پردازنده ارتباطات سیماتیک 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO

زیمنس 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — پردازنده ارتباطات سریال RS422/485، 0.3–115.2 کیلوبیت بر ثانیه، ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU، 15 پین Sub-D، شامل CD پیکربندی

مرور کلی

زیمنس 6ES7341-1CH02-0AE0 ، CP 341 با رابط RS422/485 است — ماژول ارتباطات سریال که یک پورت سریال صنعتی اختصاصی را به PLC SIMATIC S7-300 اضافه می‌کند.

CP 341 راه‌حل استاندارد برای نیازهای ارتباط سریال S7-300 بود که رابط MPI/PROFIBUS خود CPU قادر به رسیدگی به آن نبود: اتصال به یک ترمینال توزین که Modbus RTU صحبت می‌کند، تبادل داده با یک اسکنر بارکد از طریق RS485، کنترل یک چاپگر سریال برای ثبت تولید، یا ارتباط با یک درایو تقویت‌کننده قدیمی که قبل از پروتکل‌های فیلدباس وجود داشته است.

ضرورت عملی که CP 341 به آن می‌پردازد این است که اکثر محیط‌های صنعتی ترکیبی از فناوری‌های ارتباطی را در خود جای داده‌اند. دستگاه‌های مدرن PROFIBUS DP و PROFINET به تمیزی به رابط‌های بومی S7-300 متصل می‌شوند.

اما همه چیز در یک کارخانه مدرن نیست — و حتی در نصب‌های جدید، بسیاری از دستگاه‌های میدانی (خواننده‌های بارکد، ترازو، چاپگرهای برچسب، سیستم‌های توزین، کنترل‌کننده‌های دما، کنتورهای انرژی) از طریق RS485 Modbus RTU یا سریال ساده ASCII، نه PROFIBUS یا اترنت ارتباط برقرار می‌کنند.

برای هر یک از این دستگاه‌ها که نیاز به تبادل داده با S7-300 دارد، CP 341 رابط الکتریکی و پردازش پروتکل را فراهم می‌کند — پردازش ارتباط سریال را از CPU تخلیه می‌کند تا تبادل داده سریال زمان اسکن CPU را اشغال نکند.

رابط فیزیکی RS422/RS485 (X.27) از هر دو حالت تمام دوبلکس (RS422، چهار سیم: جفت‌های ارسال و دریافت جداگانه) و نیمه دوبلکس (RS485، دو سیم: جفت ارسال/دریافت مشترک) پشتیبانی می‌کند.

تمام دوبلکس RS422 برای اتصالات نقطه به نقطه استفاده می‌شود که در آن حداکثر طول کابل و مزایای ایمنی نویز انتقال چهار سیم دیفرانسیلی مورد نیاز است و پروتکل‌های 3964(R) و RK512 قابل اجرا هستند.

نیمه دوبلکس RS485 از پیکربندی‌های باس چند قطره‌ای پشتیبانی می‌کند — اتصال CP 341 S7-300 به عنوان یک گره در میان چندین دستگاه که همان باس دو سیم را به اشتراک می‌گذارند — که توپولوژی مورد نیاز برای شبکه‌های Modbus RTU و پیکربندی‌های ASCII چند دستگاهی است.

مشخصات کلیدی

مجموعه پروتکل — چهار حالت ارتباطی

ASCII ، ساده‌ترین پروتکل است — CP 341 رشته‌های کاراکتر ASCII را با کاراکترهای شروع/توقف قابل تنظیم، طول داده و برابری ارسال و دریافت می‌کند.

حالت ASCII برای دستگاه‌هایی که با متن قابل خواندن توسط انسان ارتباط برقرار می‌کنند مناسب است: خواننده‌های بارکد که رشته‌های کد اسکن شده را خروجی می‌دهند، ترمینال‌های وزن که مقادیر فرمت شده ASCII را منتقل می‌کنند، چاپگرهای سریال، و هر دستگاهی که از پروتکل ساده مبتنی بر متن استفاده می‌کند. 

ASCII با اتصالات RS422 و RS485 و در کل محدوده سرعت 0.3–115.2 کیلوبیت بر ثانیه کار می‌کند.

3964(R) (فقط در RS422) یک پروتکل نقطه به نقطه است که برای ارتباط PLC به PLC و PLC به دستگاه جانبی طراحی شده است.

این پروتکل انتقال بلوکی با هدر، تأیید پایان متن و تشخیص خطا را به یک لینک سریال اضافه می‌کند و تبادل داده قابل اعتماد و ساختاریافته بین دو نقطه پایانی را فراهم می‌کند. 3964(R) پروتکلی است که توسط اتصال نقطه به نقطه SIMATIC S5 تاریخی استفاده می‌شود و برای ارتباط با تجهیزات قدیمی زیمنس همچنان مرتبط است.

