西门子6ES7511-1AK02-0AB0

接线及拓扑常见问题

 RS422/485接口，按照 RS485 方式接线，是否需要外部短接2和4，9和11？

组态选择成 RS485 方式，内部已经短接2和4，9和11，不需要外部短接线，直接接4-，11+即可。

 RS422/485 接口的 15针的Sub-D 型头是孔，还是针？

是孔，即母头。

 西门子是否用于RS485接口（15针）的通讯电缆？

无此种电缆，需要客户自行购买15针D型头，自己焊接4和11，按照图4连接。

 RS485方式通讯，一对多站点时，应采用那种网络拓扑结构？

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持星型或树形。

 RS485方式做Modbus RTU主站，可以带多少个从站？

理论上一个网段可以带31个从站，如果超出31个，可以考虑增加RS485中继器（西门子无适用于串口通信的中继器，需选购三方设备），加一个中继器可以再增加31个从站。

但是实际上由于串口通信是一个一个站点的轮询操作，站点增加即轮询一周的时间也会增大。

因此需要考虑工艺上需求是否能够满足。

通常来说，对于各站点的只读操作（仅用于数据监测），对时间要求较低的工艺，站点数量可以适量增加。

而对于写操作，或读写操作的多站点通信，不*使用串口通信，建议采用Profibus总线或Profinet总线通信

功能

• 性能
  • 指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型
  • 由于背板总线速度显著提高，CPU 的响应时间缩短
  • 功能强大的网络连接：
    每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT（2 端口交换机）标准接口。
• 集成技术
  • 通过标准化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
  • 支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器，各轴之间可实现位置精确的传动，凸轮/凸轮轨道和探头
  • 追踪功能适用于所有 CPU 标签，既适用于实时诊断，也适用于偶发错误检测；还可通过 CPU的网页服务器来调用
  • 控制功能，例如，通过便于组态的块可自动优化控制参数实现控制质量
• 集成安全功能
  • 通过密码进行知识保护，防止未经*读取和修改程序块
  • 通过复制保护，可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号：只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时，该程序块才可运行。
  • 4-级 *理念：
    与 HMI 设备的通信也会受到限制。
  • 操作保护：
    控制器可以识别工程组态数据的更改和未*传输。
• 设计与操作
  • 显示概览信息：
    例如，站名称，工厂标识符，位置名称，诊断信息，模块信息，显示设置。
  • 显示器上可能的操作：
    设置 CPU 或所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作模式、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、激活保护等级，确认消息，备份和恢复项目。
• 集成系统诊断
  • 显示屏上、TIA 博途中、HMI 设备上以及 Web 服务器上以纯文本形式*显示系统诊断信息（甚至能显示来自变频器的消息），即使 CPU 处于停止模式也会进行更新。
  • 集成在 CPU 的固件中，无须进行特殊组态
• SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)
  • 用作插入式装载存储器，或用于更新固件。
  • 还可用于存储附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）
  • 通过用户程序的系统函数创建数据块实现数据存储/读取
• 数据记录（归档）和配方
  • 配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中；
    便于使用 Office 工具或通过 web 服务器，访问工厂运行数据
  • 通过网页浏览器或 SD 读卡器，可方便地访问机器的组态数据（与控制器之间的双向数据交换）
• 编程
  • 使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本进行编程
  • 用于从 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具；可基本上自动转换程序代码。记录不可转换的代码，并可以手动进行调整。
  • STEP 7 V11 项目可在兼容模式下继续和 STEP 7 V12 组合使用

服务器Server和客户端Client有什么区别？

Modbus地址由起始的数据类型代号和地址偏移量组成。功能码决定对Modbus地址进行操作类型，其可根据需要传输的数据类型和个数来决定，如图 5 所示。

图5 MODBUS 地址对应关系

注意：在传输消息桢中，用户使用的地址是0为基准，而对应的Modbus地址是1为基准，如FC16功能码时以16进制的0000为起始地址，对应的寄存器是从40001开始。

MODBUS RTU 传输模式：消息桢中的每个8位分成2个4位16进制的字符。

每个字符帧格式（11位），如图 6 所示。

图6 字符帧格式

注意：如果无奇偶校验位，停止位是2位。

消息帧格式，如图 7 所示。

图7 消息帧格式

 西门子6ES7513-1AL01-0AB0

串口引脚定义及协议说明

串口通讯，又经常被称为点对点通讯或者PtP通讯，是工业设备中的一种非常通用的通讯方式，常用于获取相对远程采集设备的数据。

串行通信，通常利用RS232C或者RS485电气接口，实现ASCII码或者Modbus通讯；其特点是通信线路简单，成本较低，用于解决不同厂商产品之间节点少、数据量小、通讯速率低、实时性要求不高的场合，如过程仪表、变频器、连接扫描仪、条码阅读器等带有串行通讯接口的设备，CP卡加载通讯协议后，还可以和支持Modbus协议的现场仪表通讯。
 

为了实现设备相互通讯，通讯双方的通讯接口和通讯协议要一致，基本的串行通讯的数据帧格式和波特率也要匹配。

西门子串行通讯支持的数据帧格式：

• 起始位：1位；
• 数据位：7/8位；
• 校验位：1位奇/偶校验位，或者没有校验位；
• 停止位：1/2位。

凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以相互通信。

支持的通讯接口

常用的串行数据接口有:RS232C 和 RS485/422。RS-232C、RS-422/485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

注意： 接口和协议是两个概念。

RS232C接口

RS-232C 是低速率的单端串行通讯，RS-232C 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

1.RS232C 通讯接口特点

• RS-232采取不平衡传输方式，其收、发端的数据信号是相对于信号地，抗共模干扰能力差；
• 近距离通讯，大通信距离15m；
• 只能用于点对点（即一对收/发设备）通讯。

2. RS232C 接口定义

RS232C并未定义连接器的物理特性，不同类型的连接器引脚定义也各不相同，其中9针和25针的引脚定义对照，如图 1 所示。

图1 RS232C 串口管脚定义

为简单且常用的是三线制接法，即Txd，Rxd和地线三根，如上图中红色（2，3）和紫色（5）三个针脚。

RS422/485 接口

RS-422/485 改进 RS-232 通信距离短、速率低的缺点。

1.RS422/485接口特点

• RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输；
• 平衡传输抗干扰能力更强，使传输距离更远，通讯距离长1200米；
• 可以连接多个设备，RS422总线可支持10个节点（单机发送、多机接收的单向传输），RS485可支持32个节点（多点、双向通讯能力）；
• 网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持星型或树形；
• 传输距离超过50米，需要在两端加终端电阻330欧姆（*用LIYCY电缆）；

2.RS422/485接口定义

RS422/485 的端口有9针、15针，CP340/341/440/441的接口是15针，如图 2 所示。