串口通信模块的信息与使用

1. 串行通讯模块基本信息介绍

CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模块是西门子S7-300/400系列PLC中的串行通讯模块，这些模块具有1个或2个（CP441-2）串行通讯接口（RS232C、20mA-TTY或RS485/422）。您可以使用这些通讯模块实现S7-300/400系统与其他串行通讯设备的数据交换，例如打印机、扫描仪、智能仪表、第三方MODBUS主从站、Data Highway、变频器，USS站等。

1.1 产品订货信息

下表给出了常用串行通讯模块以及相关产品的订货信息：

产品名称	订货号	备注
通信模块
S7-200 CPU	参考S7-200样本或手册	S7-200
CM 1241-RS232	6ES7 241-1AH30-0XB0	S7-1200
CM 1241-RS485	6ES7 241-1CH30-0XB0
CPU313C-2PtP	6ES7 313-6BF03-0AB0	S7-300 CPU
CPU314C-2PtP	6ES7 314-6BG03-0AB0
CP340-RS232C	6ES7 340-1AH02-0AE0	S7-300 CP
CP340-20mA-TTY	6ES7 340-1BH02-0AE0
CP340-RS422/485	6ES7 340-1CH02-0AE0
CP341-RS232C	6ES7 341-1AH02-0AE0
CP341-20mA-TTY	6ES7 341-1BH02-0AE0
CP341-RS422/485	6ES7 341-1CH02-0AE0
CP440	6ES7 440-1CS00-0YE0	S7-400
CP441-1	6ES7 441-1AA04-0AE0
CP441-2	6ES7 441-2AA04-0AE0
CP441-2 RS232C接口子模块	6ES7 963-1AA00-0AA0
CP441-2 20mA TTY接口子模块	6ES7 963-2AA00-0AA0
CP441-2 RS422/485接口子模块	6ES7 963-3AA00-0AA0
ET200S ISI 3964/ASCII	6ES7 138-4DF01-0AB0	ET200S
ET200S ISI MODBUS/USS	6ES7 138-4DF11-0AB0
连接电缆
RS232C 接口 5m	6ES7 902-1AB00-0AA0	9针D型孔接头
RS232C 接口 10m	6ES7 902-1AC00-0AA0
RS232C 接口 15m	6ES7 902-1AD00-0AA0
20mA-TTY 接口 5m	6ES7 902-2AB00-0AA0	9针D型针接头
20mA-TTY 接口 10m	6ES7 902-2AC00-0AA0
20mA-TTY 接口 50m	6ES7 902-2AG00-0AA0
RS422/485 接口 5m	6ES7 902-3AB00-0AA0	15针D型针接头
RS422/485 接口 10m	6ES7 902-3AC00-0AA0
RS422/485 接口 50m	6ES7 902-3AG00-0AA0
加载驱动协议
MODBUS 主站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AA01-0YA0	包括软件、手册光盘
MODBUS 主站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AA01-0YA1	不包括软件、手册光盘
MODBUS 从站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AB01-0YA0	包括软件、手册光盘
MODBUS 从站硬件狗Dongle	6ES7 870-1AB01-0YA1	不包括软件、手册光盘

表1 串口通讯模块以及相关产品的订货信息

说明：1、当您要实现MODBUS或Data Highway通讯时，需要在CP341/CP441-2模块上插入相应协议的硬件狗，这里我们所提到的硬件狗、Dongle、协议驱动或Loadable driver指的是同一个东西，如下图：

图1

2、MODBUS 是单主站结构的串行通信协议，系统中只能够有一个MODBUS主站，并且只能够实现主站和从站的数据交换，从站之间不能进行数据交换。

3、一般来讲，RS232C接口的通讯最大距离为15m，20mA-TTY接口的通讯最大距离为100m（主动模式）/ 1000m（被动模式），RS422/485接口的通讯最大距离位1200m。

4、Serial CPs模块可以同时与多台串行通讯设备进行通讯，如同时连接多个变频器、多个智能仪表等，如果您采用ASCII 通讯方式，需要人为地定义数据帧格式，可以在发送的数据包中包括站号、数据区、读写指令等信息，供Serial CPs 模块所连接的从站设备鉴别数据包是发给哪个站的，以及该数据包是对那个数据区进行的读或写。