RK 512 (فقط در RS422) یک پروتکل درخواست-پاسخ است که از خواندن و نوشتن مناطق داده در یک دستگاه SIMATIC S5 یا سازگار از راه دور پشتیبانی می‌کند.

این پروتکل به عنوان یک لایه بالاتر از 3964(R) عمل می‌کند و دسترسی نگاشت شده به حافظه را فراهم می‌کند — برنامه CPU S7-300 با استفاده از درخواست‌های سرویس RK 512 به آدرس‌های داده خاصی در دستگاه از راه دور می‌خواند یا می‌نویسد.

این پروتکل لینک سریال CP 341 را به مدل تبادل داده قدیمی S5 متصل می‌کند.

Modbus RTU یک درایور داخلی در سفت‌افزار CP 341 نیست — نیاز به بارگذاری یک درایور اصلی Modbus (6ES7870-1AA01-0YA0) یا درایور جانبی Modbus (6ES7870-1AB01-0YA0) جداگانه بر روی CP 341 دارد.

پس از بارگذاری، درایور Modbus چارچوب‌بندی، زمان‌بندی و پیاده‌سازی کد تابع Modbus RTU را مدیریت می‌کند، در حالی که برنامه CPU S7-300 از طریق رابط حافظه مشترک CP 341 با استفاده از بلوک‌های تابع STEP 7 داده‌ها را تبادل می‌کند.

Modbus RTU بر روی RS485 پروتکل غالب برای کنتورهای انرژی، VFDهای بسیاری از تولیدکنندگان، کنترل‌کننده‌های دما و ابزارهای صنعتی است — درایور Modbus CP 341 را بدون نیاز به سخت‌افزار اضافی به یک اصلی یا جانبی Modbus توانا تبدیل می‌کند.

ادغام با برنامه S7-300 — P_SEND و P_RCV

از دیدگاه برنامه CPU S7-300، CP 341 از طریق دو بلوک تابع استاندارد از کتابخانه ارتباط نقطه به نقطه SIMATIC قابل دسترسی است: P_SEND (ارسال یک بافر داده از طریق پورت سریال) و P_RCV (دریافت داده از پورت سریال به یک بافر داده).

این بلوک‌ها از برنامه نردبانی یا متن ساختاریافته CPU فراخوانی می‌شوند و منبع/مقصد داده، طول داده و پارامترهای ارتباطی را مشخص می‌کنند.

برنامه CPU داده‌ها را در یک بافر ارسال در بلوک‌های داده S7-300 می‌نویسد، P_SEND را فراخوانی می‌کند، و CP 341 داده‌ها را برمی‌دارد و از طریق رابط سریال منتقل می‌کند — CPU زمان‌بندی سریال، دست‌دهی یا چارچوب‌بندی پروتکل را مدیریت نمی‌کند.

به طور مشابه، هنگامی که داده‌ها روی رابط سریال می‌رسند، CP 341 آن‌ها را بافر می‌کند و از طریق خروجی‌های وضعیت بلوک P_RCV به CPU سیگنال می‌دهد؛ CPU داده‌های دریافتی را از بافر بلوک داده خود می‌خواند. این معماری تمام پردازش سریال را از چرخه اسکن CPU تخلیه می‌کند و اطمینان می‌دهد که ارتباط سریال کند (با سرعت 9600 بیت بر ثانیه، 100 کاراکتر تقریباً 100 میلی‌ثانیه طول می‌کشد) تأخیر قابل مشاهده‌ای به اجرای برنامه CPU اضافه نمی‌کند.

سوالات متداول

س1: آیا یک CPU S7-300 می‌تواند همزمان از چندین ماژول CP 341 استفاده کند؟

بله. چندین ماژول CP 341 را می‌توان در همان رک S7-300 نصب کرد (با توجه به تعداد اسلات رک و ظرفیت منبع تغذیه)، که هر کدام یک پورت سریال مستقل را فراهم می‌کنند. هر CP 341 یک اسلات رک را اشغال می‌کند و از منبع تغذیه 24 ولت ماژول و بک‌پلین تغذیه می‌گیرد.

CPU به طور مستقل به هر CP 341 با استفاده از نمونه‌های بلوک تابع P_SEND / P_RCV جداگانه دسترسی پیدا می‌کند، با آدرس‌دهی که مشخص می‌کند کدام CP هدف تبادل داده است.

