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西门子S7-300/400串口通信模块使用时的注意事项

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）。可以运用这些通讯模块完成S7-300/400体系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。

2.注意事项：

2.1完成MODBUS通讯时，需要在CP341/CP441-2模块上刺进相应协议的硬件狗（硬件狗、Dongle、协议驱动或Loadable driver指的是同一个东西）

2.2  MODBUS 是单主站结构的串行通信协议，体系中只可以有一个MODBUS主站，而且只可以完成主站和从站的数据交换，从站之间不能进行数据交换。

2.3    RS232C接口的通讯大间隔为15m；RS422/485接口的通讯大间隔位1200m。

2.4   串行通讯模板只有RS232C、20mA-TTY或RS485/422 三种电气接口类型， 想完成串口的光纤通讯，只能购买第三方转化设备，西门子不供给该类设备。

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，而PLC技术是解决上述问题的有效、便捷的工具，因此PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。下面就PLC控制系统设计中的问题进行探讨。

1、PLC系统设备选型

PLC主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。不同型号的PLC有不同的适用范围。根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器)。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。

目前市场上的PLC产品众多，国外有德国的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美国的GE;韩国的LG等。国产品牌有研华、研祥、合力时等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高。PLC 的选型应从以下几个方面入手。

2.1 确定PLC 控制系统的规模

依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。

小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程，控制过程主要是条件、顺序控制，以开关量为主，并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制，I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制，I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的高档PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。

2.2 确定PLC I/O 点的类型

根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型(小、中、大型机器)。

根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备，PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。

2.3 确定PLC编程工具

(1) 一般的手持编程器编程。手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表(STL)编程。这种方式效率低，但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜，具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。

(2) 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图(LAD)编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。

(3) 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率高的一种方式，但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试，主要用于中高档PLC系统的硬件组态和软件编程。

3、PLC控制系统的设计

PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。

硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；信号源不接地时，应在PLC操控器侧接地。信号线中心有接头时，屏蔽层应结实衔接并进行绝缘处理，各屏蔽层应相互衔接好。挑选恰当的接地处单点接地，要防止多点接地。

6、正确挑选接地址，完善接地体系。

在挑选设备时，首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰目标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压才干、答应在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中作业等，要挑选有较高抗干扰才干的产品，如选用浮地技能、隔绝性能好的可编程操控器、人机界面HMI。

可编程操控器、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是杂乱而细致的。抗干扰性规划是一个十分杂乱的体系性工程，涉及到详细的输入输出设备和工业现场的详细环境，要求我们要综合考虑各方面的要素，有必要依据现场的实际情况，从削减干扰源、堵截干扰途径等方面进行全面的考虑，充分利用各种抗干扰办法来进行可编程操控器、人机界面的规划。才干真实进步可编程操控器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰才干，确保体系安全安稳运转。

PLC常见的输入元件有按钮、行程开关、挨近开关、转换开关、拨码器、各种传感器等，输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确地衔接输入和输出电路，是确保PLC安全可靠作业的条件。

1、与主令电器元件衔接

如下图所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的PLC为直流汇点式输入，即一切输入点共用一个公共端COM，一起COM端内带有DC24V电源。

2、与旋转编码器衔接

旋转编码器是一种光电式旋转丈量设备，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，运用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以取得丈量结果。不同类型的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只要A、B相两相，简略的只要A相。

输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC示例，编码器有4条引线，其间2条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线。编码器的电源能够是外接电源，也可直接运用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端衔接，“+ ”与编码器的电源端衔接。编码器的COM端与PLC输入COM端衔接，A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端衔接，衔接时要注意PLC输入的呼应时刻。有的旋转编码器还有一条屏蔽线，运用时要将屏蔽线接地。

3、与传感器衔接

传感器的品种许多，其输出办法也各不相同。当选用挨近开关、光电开关等两线式传感器时，因为传感器的漏电流较大，可能呈现过错的输入信号而导致PLC的误动作，此刻可在PLC输入端并联旁路电阻Ｒ。当漏电流不足lmA时能够不考虑其影响。

4、与多位拨码开关衔接

假如PLC控制系统中的某些数据需求常常修正，可运用多位拨码开关与PLC衔接，在PLC外部进行数据设定。例如一位拨码开关能输入一位十进制数的0～9，或一位十六进制数的0～F。拨码开关拼装在一起，把各位拨码开关的COM端连在一起，接在PLC输入侧的COM端子上。每位拨码开关的4条数据线按一定次序接在PLC的4个输入点上。由图可见，运用拨码开关要占用许多PLC 输入点，所以不是十分必要的场合，一般不要选用这种办法。

PLC与输出元件的衔接

PLC开关量输出的有：

继电器输出：输出交直流都能够，电压规模宽，电流大，动作频率低，一般1Hz左右。

晶体管输出：只能输出直流，一般是30V以下，电流小，动作频率高，高可达200KHz或更高。

晶闸管输出：只能输出沟通，一般是60-450V，电流大，动作频率高，价格贵。

模拟量输出的有：

电压输出，一般是-10V到+10V电压输出。

电流输出，一般是0-20mA、4-20mA电流输出。

PLC与输出设备衔接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压类型、等级能够不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决议是否分组衔接。如下图所示以FX2N为例说明PLC与输出设备的衔接办法。图中接法是输出设备具有相同电源的状况，所以各组的公共端连在一起，否则要分组衔接。

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