5、串行通讯模板只有RS232C、20mA-TTY或RS485/422 三种电气接口类型，如果您想实现串口的光纤通讯，只能在电子市场上购买第三方制造的电气与光缆的转换设备，西门子不提供该类设备。

1.2 常用文档的下载链接

您可通过以下步骤获取您所需的文档：
－请登陆网站：http://www.ad.siemens.com.cn/Service/
－在页面左侧列表中点击链接：产品支持
－在新窗口右上角的搜索栏中输入“<关键字>”，并搜索
－搜索结束后在窗口右侧列表中点击“只搜索手册/操作指南、只搜索证书、只搜索证
书、只搜索FAQ常问问题只搜索更新信息”
－最后列表中名为“<文档名称>”的条目即为您所需的文档。

常用文档的下载链接如下，您可以直接登陆如下网址下载相关资料：
S7-200可编程控制器系统手册：1109582
SIMATIC S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x：技术规格：12996906
CP340 使用手册：1137332
CP341使用手册：1117397
CP440使用手册：2042641
CP441使用手册：1137419
ET200S串行接口模块手册：9260793
MODBUS RTU主站手册：1220184
MODBUS RTU从站手册：1218007
CP 340 PtP 打印功能手册：16527390
CP341 Loadable Modbus ASCII driver (Master)
25362836
Manual for CP341 Loadable Modbus ASCII Slave Driver
25380100
SIMATIC Data Highway (DF1) 参考手册 : 1218110
关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册，或登录下载中心网站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ， 搜索下载如下文档：

文档编号	文档中文标题
A0081	CP340/341/440/441 通讯及编程
A0336	CP341 MODBUS RTU多站点轮询
A0384	S7-300 CP341作主S7-200作从的MODBUS通信
A0123	ET200S MODBUS/USS 模板使用指南
A0413	如何通过MODBUS协议实现 S7-1200与S7-200通讯
A0440	CP340 CP341基于ASCII驱动协议的多站点轮询
F0426	串行通信模块常见问题集

表2 串行通信应用文档列表

常用的驱动软件下载链接如下，您可以直接登陆如下网址下载相关软件：
PTP协议软件包：SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1+SP11下载链接：27013524
MODBUS主站驱动：27774018
MODBUS从站驱动：27774276
MODBUS ASCII驱动：25356060
ET200S 1SI 串行接口模块的功能块、样例和用户手册：
25358470
可装载驱动CP PtP Data Highway DF1 V1.0.1：
8715118
 

2、CP340/CP341调试步骤

在您的计算机上首先安装 STEP7 软件和 CP340/CP341 模块的软件驱动程序（SIMATIC S7-CP PtP Param V5.1），模块驱动程序包括：对 CP340/CP341 进行参数化的组态界面（在 STEP7 的硬件组态界面下可以打开）、用于串行通讯的功能块以及模块不同应用方式的例子程序。光盘上模块手册的附录B中说明了 CP 模板通讯口的针脚定义。
下面简要描述了 CP340/CP341 应用 ASCII 或 MODBUS 协议的调试过程，详细的模块使用请参考相应模块的手册或参考下载中心应用文档，参见本文“1.2 常见文档的下载链接”下载相关资料。

2.1模块参数化

在硬件组态窗口中双击 CP 模板，打开 CP 模板的属性窗口，请记录下模板的硬件地址，在编写通讯程序时，你需要该地址参数。

图 2

点击属性窗口上的 Parameters 按钮，选择你所要使用的通讯协议，这里我们选用 ASCII 协议，双击信封图标。

图 3

弹出 ASCII 协议通讯参数设置窗口，这里我们使用默认值：9600 bit/s，8 data bits，1 stop bit，even parity。对您的硬件组态存盘编译，下载硬件组态，如果此时SF灯亮，请将通讯电缆与另一个通讯伙伴进行连接后，SF灯熄灭，说明硬件组态正确。

