西门子串行通信（PTP通信）的MODBUS 协议

  串行通信概述

  在工业控制系统中，某些现场的控制设备和智能仪表没有标准的现场总线接口，只有串行通信接口。它们往往使用厂家定义的非标准的通信协议，有的使用Modbus协议。

  串行通信又称为点对点(Point to Point)通信，简称为PtP通信。串行通信用于S7PLC 和带有串行通信接口的设备(例如计算机、打印机、条形码阅读器、机器人控制系统、扫描仪等)之间传输数据。

  1.西门子的串行通信协议

  串行通信主要用来与非西门子设备通信。S7-300/400 的串行通信可以使用的通信协议主要有ASCII driver、3964(R)和RK512。它们在7层OSI参考模型中的位置如图15-1所示。

图15-1 PtP协议在OSI参考模型中的位置

  ASCII driver只使用7层OSI模型中的物理层，用于控制CPU和一个通信伙伴之间的串行连接的数据传输，ASCII driver可以发送和接收开放式的数据(所有可以打印的ASCII字符)，提供一种开放式的报文帧结构。ASCII driver 可以用结束字符、帧的长度和字符延迟时间作为报文帧结束的判据。接收方必须在组态时设置一个报文帧的结束判据。

  国内极少有人使用3964(R)和RK512协议，中国期刊网几乎没有有关的文章，因此本节主要介绍ASCII driver。

  2. MODBUS协议

  Modbus 是一种基于串口的通信协议，在工业控制中得到了较为广泛的使用。Modbus 协议是一个主-从协议，采用请求-响应方式，主站发出带有从站地址的请求报文，具有该地址的从站接收到后发出响应报文进行应答。Modbus协议有ASCII和RTU(远程终端单元)这两种报文传输模式。

  3. 串行通信处理器

  (1)CPU31xC-2PtP集成的串行通信接口

  CPU313-2PtP 和314C-2PtP有一个集成的RS422/485通信接口，可以使用ASCII和3964 (R)通信协议CPU314C-2PtP还可以使用RK512协议。其他没有集成PtP串口的CPU的串行通信需要使用CP340、CP341、CP 440和CP 441通信处理器模块。

  (2)CP340通信处理器

  CP 340通信处理器是串行通信较经济的解决方案，用于S7-300和ET200M(S7CPU作为主站)的串行通信，它有一个通信接口，有4种不同的型号。一种模块的通信接口为RS-232C，可以使用通信协议ASCII和3964(R)。另外3种模块的通信接口分别为RS-232C、20mA(TTY，国内很少使用)和RS-422/RS-485，可以使用的通信协议增加了打印机驱动程序。此外，所有的串行通信CP模块都可以使用与变频器通信的USS协议。可以在随书光盘CP的用户手册的附录中，查阅CP的RS-232C和RS-422/485连接器的针脚定义，和通信接口的接线图。

  (3)CP341通信处理器

  CP341有一个通信接口，有3种不同的型号，分别采用不同的通信接口。可以使用的通信协议包括ASCII、3964(R)、RS512协议。

  通过安装相应的软件和插在CP模块上的硬件加密狗，CP341和CP441可以使用下列客户协议Modbus RTU主站协议、Modbus RTU从站协议和 Data Highway 协议。Modbus RTU 协议只能在价格较高的CP341和CP441-2上使用，并且需要为ModbusRTU协议单独付费，使用成本较高。

  S7-200集成了Modbus RTU主站协议和RTU从站协议，用S7-200来实现Modbus RTU 协议要经济得多。用MPI接口和X_PUT、X_GET来实现S7-200和S7-300/400之间的通信(见14.4节)，不需要增加额外的开支。作者编写的《PLC编程及应用(第3版)》详细介绍了S7-200 使用Modbus RTU主站协议和RTU从站协议进行通信的方法。

  (4)CP440串行通信处理器

  CP 440的物理接口为RS-422/RS-485。最多32个节点，最高传输速率为115.2kbit/s，通信距离最长1200m。可以使用的通信协议为ASCII和3964(R)。

  (5)CP441-1/CP441-2串行通信处理器

  CP441-1可以插入一块分别带一个20mA(TTY)、RS-232C或RS-422/485接口的IF963 子模块。可以使用的通信协议有ASCII、3964(R)和打印机驱动程序。

  CP441-2可以插入两块IF963子模块，可以使用的通信协议与CP341相同。