Le système d'exploitation de l'appareil doit être équipé d'un processeur de communication simatique 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO.

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — Processeur de communication série RS422/485, 0,3 à 115,2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, Sub-D 15 broches, avec CD de configuration

Vue d'ensemble

Le Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 est le CP 341 avec interface RS422/485 — le module de communication série qui ajoute un port série industriel dédié au PLC SIMATIC S7-300.

Le CP 341 était la solution standard pour les besoins de communication série du S7-300 que l'interface MPI/PROFIBUS du CPU ne pouvait pas satisfaire : connexion à un terminal de pesage compatible Modbus RTU, échange de données avec un lecteur de code-barres via RS485, commande d'une imprimante série pour l'enregistrement de la production, ou communication avec un ancien amplificateur d'entraînement antérieur aux protocoles de bus de terrain.

La nécessité pratique que le CP 341 répond est que la plupart des environnements industriels contiennent un mélange de technologies de communication. Les périphériques PROFIBUS DP et PROFINET modernes se connectent facilement aux interfaces natives du S7-300.

Mais tout dans une usine n'est pas moderne — et même dans les nouvelles installations, de nombreux périphériques de terrain (lecteurs de code-barres, balances, imprimantes d'étiquettes, systèmes de pesage, régulateurs de température, compteurs d'énergie) communiquent via RS485 Modbus RTU ou un simple sériel ASCII, pas PROFIBUS ou Ethernet.

Pour chacun de ces périphériques qui doivent échanger des données avec le S7-300, le CP 341 fournit l'interface électrique et la gestion des protocoles — déchargeant le traitement de la communication série du CPU afin que l'échange de données série n'occupe pas le temps de cycle du CPU.

L'interface physique RS422/RS485 (X.27) prend en charge le fonctionnement en duplex intégral (RS422, quatre fils : paires d'émission et de réception séparées) et en semi-duplex (RS485, deux fils : paire d'émission/réception partagée).

Le RS422 en duplex intégral est utilisé pour les connexions point à point où les avantages de longueur de câble maximale et d'immunité au bruit de la transmission différentielle à quatre fils sont nécessaires, et où les protocoles 3964(R) et RK512 sont applicables.

Le RS485 en semi-duplex prend en charge les configurations de bus multi-points — connectant le CP 341 S7-300 comme un nœud parmi plusieurs périphériques partageant le même bus à deux fils — ce qui est la topologie requise pour les réseaux Modbus RTU et les configurations ASCII multi-périphériques.

Spécifications clés

Suite de protocoles — Quatre modes de communication

ASCII est le protocole le plus simple — le CP 341 transmet et reçoit des chaînes de caractères ASCII avec des caractères de début/fin configurables, une longueur de données et une parité.

Le mode ASCII est approprié pour les périphériques qui communiquent avec du texte lisible par l'homme : lecteurs de code-barres qui émettent des chaînes de code scannées, terminaux de pesage qui transmettent des lectures formatées ASCII, imprimantes série, et tout périphérique qui utilise un protocole simple basé sur du texte. 

ASCII fonctionne avec les connexions RS422 et RS485 et sur toute la plage de vitesse de 0,3 à 115,2 kbit/s.

3964(R) (uniquement sur RS422) est un protocole point à point conçu pour la communication PLC à PLC et PLC à périphérique.

Il ajoute un transfert de bloc avec en-tête, un acquittement de fin de texte et une détection d'erreur à une liaison série, fournissant un échange de données fiable et structuré entre deux points d'extrémité. 3964(R) est le protocole utilisé par la connexion point à point historique SIMATIC S5 et reste pertinent pour la communication avec les anciens équipements Siemens.

RK 512 (uniquement sur RS422) est un protocole de requête-réponse qui prend en charge la lecture et l'écriture de zones de données dans un appareil SIMATIC S5 distant ou compatible.

Il fonctionne comme une couche au-dessus de 3964(R) et fournit un accès mémorisé — le programme du CPU S7-300 lit ou écrit dans des adresses de données spécifiques dans l'appareil distant en utilisant des requêtes de service RK 512.

Ce protocole relie la liaison série du CP 341 au modèle d'échange de données S5 plus ancien.

Modbus RTU n'est pas un pilote intégré dans le firmware du CP 341 — il nécessite le chargement d'un pilote maître Modbus séparé (6ES7870-1AA01-0YA0) ou esclave Modbus (6ES7870-1AB01-0YA0) sur le CP 341.

Une fois chargé, le pilote Modbus gère le cadrage, la temporisation et l'implémentation des codes de fonction Modbus RTU, tandis que le programme du CPU S7-300 échange des données via l'interface mémoire partagée du CP 341 en utilisant les blocs fonctionnels STEP 7.

Modbus RTU sur RS485 est le protocole dominant pour les compteurs d'énergie, les variateurs de fréquence de nombreux fabricants, les régulateurs de température et les instruments industriels — le pilote Modbus transforme le CP 341 en un maître ou esclave Modbus performant sans nécessiter de matériel supplémentaire.

Intégration avec le programme S7-300 — P_SEND et P_RCV

Du point de vue du programme du CPU S7-300, le CP 341 est accessible via deux blocs fonctionnels standard de la bibliothèque de communication point à point SIMATIC : P_SEND (envoyer un tampon de données sur le port série) et P_RCV (recevoir des données du port série dans un tampon de données).

