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
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uss 通信
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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
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ptp 通信接收起始条件
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以特殊条件开始：
通过断点识别消息开始
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通过单个字符识别消息开始
通过字符序列识别消息开始
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注意:
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ptp 通信接收结束条件
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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
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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。
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