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

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — โปรเซสเซอร์สื่อสารแบบอนุกรม RS422/485, 0.3–115.2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, 15-พิน Sub-D, รวมซีดีการตั้งค่า

ภาพรวม

The Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 คือ CP 341 พร้อมอินเทอร์เฟซ RS422/485 — โมดูลสื่อสารแบบอนุกรมที่เพิ่มพอร์ตอนุกรมอุตสาหกรรมโดยเฉพาะให้กับ SIMATIC S7-300 PLC

CP 341 เป็นโซลูชันมาตรฐานสำหรับความต้องการสื่อสารแบบอนุกรมของ S7-300 ที่อินเทอร์เฟซ MPI/PROFIBUS ของ CPU เองไม่สามารถจัดการได้: การเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลชั่งน้ำหนักที่ใช้ Modbus RTU, การแลกเปลี่ยนข้อมูลกับเครื่องอ่านบาร์โค้ดผ่าน RS485, การควบคุมเครื่องพิมพ์แบบอนุกรมสำหรับการบันทึกการผลิต หรือการสื่อสารกับไดรฟ์แอมพลิฟายเออร์รุ่นเก่าที่มาก่อนโปรโตคอล fieldbus

ความจำเป็นในการใช้งานจริงที่ CP 341 จัดการคือสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีเทคโนโลยีการสื่อสารที่หลากหลาย อุปกรณ์ PROFIBUS DP และ PROFINET สมัยใหม่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซดั้งเดิมของ S7-300 ได้อย่างราบรื่น

แต่ไม่ใช่ทุกอย่างในโรงงานจะทันสมัย — และแม้แต่ในการติดตั้งใหม่ อุปกรณ์ภาคสนามจำนวนมาก (เครื่องอ่านบาร์โค้ด, เครื่องชั่ง, เครื่องพิมพ์ฉลาก, ระบบชั่งน้ำหนัก, ตัวควบคุมอุณหภูมิ, มิเตอร์วัดพลังงาน) สื่อสารผ่าน RS485 Modbus RTU หรืออนุกรม ASCII แบบง่าย ไม่ใช่ PROFIBUS หรือ Ethernet

สำหรับอุปกรณ์เหล่านี้แต่ละตัวที่ต้องการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับ S7-300, CP 341 จะมีอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าและการจัดการโปรโตคอล — โดยการลดภาระการประมวลผลการสื่อสารแบบอนุกรมจาก CPU เพื่อให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบอนุกรมไม่กินเวลาการสแกนของ CPU

อินเทอร์เฟซทางกายภาพ RS422/RS485 (X.27) รองรับทั้งการทำงานแบบ full-duplex (RS422, สี่สาย: คู่สายส่งและรับแยกกัน) และ half-duplex (RS485, สองสาย: คู่สายส่ง/รับร่วมกัน)

RS422 full-duplex ใช้สำหรับการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดที่ต้องการความยาวสายสูงสุดและภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนจากระบบส่งสัญญาณแบบ differential สี่สาย และที่โปรโตคอล 3964(R) และ RK512 สามารถใช้งานได้

RS485 half-duplex รองรับการกำหนดค่าแบบ multi-drop bus — การเชื่อมต่อ S7-300 CP 341 เป็นหนึ่งในโหนดในบรรดาอุปกรณ์หลายตัวที่ใช้บัสสองสายเดียวกัน — ซึ่งเป็นโทโพโลยีที่จำเป็นสำหรับเครือข่าย Modbus RTU และการกำหนดค่า ASCII แบบหลายอุปกรณ์

ข้อมูลจำเพาะหลัก

ชุดโปรโตคอล — สี่โหมดการสื่อสาร

ASCIIเป็นโปรโตคอลที่ง่ายที่สุด — CP 341 ส่งและรับสตริงอักขระ ASCII พร้อมอักขระเริ่มต้น/หยุดที่กำหนดค่าได้, ความยาวข้อมูล และ parity

