一文简析S7-1200串行通信

S7-1200 串行通信

S7-1200支持的串行通讯方式

点对点（PtP）通信

Modbus 主从通信

USS 通信

名称	CM 1241 RS232	CM 1241 RS422/485	CB 1241 RS485
订货号	6ES7241-1AH32-0XB0	6ES7241-1CH32-0XB0	6ES7241-1CH30-1XB0
通讯口类型	RS232	RS422/RS485	RS485
波特率(bps)	300 ;600 ;1.2 k; 2.4 k; 4.8 k; 9.6 k;19.2 k; 38.4 k; 57.6 k; 76.8 k; 115.2 k
校验方式	None(无校验) Even(偶校验) Odd(奇校验) Mark(校验位始终置为1) Space(校验位始终为0)
流控	硬件流控；软件流控	RS422 支持软件流控	不支持
接收缓冲区	1kB
通讯距离(屏蔽电缆)	10m	1000m	1000m
电源消耗(5V DC)	200mA	220mA	50mA
电源消耗(24V DC)	-	-	80mA

S7-1200 串口通信模块的特征

由 CPU 供电，不必连接外部电源

端口经过隔离，最长距离1000 米

有诊断 LED 及显示传送和接收活动 LED

支持点对点协议

通过扩展指令和库功能进行组态和编程

RS485 与 RS232 通信模块的LED

诊断 LED 灯

红闪：如果 CPU 未正确识别到通信模块，诊断 LED 会一直红色闪烁

绿闪：CPU 上电后已经识别到通信模块，但是通信模块还没有配置

绿灯：CPU 已经识别到通信模块，且配置也已经下载到了CPU

发送 LED 灯

代表数据正在通过通信口传送出去

接收 LED 灯

代表数据正在通过通信口接收进来

注意：通信板 CB1241 只有发送和接收 LED 灯，而没有诊断 LED 灯

串口模板支持的协议

ASCII

USS

Modbus RTU 主站

Modbus RTU 从站

3964R（RS232/RS422支持）

ASCII 协议的特点

报文可以由用户自己定义，便于用户以 ASCII 协议为基础开发

使用简单，可以很好地实现与第三方系统的通讯

可以进行识别报文结束设置

可以进行数据流量控制

缺点：具有简单的校验功能（奇偶校验），低数据安全性；数据传输无确认信息；通讯需要双方协调

S7-1200 的 PTP 校验

串口的校验： 奇偶校验：用于检验数据传递的正确性，是最简单的检错方法。

图3. 校验设置

偶校验：如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数，则校验位为1，如果个数为偶数，则校验位为“0”，  保证数据位和校验位中“1”的个数是偶数

奇校验：如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数，则校验位为0，如果个数为偶数，则校验位为“1”， 保证数据位和校验位中“1”的个数是奇数

传号校验：奇偶校验位始终设置为 1

空号校验：奇偶校验位始终设置为 0

注意：奇偶校验可以简单的判断数据的正确性，从原理上可看出当一位出错，可以准确判断，当两位或更多位误码就校验不出，但由于其实现简单，仍得到了广泛使用。

PTP 通信的发送信息配置

定义在信息起始发送断点及空闲线

字符中断：当接收到的数据保持为零值的时间大于完整的字符传输时间时，代表字符中断。一个完整字符传输时间定义为传输起始位、数据位、校验位和停止位的时间总和。

图4. 定义在信息起始发送断点及空闲线

常问问题：为什么发送配置中只配了2位字符中断，而通信伙伴却可以正常接收数据？

答：发送配置中设置的字符中断小于等于16位时，系统自动发出16位的字符中断位；设置大于16位时，则发出的中断位与实际设置相符。下图是设置的发送断点及空闲线位及其实际发出的波形图。