2.2 编写通讯程序

在安装完 CP341的驱动程序，MODBUS 主站软件，MODBUS 从站软件等 3 个软件后，你可以在目录….\Siemens\STEP7\Examples 当中找到关于 CP341 的串口通讯和 MODBUS 通讯的例子程序，通过在 STEP7 软件的 SIMATIC Manager 下打开例子程序。

图 4

你可以使用 CP341 串口例子程序中 3964(R) 站 中的程序块实现 ASCII 通讯协议。打开 CPU 站下的 Blocks 文件夹，复制所有的程序块（除了 system data）到你的项目当中，只要作一些简单的参数修改，就可以实现相应的通讯了，如果你的 CP340/CP341 的硬件地址与例子程序当中的不同，那么你应当修改相应程序块 LADDR 参数，并与 CP340/CP341 模块实际的硬件组态地址值相同。修改后，下载程序块，将 CPU 切换至运行状态，CP340/CP341 开始循环发送数据，您可与看到 “TxD”灯闪烁。
调用 FB7/FB8 (CP341) 或 FB2/FB3 (CP340) 实现模块的字符收发功能：

图 5

下图显示了调用 FB7/FB8 实现通讯功能，在线监视的状态：

图 6

注意这里一定要将 M20.0 和 M30.0 使能位置为TRUE，同时在您的程序中插入接收数据区 DB1 和发送数据区 DB2 。
调试CP340/CP341 的一个基本方法是采用 PC 机上的串口通讯调试软件。Windows 系统自带的超级终端 ( Hyper Terminal ) 软件是一个非常方便的串口调试工具。用电缆将CP340/CP341 的通讯口和 PC 机的 Com 口（RS232C）连接起来，如果你采用的是 RS485/422 或 20mA-TYY 接口的模块，那还需在中间加一个 RS485??RS232 或20mA-TYY ??RS232 信号转换器，打开超级终端的路径如下图：

图 7

您打开超级终端软件后，定义连接的名称，确定通讯端口以及串口通讯的属性（波特率、数据位个数、校验类型、流控类型等），界面如下列图：

图 8

这里请您注意，如果您是用的是其他COM口，请根据实际连接的COM口进行选择，波特率、数据位，奇偶校验位，停止位，流控要与CP340/CP341组态时设定的值一致，起始位为1位，停止位可设定为1/2位，但必须是1，不能修改。

2.3 MODBUS 从站调试
首先需要在CP模块上插入MODBUS 从站Dongle，然后安装MODBUS 从站驱动软件包，您可以在上面的下载路径中获得，安装完软件包后，在您的项目中组态MODBUS从站，双击CP341模块，在模块的属性窗口中点击Parameter按钮，选择MODBUS从站协议：

图 9

将您的PC和PLC连接起来，PLC上电，点击Load Drivers图标，弹出装载驱动窗口。

图 10

点击Load Drivers按钮，完成从站驱动安装过程，进行MODBUS 驱动装载的时候，PLC必须处于STOP状态。在点击信封图标，打开MODBUS 从站参数窗口。

图 11

默认从站地址222，然后在设定MODBUS从站的Function Code地址与PLC中M、I、Q等地址的对应关系。

图 12

以上所设定的参数含义是MODBUS主站读从站的前256个位（00001-00256）对应S7300站中MB0-MB31中的数据，主站读从站第257个到512个位对应QB0-QB31。
> Function Code 01,05,15 对应M，Q，T，C等数据区，可读可写，具体的字节范围由您在MODBUS 从站组态时设定。
> Function Code 02对应M，I数据区，只读,具体的字节范围由您在MODBUS 从站组态时设定。
> Function Code 03,06,16 对应DB区，可读可写，在MODBUS 从站组态时设定对应的DB块。
> Function Code 04 对应DB区，只读，在MODBUS 从站组态时设定对应的DB块。
在STEP7的SIMATIC Manager中打开MODBUS 从站例子程序，将例子程序当中的所有程序块复制到您的项目当中，修改OB1当中的Network1里的LADDR参数，与您模块的实际硬件地址相同，将blocks文件夹下载到PLC当中，CPU运行，对M180.0和M180.5置位，就可以在MODBUS 主站上得到数据了，这里您需要注意S7 PLC与MODBUS 主站之间的数据地址对应关系，MODBUS从站手册中包括了相关信息，通过上面的下载路径，您可以下载到该手册。
WinCC 作为MODBUS 主站，进行浮点数读取时，Tag的类型应当选为浮点数32位，注意地址偏移为 32的整数倍＋1（即33、65、97），如果采用选用Input Bits/Output Bits方式读写（Function Code 01,02），在PLC当中应当将一个字的高低8位进行对调。如果选用Input Words/Output Words方式读写（Function Code 03,04），在PLC当中将一个双字的高低16位进行对调，S7200 MODBUS 程序块的浮点数处理存在误差，大致在0.5%左右。

