工业串口通信之西门子CP340/341串口模块

        昨天有几个小伙伴向我反馈了《工业串口通信之有话好好说》的读后感，感谢大家的支持哦，我们也将继续分享工业智能控制领域的技术和经验。细心的你也许已经发现，这里的文章都是分系列的，由浅入深，循序渐进。就"工业串口通信"这个系列而言，其实真正写起来的时候，我感觉要写的东西还挺多。这不，关于PLC的串口模块我就打算分三篇文章来介绍，第一篇文章介绍西门子 S7-300/400系列的CP340/CP341模块，第二篇介绍分布式系统中 ET200S 的1 SI模块，第三篇文章介绍中小规模的PLC S7-1200系列的串口模块CM1241。有没有感觉到工控技术像中华武术一样博大精深？不管你有没有这种感觉，我反正是有这种感觉。。。

        好了，不扯了，开始介绍CP340/CP341啦。

   CP是Communication processor的缩写，中文翻译为通信处理器。西门子PLC有很多CP模块，包括串行通信的、以太网通信的等等，不同类型的模块用数字进行区分。CP340/341都属于串行通信（serail communication），CP343用于以太网通信。今天这篇文章我们着重介绍CP340，然后介绍下CP341与CP340有什么区别。

    在CP340家族中，西门子又根据总线标准（电气接口）的不同，分成三种产品。CP340-RS232(C)；CP340-20mA-TTY；CP340-RS422/485；三种产品的订货号如下图：

    RS232\RS422\RS485这三种电气接口标准我们在前面已经介绍过了，这里我们想简单介绍下20mA-TTY这种接口。20mA-TTY接口包含了2种接口类型：1）20mA 电流环接口；2）TTY接口；

    第一种20mA电流环接口：该接口是美国电子工业协会（EIA）未正式颁布的一种串行通信接口标准（未正式颁布使用都挺广泛，厉害了EIA），与各种现代数字通信方式不同，该标准使用模拟量电流信号进行通信，由于不需要复杂的编码、解码工作，使得通信变得很简单；另外由于电流环与生俱来的抗干扰能力，在噪声环境复杂的工业现场具有很高的可靠性。

    20mA电流环用4mA表示零信号，用20mA表示满量程信号，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。具体信息请看下面的表格：

第二种TTY接口：也是一种电流环，但是它用电流的有无来表示数字量的0和1，电流的大小约等于20mA（即20mA表示逻辑1,0mA表示逻辑0）。TTY可以理解为一种数字量的电流环。TTY由于没有国际标准，各厂家的TTY不一定通用。

CP340-20mA-TTY的外观如下图：

CP340-20mA-TTY的9针串口的定义如下：

   再来看看常用的RS232电气标准。

   CP340-RS232C使用标准的9针D型公头连接器，支持标准的RS232电气信号，所有的引脚均与电源隔离。

    CP340-RS232的外观如下：

下图是CP340前面板打开的示意图：

    该模块有三个LED灯，SF(Sysem Faults)为"系统故障"灯，点亮时为红色，表示有系统错误；TxD(Transmit Data)为"发送数据"灯，点亮时为绿色，表示正在发送数据；RxD(Receive Data)为"接收数据"灯，点亮时为绿色，表示正在接收数据。

    CP340需要通过总线连接器与背板总线相连接，以获取电压和与CPU进行通信。总线连接器如下图：

    CP340所有的模块（RS232\RS422\RS485\20mA-TTY）均支持ASCII协议，3964(R)协议和打印机协议（专门向打印机输出串行数据），下面我们来说说CP340的硬件组态及软件编程。

    打开“博途V13”在“硬件目录(hardware catalog)”中选择“通信模块(communication modules)”-“点对点”(point-to-point)，找到CP340模块，根据你的需要选择相应电气接口的模块，如下图：

在示例程序中，我们组态了三种通信模块，选择任何一个模块，在其下方的属性框中，可以选择不同的协议(Protocol)：

如果你选择ASCII协议的话，需要对传输速率，数据位，停止位，奇偶校验等参数进行配置。

PLC软件编程：

1）发送数据：在“指令框(Instructions)”中找到"通信处理器(communication processor)"-"PtP link:CP340"，选择"P_Send(Send data)"

编程界面STL语言的显示如下：

这里包含了输入参数和输出参数，我们来详细介绍下各个参数的含义：

1.1）输入参数：

1.11）REQ：请求发送数据（上升沿）；

1.12）R：取消发送数据的请求，锁闭发送功能；

1.13）LADDR：CP340的地址，需要跟硬件组态相一致；

1.14）DB_NO：数据块号，不能为0；

1.15）DBB_NO：数据块字节号，范围从0到8190；

1.16）LEN：发送的数据长度，以字节为单位，范围从1到1024；

1.2）输出参数：

1.21）DONE：传输完成且没有错误（STATUS==16#00）

1.22）ERROR：传输未完成，有错误发送，错误信息存放在STATUS参数中；

1.23）STATUS：状态值，若ERROR==1，STATUS包含错误的代码；

2）接收数据：

接收数据使用功能块"P_RCV"，如下图：

同样的我们介绍下功能块的输入和输出参数：

2.1）输入参数

2.11）EN_R：使能数据读取功能；

2.12）R：取消数据读取；

2.13）LADDR：CP340的地址，需要跟硬件组态相一致；

2.14）DB_NO：数据块号，不能为0；

2.15）DBB_NO：数据块字节号，范围从0到8190；

2.2）输出参数：

2.2.1）NDR：读取到新数据且没有错误；

2.2.2）ERROR：读取工作未完成，有错误发送，错误号存在STATUS中；

2.2.3）LEN：读取到的数据的长度，以字节为单位，范围从1到1024；

2.23）STATUS：状态值，若ERROR==1，STATUS包含错误的代码；

发送和读取过程中的错误代码（部分）如下图：

    到这里，我们已经把CP340的模块的分类，硬件的组态和软件的编程都给大家介绍完毕了，接下来我们用对比的方法简单介绍下CP341。

    可以说CP340是S7-300/400系列PLC串行通信的比较经济的解决方案，它能够满足工业环境中比较简单的串行通信的需求，也相对便宜（大约人民币2600元左右）；但是它的速度比较慢，最大波特率为9600baud，而且不支持Modbus协议；

    CP341是CP340的升级版，它除了支持CP340的三种通信协议(ASCII,9364R,printer)外，还支持Modbus和RK512，支持的最大波特率为115200 baud。当然，价格也相对贵一些（大约人民币3600元左右）。

    西门子同样根据串行电气接口的不同，把CP341分成三种类型，其订货号如下图：

    关于接线、硬件组态和软件编程，CP341和CP340是类似的，可以参考上述对CP340介绍的方法。

    好啦，今天我们就先聊到这里了，希望读过这篇文章后你能有很多的收获。下一篇文章我们将介绍ET200S的串行模块 1SI，不见不散哦。

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