این به S7-300 اجازه می‌دهد تا به طور همزمان چندین لینک سریال مستقل را حفظ کند — یکی برای اسکنر بارکد، یکی برای کنتور انرژی Modbus RTU، یکی برای چاپگر سریال — بدون سخت‌افزار اضافی.

س2: تفاوت بین حالت‌های RS422 و RS485 چیست و چگونه حالت انتخاب می‌شود؟

RS422 یک رابط دیفرانسیلی تمام دوبلکس چهار سیم است — جفت سیم‌های ارسال و دریافت جداگانه، که امکان ارتباط دوطرفه همزمان را فراهم می‌کند. این از اتصالات نقطه به نقطه تا 1200 متر پشتیبانی می‌کند و پروتکل‌های 3964(R) و RK512 را فعال می‌کند.

RS485 یک رابط دیفرانسیلی نیمه دوبلکس دو سیم است — یک جفت باس مشترک که بین ارسال و دریافت متناوب است.

این از پیکربندی‌های چند قطره‌ای (چندین دستگاه روی یک بخش باس) و Modbus RTU پشتیبانی می‌کند، اما نمی‌تواند از 3964(R) یا RK512 استفاده کند. 

حالت در پیکربندی CP 341 در STEP 7 انتخاب می‌شود — سیم‌کشی کانکتور فیزیکی 15 پین Sub-D باید با حالت انتخاب شده مطابقت داشته باشد (چهار سیم برای RS422، دو سیم برای RS485).

س3: دیتاشیت نرخ‌های انتقال تا 115.2 کیلوبیت بر ثانیه را ذکر می‌کند. آیا درایور Modbus RTU از این سرعت پشتیبانی می‌کند؟

Modbus RTU می‌تواند با هر نرخ باود استانداردی که توسط CP 341 پشتیبانی می‌شود، از جمله 115.2 کیلوبیت بر ثانیه، کار کند. با این حال، سرعت باس عملی Modbus RTU معمولاً توسط قابلیت‌های دستگاه‌های روی باس محدود می‌شود — بسیاری از دستگاه‌های میدانی Modbus (کنتورهای انرژی، VFDهای قدیمی، ابزارهای قدیمی) فقط تا 19.2 یا 38.4 کیلوبیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند.

پیکربندی CP 341 باید روی یک نرخ باود تنظیم شود که توسط همه دستگاه‌های روی باس RS485 پشتیبانی می‌شود. 

برای شبکه‌های چند قطره‌ای RS485، باید پایین‌ترین نرخ باود مشترک پشتیبانی شده توسط همه دستگاه‌های متصل انتخاب شود.

س4: آیا CP 341 شامل درایورهای Modbus در بسته استاندارد است یا باید جداگانه خریداری شوند؟

تحویل استاندارد 6ES7341-1CH02-0AE0 شامل CD بسته پیکربندی و درایورهای داخلی ASCII، 3964(R) و RK512 است.

Modbus RTU شامل نمی‌شود — نیاز به نرم‌افزار درایور قابل بارگذاری جداگانه دارد: شماره کاتالوگ 6ES7870-1AA01-0YA0 برای Modbus Master (RTU) و 6ES7870-1AB01-0YA0 برای Modbus Slave (RTU). 

این درایورهای Modbus به عنوان بخشی از فرآیند پیکربندی سخت‌افزار از STEP 7 بر روی CP 341 بارگذاری می‌شوند.

هم Modbus و هم درایورهای استاندارد می‌توانند در یک CP 341 همزیستی داشته باشند — اما در هر جلسه ارتباطی فقط یک پروتکل فعال است.

س5: CP 341 منسوخ شده است. جایگزین فعلی زیمنس برای ارتباط سریال RS485 بر روی S7-300 چیست؟

زیمنس سری CP 341 را منسوخ کرده است. برای پلتفرم فعلی SIMATIC S7-300، ارتباط سریال معمولاً توسط ماژول ارتباطی CM PtP RS422/485 (ماژول ارتباطی SIMATIC ET 200M) هنگام کار در پیکربندی توزیع شده مدیریت می‌شود.

برای طراحی‌های جدید ماشین، زیمنس توصیه می‌کند به خانواده S7-1500 با ماژول‌های ارتباطی CM PtP (به عنوان مثال، 6ES7541-1AB00-0AB0) که ارتباط سریال RS422/RS485 را با بلوک‌های تابع CM PtP در TIA Portal ارائه می‌دهند، مهاجرت کنید.

برای نگهداری نصب‌های موجود CP 341 S7-300، ماژول از طریق بازار مازاد صنعتی در دسترس است و خدمات زیمنس همچنان از CP 341 در چرخه عمر محصول S7-300 پشتیبانی می‌کند.