2.4 MODBUS 主站调试
首先需要在CP模块上插入MODBUS主站Dongle，然后安装MODBUS 主站软件包，您可以在上面的下载路径中获得，安装完软件包后，MODBUS主站驱动的装载过程与从站相同。
在STEP7的SIMATIC Manager中打开MODBUS主站例子程序，将例子程序当中的所有程序块复制到您的项目当中，DB42是MODBUS 发送到到从站的数据区，该DB区第一个字节位从站的站地址，第二个字节为Function Code值，代表指令的读写功能和数据区，第三个字节和第四个字节所组成的整数代表所读数据区的地址偏移量，第五个字节和第六个字节所组成的整数代表总共要读写多少位数据，注意该数值必须在1－2040范围内，否则发送
指令不执行。下图说明了DB42前几个字节所代表的含义。

图 13

第一个字节说明从站站号为5，第二个字节说明Function Code为1，第三个字节和第四个字节中的字说明读从站地址偏移40位（5个字节）的数据区，第五个字节和第六个字节中的整数说明读取16位的数据，即一个整数。这些信息您可以在MODBUS 主站手册的第五章中获取，通过上面的下载路径，您可以下载到该手册。
 

3、Serail CPs 常见问题查看链接

3.1 Serial CPs -- 产品信息 -- 技术数据

本主题包括如下几方面内容：
> 哪些模块支持软冗余？
> S7-300 / S7-400 的CP可以支持哪些点对点的通讯协议，从哪里可以获得更多详细信息？
> CP340-功能
> 通信模版 CP 340 / CP 341 / CP 440 / CP 441 的 RS 485/X.27 接口电平是如何定义的？
> CP441 功能
> CP341功能
> 适于S7-400 PtP通信的可能的波特率
> 可集中插入的 CP 340 的最大数量
> CP 341 根据所用接口可以支持的传输速率

链接如下：23035635

3.2 Serial CPs -- 产品信息 -- 系统描述 (协议)

本主题包括如下几方面内容：
> S7-300/400 CPU 和通信处理器 (CP) 支持哪些连接/协议？
> CP441-1 和 CP441-2 间的区别在哪里？
> Which Details does Technical Support need regarding Inquiries on SIMATIC for S5 / S7 Point to Point communication
> RK512协议提供怎样的特殊特点、属性及优点？
> Data Highway 协议有哪些属性，优势和特点?
> ASCII 协议有什么属性，优点以及特殊性能？
> 3964 (R) 具有哪些属性、优点和特殊性能？
> Modbus 协议的属性，优点及特点?

链接如下：27072372

3.3 Serial CPs -- 安装和参数化硬件 -- 初始化和参数化模块

本主题包括如下几方面内容：
> 加载系统数据时出现的错误消息窗口
> CP 441: Timeout during load process
> 为了在使用 ET200S 1SI 模块时可以与多个从站通信，需要对例子程序“USS Protocol”做哪些修改？
> 在 PROFIBUS DP，PROFINET IO 网络中或使用 IE/PB link 时哪些硬件/接口可以支持使用 PtP 通信模块 CP340、CP341 以及 ET 200S 1SI 模块？
> 哪些CPU可以更改CP340和CP341模块的逻辑地址？