โหมด ASCII เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่สื่อสารด้วยข้อความที่มนุษย์อ่านได้: เครื่องอ่านบาร์โค้ดที่ส่งสตริงโค้ดที่สแกน, เทอร์มินัลชั่งน้ำหนักที่ส่งค่าที่จัดรูปแบบ ASCII, เครื่องพิมพ์แบบอนุกรม และอุปกรณ์ใดๆ ที่ใช้โปรโตคอลแบบข้อความอย่างง่าย  

ASCII ทำงานได้ทั้งกับการเชื่อมต่อ RS422 และ RS485 และในช่วงความเร็วเต็ม 0.3–115.2 kbit/s

3964(R) (เฉพาะบน RS422) เป็นโปรโตคอลแบบจุดต่อจุดที่ออกแบบมาสำหรับการสื่อสารระหว่าง PLC กับ PLC และ PLC กับอุปกรณ์ต่อพ่วง

มันเพิ่มการถ่ายโอนบล็อกพร้อมส่วนหัว, การยืนยันการสิ้นสุดข้อความ และการตรวจจับข้อผิดพลาดให้กับลิงก์แบบอนุกรม ทำให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เชื่อถือได้และมีโครงสร้างระหว่างสองจุดสิ้นสุด 3964(R) เป็นโปรโตคอลที่ใช้โดยการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดของ SIMATIC S5 รุ่นเก่า และยังคงมีความสำคัญสำหรับการสื่อสารกับอุปกรณ์ Siemens รุ่นเก่า

RK 512 (เฉพาะบน RS422) เป็นโปรโตคอลแบบร้องขอ-ตอบ (request-response) ที่รองรับการอ่านและเขียนพื้นที่ข้อมูลในอุปกรณ์ SIMATIC S5 หรืออุปกรณ์ที่เข้ากันได้จากระยะไกล

มันทำงานเป็นเลเยอร์เหนือ 3964(R) และให้การเข้าถึงแบบ memory-mapped — โปรแกรม S7-300 CPU อ่านหรือเขียนไปยังที่อยู่ข้อมูลเฉพาะในอุปกรณ์ระยะไกลโดยใช้คำขอเซอร์วิส RK 512

โปรโตคอลนี้เชื่อมโยงลิงก์แบบอนุกรมของ CP 341 เข้ากับโมเดลการแลกเปลี่ยนข้อมูล S5 รุ่นเก่า

Modbus RTUไม่ใช่ไดรเวอร์ในตัวในเฟิร์มแวร์ของ CP 341 — ต้องโหลดไดรเวอร์ Modbus master (6ES7870-1AA01-0YA0) หรือ Modbus slave (6ES7870-1AB01-0YA0) แยกต่างหากไปยัง CP 341

เมื่อโหลดแล้ว ไดรเวอร์ Modbus จะจัดการการจัดเฟรม, การตั้งเวลา และการใช้งานรหัสฟังก์ชันของ Modbus RTU ในขณะที่โปรแกรม S7-300 CPU แลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านอินเทอร์เฟซหน่วยความจำร่วมของ CP 341 โดยใช้ STEP 7 function blocks

Modbus RTU บน RS485 เป็นโปรโตคอลหลักสำหรับมิเตอร์วัดพลังงาน, VFD จากผู้ผลิตหลายราย, ตัวควบคุมอุณหภูมิ และเครื่องมือวัดอุตสาหกรรม — ไดรเวอร์ Modbus จะแปลง CP 341 ให้เป็น Modbus master หรือ slave ที่มีความสามารถโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมใดๆ

การรวมเข้ากับโปรแกรม S7-300 — P_SEND และ P_RCV

จากมุมมองของโปรแกรม S7-300 CPU, CP 341 จะถูกเข้าถึงผ่านฟังก์ชันบล็อกมาตรฐานสองตัวจากไลบรารีการสื่อสารแบบจุดต่อจุดของ SIMATIC: P_SEND (ส่งบัฟเฟอร์ข้อมูลผ่านพอร์ตอนุกรม) และ P_RCV (รับข้อมูลจากพอร์ตอนุกรมเข้าสู่บัฟเฟอร์ข้อมูล)

