枣庄西门子（中国）模块授权总代理商
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（推荐用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。
图2 RS422/485 串口管脚定义
常用支持协议
常用的协议类型
ASCII 协议，又称自由口
Modbus 协议
ASCII 协议
ASCII 协议通过通讯处理器和通讯伙伴之间的点对点连接控制数据传输。
由于消息的结构完全由用户定义，用户可以以 ASCII协议为基础开发自己的消息。在接收方只需要定义接收消息的结束方式，发送接收双方协商一致。
ASCII 驱动程序允许发送和接收任何结构的数据（所有可打印的 ASCII 码表字符符以及从 00 到 FFH [带有 8个数据位字符帧] 的所有其它字符或从 00 到 7FH [带有 7 个数据位字符帧]的所有其它字符）。
ASCII协议适用于与支持串行通信的智能仪表、条形码阅读器、扫描仪、打印机等设备进行通讯。
MODBUS 协议
MODBUS RTU 通信协议是以主从的方式进行数据传输的，主动方发送请求，被动方响应请求，应答的方式。
在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站；从站是被动方，即如果正常从站返回正常响应报文，如果故障从站返回异常响应报文，如图3 所示。
图3 MODBUS 请求响应报文格式
MODBUS 系统中，数据交换需要通过功能代码（Function Code）来控制的，具体分以下两类。
有些功能码是对位操作的，通信的用户数据是以位为单位的：
FC01读输出位的状态；
FC02读输入位的状态；
FC05写单个输出位；
FC15写多个输出位。
有些功能码是对16位寄存器操作的，通信的用户数据是以字为单位的：
FC03读输出寄存器；
FC04读输入寄存器；
FC06写单个输出寄存器；
FC16写多个输出寄存器。
这些功能码是对四个数据区位输入、位输出、寄存器输入、寄存器输出进行访问的，如图 4 所示。
图4 访问的数据区
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。
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更新操作系统时，应当始终更新为相关订货号产品可用的版本。以前版本的操作系统可作为备份，以允许用户恢复到初的版本，迄今为止还未发现有这样做的必要。
CPU操作系统的版本适用于该订货号的所有版本。
用户可以通过微存储卡执行更新或者在线更新:
1.微存储卡：
创建操作系统更新卡的前提条件：
·存储容量为4MB(订货号6ES7953-8LM20-0AA0)
或更高的微存储卡
·STEP7V5.1+SP2或更高版本
·带有外部PROM编程器(6ES7792-0AA00-0A0)的PC或
带有适配器(6ES7798-0BA00-0A0)的PG720/740或
FieldPG/PowerPG，用于编程微存储卡
使用STEP7创建操作系统更新卡的步骤：
1.下载所需的CPU文件。
2.双击文件名解压缩文件
3.在SIMATICManager中执行“File/S7MemoryCard/Delete”命令，删除微存储卡。
4.在SIMATICManager中选择“PLC/UpdateOperatingSystem”编程操作系统，选择目标目录并打开CPU_HD.UPD文件启动编程过程。
5.当屏幕上出现“Thefirmwareupdateforthemodulewithordernumber6ES7315-2EH13-0AB0wastransferredsuccessfullytotheS7memorycard”(订货号为6ES7315-2EH13-0AB0的模块的固件更新内容已经成功传送至S7存储卡)提示消息时，操作系统更新卡的编程即告完成。
执行操作系统更新：
1.切断CPU所在机架的电源(PS)
2.将PLC从通信网络断开
3.将准备好的操作系统更新卡插入CPU中
4.接通CPU所在机架的电源(PS)
5.操作系统将从微存储卡传送到CPU内部闪存EPROM。传送期间CPU的所有LED(FRCE、RUN、STOP、SF、BF)都将点亮。
6.大约2分钟后，操作系统更新完成。此时CPU上的STOPLED慢速闪烁=>请求系统存储器复位。
7.切断电源并插入操作所需的微存储卡。
8.接通电源。CPU自动执行一次总复位，立即转为操作就绪状态。
9.将PLC重新接入通信网络之前，必须进行时钟同步。
2.在线更新：
前提条件：
·使用STEP7V5.3及更高版本可以在线更新固件。
·待更新的模块所在的站必须能够在线访问。
·必须将一个MMC插入模块
·编程设备(PG或PC)的文件系统上必须含有固件版本的文件。
一个文件夹中只能包含一个固件版本的文件。
执行固件更新：
1.启动STEP7并切换到HW-Config。
2.打开待更新的CPU所在的站。
3.选择CPU。
4.选择菜单项“Targetsystem>Firmwareupdate”。只有当所选的CPU支持“Firmwareupdate”功能时，该菜单项才可用。
5.在打开的菜单项“Firmwareupdate”中，使用“Search”按钮选择固件更新文件(*.UPD)的路径。
6.选定一个文件之后，将会在“Firmwareupdate”对话框的下半部分提示该文件适合哪些模块，以及从哪个固件版本开始可以使用该文件。
7.点击“Execute”按钮。STEP7将检查模块是否可以解析所选的文件—如果结果是肯定的—则将文件装载到CPU。如果为此需要更改CPU的运行模式，则系统会要求用户执行此更改操作。CPU将自行更新固件。
8.通过STEP7检查(读CPU诊断缓冲区)CPU是否使用新的固件成功启动。
请注意：
当CPU执行完一次总复位之后，下列值将保留：
·MPI接口的参数(MPI地址和高的MPI地址)
·CPU的IP地址
·子网掩码
·静态SNMP参数