā)出的中斷位與實際設(shè)置相符。下圖是設(shè)置的發(fā)送斷點及空閑線位及其實際發(fā)出的波形圖。

圖5. 斷點及空閑線波形圖

PTP 通信接收起始條件

以任意字符開始

以特殊條件開始：

通過斷點識別消息開始

通過空閑線識別消息開始

通過單個字符識別消息開始

通過字符序列識別消息開始

圖6. 通信接收起始條件

通過字符序列識別消息開始

對于多個起始序列的組態(tài)，只要出現(xiàn)其中一個序列，即會滿足開始條件。下圖右側(cè)即為滿足起始條件的字符串。

圖7. 通過字符序列識別消息開始

如果選擇了多個起始條件，則檢查開始條件的順序如下:

注意:

檢查多個開始條件時，如果有一個條件沒有滿足，則 CM 將從第一個所需的條件開始重新啟動檢查。

如果同時組態(tài)了字符和字符序列作為開始條件，則字符序列的判斷條件無效。

PTP 通信接收結(jié)束條件

通過消息超時識別：時間從接到符合消息開始條件的第一個字符時開始計算

通過響應(yīng)超時識別：時間從傳送結(jié)束時開始計算，在指定時間內(nèi)接收到字符，需要和其他結(jié)束條件配合使用

通過字符間隙識別：消息中兩個連續(xù)字符間的間隔超時后，視為消息結(jié)束

通過最大長度識別：在接收到組態(tài)的最大字符數(shù)后，視為消息結(jié)束

通過固定長度識別：在接收到組態(tài)的最大字符后，視為消息結(jié)束

消息本身指定消息長度，在接收到指定長度的消息后，視為消息結(jié)束

在接收到指定的字符序列后，視為消息結(jié)束

圖8.結(jié)束條件設(shè)置

注意:與多個起始條件的判斷不同，檢查多個結(jié)束條件時，任何一個條件滿足，信息接收結(jié)束。

消息超時結(jié)束條件

消息超時時間從接到符合消息開始條件的第一個字符時開始計算，如下圖。

圖9.消息超時

響應(yīng)超時結(jié)束條件

響應(yīng)超時時間從傳送結(jié)束時開始計算，只要傳送成功完成且模塊開始接收操作，定時器就會啟動。

圖10.響應(yīng)超時

注意:響應(yīng)超時結(jié)束條件不能作為單獨的結(jié)束條件的設(shè)置，否則會在編譯時報如下錯誤:

圖11.響應(yīng)超時作為單獨的結(jié)束條件報錯

從消息中讀取信息長度

圖12.從消息中讀取信息長度的設(shè)置

實際收到的數(shù)據(jù)長度=長度偏移前的字節(jié)數(shù)+長度字節(jié)大小+讀取的實際數(shù)據(jù)長度+不計入字節(jié)長度的字節(jié)數(shù) 10=（2-1）+1+2+6

PTP 通信接收緩存區(qū)

圖13.接收緩沖區(qū)設(shè)置

注意:緩存區(qū)可以存儲多條信息，限制是20條信息或最多1024字節(jié)。

緩存區(qū)的數(shù)據(jù)保持

斷電后緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)全部丟失,不能保持。

勾選“在啟動時清空接收緩沖區(qū)”，CPU停止再啟動時，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清空。

通信模板緩存區(qū)超出20條信息

啟用了“防止重寫”，如果緩存區(qū)中的信息超過20條，后面的信息被 自動丟棄，報錯16#81E6。

不啟用“防止重寫”，如果緩存區(qū)中的信息超過20條，后面的信息會將之前的信息覆蓋，且不報錯。

通信模板緩存區(qū)多包數(shù)據(jù)超出1024字節(jié)

發(fā)送多個每包50個字節(jié)數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超過1024字節(jié)那包就被丟棄了，前面的可以正常接收，且沒有任何報錯.在前面數(shù)據(jù)被成功接收以后，只要緩存區(qū)有空間，后面的數(shù)據(jù)還可以正常收到。

通信模板緩存區(qū)一包數(shù)據(jù)超出1024字節(jié)

如果發(fā)送數(shù)據(jù)一包就大于1024字節(jié)時，緩沖區(qū)接收到數(shù)據(jù)到1024字節(jié)時，雖然沒有收到結(jié)束字符，數(shù)據(jù)由緩存區(qū)送給CPU，但會報錯16#80E0,如下圖。

圖14. 發(fā)送數(shù)據(jù)一包大于1024字節(jié)時,緩存區(qū)報錯

通信模板緩存區(qū)復(fù)位

當(dāng)緩沖區(qū)溢出報錯時，需要使用Reset指令進(jìn)行清除緩沖區(qū)的操作。

圖15. 使用Reset指令復(fù)位緩存區(qū)錯誤，恢復(fù)數(shù)據(jù)接收

為什么不能使用 PC/PPI 電纜與S7-1200 RS485 模塊進(jìn)行串口調(diào)試？

答：因為 S7-1200 RS485 模塊接口不提供24V電源，不能給 PC/PPI 電纜供電，所以電纜無法工作。

解決辦法：可以將 S7-1200 RS485 與 S7-200 通信口網(wǎng)絡(luò)連接，將 PC/PPI 電纜插在 S7-200 通信口上總線連接器的編程口上，對S7-1200 RS485進(jìn)行串口調(diào)試。此時S7-200必須上電并打到停止?fàn)顟B(tài)。

連接 5 GND 邏輯地或通信地 金屬殼 - 外殼接地

審核編輯：劉清