波形图

断点及空闲线设置

图5. 断点及空闲线波形图

PTP 通信接收起始条件

以任意字符开始

以特殊条件开始：

通过断点识别消息开始

通过空闲线识别消息开始

通过单个字符识别消息开始

通过字符序列识别消息开始

图6. 通信接收起始条件

通过字符序列识别消息开始

对于多个起始序列的组态，只要出现其中一个序列，即会满足开始条件。下图右侧即为满足起始条件的字符串。

图7. 通过字符序列识别消息开始

如果选择了多个起始条件，则检查开始条件的顺序如下:

注意:

检查多个开始条件时，如果有一个条件没有满足，则 CM 将从第一个所需的条件开始重新启动检查。

如果同时组态了字符和字符序列作为开始条件，则字符序列的判断条件无效。

PTP 通信接收结束条件

通过消息超时识别：时间从接到符合消息开始条件的第一个字符时开始计算

通过响应超时识别：时间从传送结束时开始计算，在指定时间内接收到字符，需要和其他结束条件配合使用

通过字符间隙识别：消息中两个连续字符间的间隔超时后，视为消息结束

通过最大长度识别：在接收到组态的最大字符数后，视为消息结束

通过固定长度识别：在接收到组态的最大字符后，视为消息结束

消息本身指定消息长度，在接收到指定长度的消息后，视为消息结束

在接收到指定的字符序列后，视为消息结束

图8.结束条件设置

注意:与多个起始条件的判断不同，检查多个结束条件时，任何一个条件满足，信息接收结束。

消息超时结束条件

消息超时时间从接到符合消息开始条件的第一个字符时开始计算，如下图。

图9.消息超时

响应超时结束条件

响应超时时间从传送结束时开始计算，只要传送成功完成且模块开始接收操作，定时器就会启动。

图10.响应超时

注意:响应超时结束条件不能作为单独的结束条件的设置，否则会在编译时报如下错误:

图11.响应超时作为单独的结束条件报错

从消息中读取信息长度

图12.从消息中读取信息长度的设置

实际收到的数据长度=长度偏移前的字节数+长度字节大小+读取的实际数据长度+不计入字节长度的字节数 10=（2-1）+1+2+6

PTP 通信接收缓存区

图13.接收缓冲区设置

注意:缓存区可以存储多条信息，限制是20条信息或最多1024字节。

缓存区的数据保持

断电后缓存区中的数据全部丢失,不能保持。

勾选“在启动时清空接收缓冲区”，CPU停止再启动时，缓冲区数据清空。

通信模板缓存区超出20条信息

启用了“防止重写”，如果缓存区中的信息超过20条，后面的信息被 自动丢弃，报错16#81E6。

不启用“防止重写”，如果缓存区中的信息超过20条，后面的信息会将之前的信息覆盖，且不报错。

通信模板缓存区多包数据超出1024字节

发送多个每包50个字节数据，当数据超过1024字节那包就被丢弃了，前面的可以正常接收，且没有任何报错.在前面数据被成功接收以后，只要缓存区有空间，后面的数据还可以正常收到。

通信模板缓存区一包数据超出1024字节

如果发送数据一包就大于1024字节时，缓冲区接收到数据到1024字节时，虽然没有收到结束字符，数据由缓存区送给CPU，但会报错16#80E0,如下图。

图14. 发送数据一包大于1024字节时,缓存区报错

通信模板缓存区复位

当缓冲区溢出报错时，需要使用Reset指令进行清除缓冲区的操作。

图15. 使用Reset指令复位缓存区错误，恢复数据接收

为什么不能使用 PC/PPI 电缆与S7-1200 RS485 模块进行串口调试？

答：因为 S7-1200 RS485 模块接口不提供24V电源，不能给 PC/PPI 电缆供电，所以电缆无法工作。

解决办法：可以将 S7-1200 RS485 与 S7-200 通信口网络连接，将 PC/PPI 电缆插在 S7-200 通信口上总线连接器的编程口上，对S7-1200 RS485进行串口调试。此时S7-200必须上电并打到停止状态。

连接 5 GND 逻辑地或通信地 金属壳 - 外壳接地

审核编辑：刘清