บล็อกเหล่านี้จะถูกเรียกจากโปรแกรม ladder หรือ structured text ของ CPU โดยระบุแหล่ง/ปลายทางข้อมูล, ความยาวข้อมูล และพารามิเตอร์การสื่อสาร

โปรแกรม CPU เขียนข้อมูลลงในบัฟเฟอร์ส่งใน data blocks ของ S7-300, เรียก P_SEND, และ CP 341 จะรับข้อมูลและส่งออกผ่านอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม — CPU จะไม่จัดการการตั้งเวลาแบบอนุกรม, การ handshaking หรือการจัดเฟรมโปรโตคอล

ในทำนองเดียวกัน เมื่อข้อมูลมาถึงที่อินเทอร์เฟซแบบอนุกรม, CP 341 จะบัฟเฟอร์ข้อมูลและส่งสัญญาณไปยัง CPU ผ่านเอาต์พุตสถานะของบล็อก P_RCV; CPU จะอ่านข้อมูลที่ได้รับจากบัฟเฟอร์ data block ของมัน สถาปัตยกรรมนี้จะลดภาระการประมวลผลแบบอนุกรมทั้งหมดออกจากรอบการสแกนของ CPU เพื่อให้แน่ใจว่าการสื่อสารแบบอนุกรมที่ช้า (ที่ 9600 baud, 100 ตัวอักษรใช้เวลาประมาณ 100ms) จะไม่เพิ่มความล่าช้าที่มองเห็นได้ในการประมวลผลโปรแกรมของ CPU

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: CPU S7-300 หนึ่งตัวสามารถใช้โมดูล CP 341 หลายตัวพร้อมกันได้หรือไม่?

ได้ โมดูล CP 341 หลายตัวสามารถติดตั้งในแร็ค S7-300 เดียวกันได้ (ขึ้นอยู่กับจำนวนสล็อตของแร็คและความจุของแหล่งจ่ายไฟ) โดยแต่ละโมดูลจะให้พอร์ตอนุกรมอิสระ CP 341 แต่ละตัวจะใช้สล็อตแร็คหนึ่งช่องและดึงพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 24V ของโมดูลและ backplane

CPU จะเข้าถึง CP 341 แต่ละตัวอย่างอิสระโดยใช้ instance ของ P_SEND / P_RCV function block แยกกัน โดยการระบุที่อยู่จะแยกแยะว่าการแลกเปลี่ยนข้อมูลนั้นมีเป้าหมายที่ CP ใด

สิ่งนี้ทำให้ S7-300 สามารถรักษาลิงก์อนุกรมอิสระหลายลิงก์พร้อมกันได้ — หนึ่งสำหรับเครื่องอ่านบาร์โค้ด, หนึ่งสำหรับมิเตอร์วัดพลังงาน Modbus RTU, หนึ่งสำหรับเครื่องพิมพ์แบบอนุกรม — โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม

คำถามที่ 2: ความแตกต่างระหว่างโหมด RS422 และ RS485 คืออะไร และเลือกโหมดอย่างไร?

RS422 เป็นอินเทอร์เฟซแบบ differential สี่สาย full-duplex — คู่สายส่งและรับแยกกัน ทำให้สามารถสื่อสารแบบสองทิศทางพร้อมกันได้ รองรับการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดได้ถึง 1200 เมตร และรองรับโปรโตคอล 3964(R) และ RK512

RS485 เป็นอินเทอร์เฟซแบบ differential สองสาย half-duplex — บัสคู่ที่สลับระหว่างการส่งและการรับ

รองรับการกำหนดค่าแบบ multi-drop (อุปกรณ์หลายตัวบนเซกเมนต์บัสเดียว) และ Modbus RTU แต่ไม่สามารถใช้ 3964(R) หรือ RK512 ได้ 

โหมดจะถูกเลือกในการตั้งค่า CP 341 ใน STEP 7 — การเดินสายคอนเนคเตอร์ Sub-D 15 พินทางกายภาพต้องตรงกับโหมดที่เลือก (สี่สายสำหรับ RS422, สองสายสำหรับ RS485)

คำถามที่ 3: เอกสารข้อมูลระบุอัตราการส่งข้อมูลสูงสุด 115.2 kbit/s ไดรเวอร์ Modbus RTU รองรับความเร็วนี้หรือไม่?