Ces blocs sont appelés depuis le programme en langage Ladder ou texte structuré du CPU, en spécifiant la source/destination des données, la longueur des données et les paramètres de communication.

Le programme du CPU écrit des données dans un tampon d'envoi dans les blocs de données du S7-300, appelle P_SEND, et le CP 341 récupère les données et les transmet via l'interface série — le CPU ne gère pas la temporisation série, le handshaking ou le cadrage du protocole.

De même, lorsque des données arrivent sur l'interface série, le CP 341 les met en tampon et signale au CPU via les sorties d'état du bloc P_RCV ; le CPU lit les données reçues depuis son tampon de bloc de données. Cette architecture décharge tout le traitement série du cycle de scan du CPU, garantissant qu'une communication série lente (a 9600 bauds, 100 caractères prennent environ 100 ms) n'ajoute pas de délai visible à l'exécution du programme du CPU.

FAQ

Q1 : Un CPU S7-300 peut-il utiliser plusieurs modules CP 341 simultanément ?

Oui. Plusieurs modules CP 341 peuvent être installés dans le même rack S7-300 (sous réserve du nombre d'emplacements du rack et de la capacité de l'alimentation), chacun fournissant un port série indépendant. Chaque CP 341 occupe un emplacement de rack et tire son alimentation du 24V du module et du backplane.

Le CPU accède à chaque CP 341 indépendamment en utilisant des instances de blocs fonctionnels P_SEND / P_RCV distinctes, l'adressage distinguant le CP auquel l'échange de données est destiné.

Cela permet à un S7-300 de maintenir simultanément plusieurs liaisons série indépendantes — une pour un lecteur de code-barres, une pour un compteur d'énergie Modbus RTU, une pour une imprimante série — sans matériel supplémentaire.

Q2 : Quelle est la différence entre les modes RS422 et RS485, et comment le mode est-il sélectionné ?

Le RS422 est une interface différentielle duplex intégral à quatre fils — paires de fils d'émission et de réception séparées, permettant une communication bidirectionnelle simultanée. Il prend en charge les connexions point à point jusqu'à 1200 m et permet les protocoles 3964(R) et RK512.

Le RS485 est une interface différentielle semi-duplex à deux fils — une paire de bus partagée qui alterne entre émission et réception.

Il prend en charge les configurations multi-points (plusieurs périphériques sur un segment de bus) et Modbus RTU, mais ne peut pas utiliser 3964(R) ou RK512. 

Le mode est sélectionné dans la configuration du CP 341 dans STEP 7 — le câblage du connecteur physique Sub-D 15 broches doit correspondre au mode sélectionné (quatre fils pour RS422, deux fils pour RS485).

Q3 : La fiche technique mentionne des débits de transmission allant jusqu'à 115,2 kbit/s. Le pilote Modbus RTU prend-il en charge cette vitesse ?

Modbus RTU peut fonctionner à n'importe quel débit en bauds standard pris en charge par le CP 341, y compris 115,2 kbit/s. Cependant, la vitesse pratique du bus Modbus RTU est généralement limitée par les capacités des périphériques sur le bus — de nombreux périphériques de terrain Modbus (compteurs d'énergie, anciens variateurs de fréquence, instruments anciens) ne prennent en charge que jusqu'à 19,2 ou 38,4 kbit/s.

La configuration du CP 341 doit être réglée sur un débit en bauds pris en charge par tous les périphériques sur le bus RS485. 

Pour les réseaux multi-points RS485, le débit en bauds commun le plus bas pris en charge par tous les périphériques connectés doit être sélectionné.

Q4 : Le CP 341 inclut-il des pilotes Modbus dans le package standard, ou doivent-ils être achetés séparément ?

La livraison standard du 6ES7341-1CH02-0AE0 comprend le CD du package de configuration et les pilotes intégrés ASCII, 3964(R) et RK512.

Modbus RTU n'est pas inclus — il nécessite un logiciel de pilote téléchargeable acheté séparément : numéro de catalogue 6ES7870-1AA01-0YA0 pour Modbus Maître (RTU) et 6ES7870-1AB01-0YA0 pour Modbus Esclave (RTU). 

Ces pilotes Modbus sont chargés sur le CP 341 depuis STEP 7 dans le cadre du processus de configuration matérielle.

Modbus et les pilotes standard peuvent coexister sur le même CP 341 — mais un seul protocole est actif à la fois pour une session de communication donnée.

Q5 : Le CP 341 est arrêté. Quelle est l'alternative actuelle de Siemens pour la communication série RS485 sur un S7-300 ?

Siemens a arrêté la série CP 341. Pour la plateforme SIMATIC S7-300 actuelle, la communication série est généralement gérée par le module de communication CM PtP RS422/485 (SIMATIC ET 200M) lorsqu'il fonctionne en configuration distribuée.

Pour les nouvelles conceptions de machines, Siemens recommande de migrer vers la famille S7-1500 avec les modules de communication CM PtP (par exemple, 6ES7541-1AB00-0AB0) qui fournissent une communication série RS422/RS485 avec des blocs fonctionnels CM PtP dans TIA Portal.

Pour la maintenance des installations existantes de CP 341 S7-300, le module reste disponible sur le marché de l'occasion industrielle, et le service Siemens continue de prendre en charge le CP 341 dans le cycle de vie du produit S7-300.