链接如下：24484086

3.4 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 建立 RK-512 / 3964R 连接

本主题包括如下几方面内容：
> 在通过RK512与S7有链接的情况下，SFB12 (BSEND)和SFB13 (BRCV)上的参数 R_ID
> 点到点互连S7-400 / CP 441
> 使用 3964(R) 和 RK512协议的4 线模式
> 协议 3964(R)和RK 512 之间的区别？
> 在 S7 和 S5 或者第三方设备之间使用 RK512 通信时应该注意什么？
> 对一个用CP340 和 3964R协议的点到点连接进行参数化和编程
> 当应用 RK512 协议与 S5 或其它系统连接时如何设置 SFB12 (B-SEND) 的 R-ID 参数？

链接如下：24415918

3.5 Serial CPs -- 安装和参数化硬件 -- 加载驱动程序

本主题包括如下几方面内容：
> 从V3.0版起，Modbus驱动提供了哪些新功能？
> 与SIMATIC S7-318 CPU一起使用的CP341中的传输时间是多大？
> 当Modbus S7-300 CP341为从站时，编程其通信块时应注意些什么？
> 如何下载一个像“Modbus Master(RTU)” 这样的加载驱动程序到 CP341 模块中，使它通过一个 ET 200M 模块连接一套 S7-400 H 系列的 PLC？
> 可为CP 341和CP 441-2的通信处理器装载哪些驱动？

链接如下：21956444

3.6 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 设置打印机协议

本主题包括如下几方面内容：
> 配置"CP 340 RS232C"打印工作应注意什么
> 通过串行接口输出字符串

链接如下：24417010

3.7 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 使用“ASCII”协议建立连接

本主题包括如下几方面内容：
> End-of-text characters with CP441
> Terminal on CP
> S7-300/400通讯模块ASCII驱动的数据传送
> CP340/CP341/CP 441字符串的传送

链接如下：24433579

3.8 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 使用“MODBUS”协议建立连接

本主题包括如下几方面内容：
> 没有和 CPU 建立在线连接的时候，如何保存可装载驱动程序的 CP341 组态信息？
> Mode bus link with interface modules RS 232C, TTY, X27 (RS 422/485)

链接如下：24433023
 

3.9 Serial CPs -- 安装和参数化硬件 -- 组件连接和配线

本主题包括如下几方面内容：
> 如何通过 TTY(20mA) 接口实现 CP 340， CP 341 或者 CP 441 与通信伙伴之间的连接？
> 如何通过 RS 232 C 接口将 CP 340, CP 341 或 CP 441 连接至通信伙伴？
> 如何通过 RS 422/485 接口（X27 接口）实现 CP 340，CP 341，CP440 或者 CP 441 与通信伙伴之间的连接?
> 与 PC/PG 的 9 针 COM2 接口相比，通信模块 CP340， CP341 以及 CP441 的 RS232C 接口管脚是怎样定义的？
> 其它厂商的 RS 422/485 接口管脚名称是怎样与西门子RS422/485 接口相对应的？

链接如下：23411751

3.10 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 使用“Data Highway”协议建立连接
本主题内容包括：使用可装载驱动的Allen Bradley Data Highway协议时，如何设置发送任务的数据结构，以及哪种数据结构可以进行报文接收？
链接如下：24518926

3.11 Serial CPs -- 产品信息 -- 订货数据和目录信息

本主题包括如下几方面内容：
> CP 341 / CP 441-2 的MODBUS软件许可证？
> CP 341-RS 232C 用的 RS 232C 接口的连接线

链接如下：23034542

3.12 Serial CPs -- 通信组态和编程 -- 组态连接

本主题包括如下几方面内容：
> 通过CP 441-1或CP441-2组态一个连接
> What does "communications direction" mean when parameterizing the CP 441?
> FB2 (P_RCV) Version 1.2 for CP340

链接如下：23609336

3.13 Serial CPs -- 操作和维护 -- 诊断错误

本主题包括如下几方面内容：
> BREAK recognition and display elements with the CP 441
> BREAK recognition and display elements with the CP 340
> Event no.: (1E)OEH and SFCERR variable of the instance DB with the value 8723H
> CP341中的“断开”识别和显示单元
> CP441 (6ES7 441-1AA03-0AE0, 6ES7 441-2AA03-0AE0) 固件更新，使用参数化软件CP PtP Param V5.1.4