Modbus RTU สามารถทำงานที่ baud rate มาตรฐานใดก็ได้ที่ CP 341 รองรับ รวมถึง 115.2 kbit/s อย่างไรก็ตาม ความเร็วบัสจริงของ Modbus RTU มักถูกจำกัดโดยความสามารถของอุปกรณ์บนบัส — อุปกรณ์ภาคสนาม Modbus จำนวนมาก (มิเตอร์วัดพลังงาน, VFD รุ่นเก่า, เครื่องมือวัดรุ่นเก่า) รองรับเพียงสูงสุด 19.2 หรือ 38.4 kbit/s

การตั้งค่า CP 341 ต้องตั้งค่าเป็น baud rate ที่อุปกรณ์ทั้งหมดบนบัส RS485 รองรับ 

สำหรับเครือข่าย multi-drop RS485 ควรเลือก baud rate ต่ำสุดที่อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั้งหมดรองรับ

คำถามที่ 4: CP 341 รวมไดรเวอร์ Modbus ไว้ในแพ็คเกจมาตรฐานหรือไม่ หรือต้องซื้อแยกต่างหาก?

การจัดส่งมาตรฐานของ 6ES7341-1CH02-0AE0 รวมถึงซีดีแพ็คเกจการตั้งค่า และไดรเวอร์ ASCII, 3964(R), และ RK512 ในตัว

Modbus RTU ไม่รวมอยู่ด้วย — ต้องซื้อซอฟต์แวร์ไดรเวอร์ที่โหลดได้แยกต่างหาก: หมายเลขแคตตาล็อก 6ES7870-1AA01-0YA0 สำหรับ Modbus Master (RTU) และ 6ES7870-1AB01-0YA0 สำหรับ Modbus Slave (RTU) 

ไดรเวอร์ Modbus เหล่านี้จะถูกโหลดไปยัง CP 341 จาก STEP 7 เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์

ทั้ง Modbus และไดรเวอร์มาตรฐานสามารถอยู่ร่วมกันบน CP 341 เดียวกันได้ — แต่จะมีโปรโตคอลที่ใช้งานได้เพียงโปรโตคอลเดียวในแต่ละเซสชันการสื่อสาร

คำถามที่ 5: CP 341 ถูกเลิกผลิตแล้ว ทางเลือกปัจจุบันของ Siemens สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรม RS485 บน S7-300 คืออะไร?

Siemens ได้เลิกผลิตซีรีส์ CP 341 แล้ว สำหรับแพลตฟอร์ม SIMATIC S7-300 ในปัจจุบัน การสื่อสารแบบอนุกรมมักจะจัดการโดย CM PtP RS422/485 (โมดูลสื่อสาร SIMATIC ET 200M) เมื่อทำงานในการกำหนดค่าแบบกระจาย

สำหรับการออกแบบเครื่องจักรใหม่ Siemens แนะนำให้ย้ายไปยังตระกูล S7-1500 พร้อมโมดูลสื่อสาร CM PtP (เช่น 6ES7541-1AB00-0AB0) ซึ่งให้การสื่อสารแบบอนุกรม RS422/RS485 พร้อม CM PtP function blocks ใน TIA Portal

สำหรับการบำรุงรักษาการติดตั้ง CP 341 ของ S7-300 ที่มีอยู่ โมดูลยังคงมีจำหน่ายผ่านตลาดสินค้ามือสองอุตสาหกรรม และบริการของ Siemens ยังคงสนับสนุน CP 341 ภายในวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ S7-300