El procesador de comunicación simática 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — Procesador de Comunicaciones Serie RS422/485, 0.3–115.2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, Sub-D de 15 pines, Incluye CD de Configuración

Descripción General

El Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 es el CP 341 con interfaz RS422/485 — el módulo de comunicaciones serie que añade un puerto serie industrial dedicado al PLC SIMATIC S7-300.

El CP 341 era la solución estándar para los requisitos de comunicación serie del S7-300 que la interfaz MPI/PROFIBUS propia de la CPU no podía abordar: conexión a una terminal de pesaje que utiliza Modbus RTU, intercambio de datos con un escáner de código de barras a través de RS485, control de una impresora serie para el registro de producción o comunicación con un amplificador de accionamiento heredado que precede a los protocolos de bus de campo.

La necesidad práctica que aborda el CP 341 es que la mayoría de los entornos industriales contienen una mezcla de tecnologías de comunicación. Los modernos dispositivos PROFIBUS DP y PROFINET se conectan limpiamente a las interfaces nativas del S7-300.

Pero no todo en una fábrica es moderno — e incluso en instalaciones nuevas, muchos dispositivos de campo (lectores de códigos de barras, básculas, impresoras de etiquetas, sistemas de pesaje, controladores de temperatura, medidores de energía) se comunican a través de RS485 Modbus RTU o serie ASCII simple, no PROFIBUS o Ethernet.

Para cada uno de estos dispositivos que necesita intercambiar datos con el S7-300, el CP 341 proporciona la interfaz eléctrica y el manejo del protocolo — descargando el procesamiento de comunicaciones serie de la CPU para que el intercambio de datos serie no ocupe tiempo de escaneo de la CPU.

La interfaz física RS422/RS485 (X.27) soporta operación full-duplex (RS422, cuatro hilos: pares de transmisión y recepción separados) y half-duplex (RS485, dos hilos: par de transmisión/recepción compartido).

El full-duplex RS422 se utiliza para conexiones punto a punto donde se necesitan la longitud máxima del cable y los beneficios de inmunidad al ruido de la transmisión diferencial de cuatro hilos, y donde los protocolos 3964(R) y RK512 son aplicables.

El half-duplex RS485 soporta configuraciones de bus multidrop — conectando el CP 341 del S7-300 como un nodo entre múltiples dispositivos que comparten el mismo bus de dos hilos — que es la topología requerida para redes Modbus RTU y configuraciones ASCII multidevice.

Especificaciones Clave

Suite de Protocolos — Cuatro Modos de Comunicación

ASCII es el protocolo más simple — el CP 341 transmite y recibe cadenas de caracteres ASCII con caracteres de inicio/parada configurables, longitud de datos y paridad.

El modo ASCII es apropiado para dispositivos que se comunican con texto legible por humanos: lectores de códigos de barras que emiten cadenas de códigos escaneados, terminales de pesaje que transmiten lecturas formateadas en ASCII, impresoras serie y cualquier dispositivo que utilice un protocolo simple basado en texto. 

ASCII funciona con conexiones RS422 y RS485 y en todo el rango de velocidad de 0.3–115.2 kbit/s.

3964(R) (solo en RS422) es un protocolo punto a punto diseñado para la comunicación PLC a PLC y PLC a periférico.

Añade transferencia de bloques con encabezado, acuse de recibo de fin de texto y detección de errores a un enlace serie, proporcionando un intercambio de datos fiable y estructurado entre dos puntos finales. 3964(R) es el protocolo utilizado por la conexión punto a punto histórica de SIMATIC S5 y sigue siendo relevante para la comunicación con equipos Siemens heredados.

RK 512 (solo en RS422) es un protocolo de solicitud-respuesta que soporta la lectura y escritura de áreas de datos en un dispositivo SIMATIC S5 remoto o compatible.

Opera como una capa por encima de 3964(R) y proporciona acceso mapeado en memoria — el programa de la CPU S7-300 lee o escribe en direcciones de datos específicas en el dispositivo remoto utilizando solicitudes de servicio RK 512.

Este protocolo une el enlace serie del CP 341 al modelo de intercambio de datos S5 más antiguo.

Modbus RTU no es un controlador integrado en el firmware del CP 341 — requiere cargar un controlador maestro Modbus (6ES7870-1AA01-0YA0) o esclavo Modbus (6ES7870-1AB01-0YA0) por separado en el CP 341.

Una vez cargado, el controlador Modbus maneja el encapsulado, la temporización y la implementación de códigos de función de Modbus RTU, mientras que el programa de la CPU S7-300 intercambia datos a través de la interfaz de memoria compartida del CP 341 utilizando bloques de función de STEP 7.

Modbus RTU en RS485 es el protocolo dominante para medidores de energía, VFD de muchos fabricantes, controladores de temperatura e instrumentación industrial — el controlador Modbus transforma el CP 341 en un maestro o esclavo Modbus capaz sin requerir hardware adicional.

Integración con el Programa S7-300 — P_SEND y P_RCV

Desde la perspectiva del programa de la CPU S7-300, el CP 341 se accede a través de dos bloques de función estándar de la biblioteca de comunicaciones punto a punto de SIMATIC: P_SEND (enviar un búfer de datos a través del puerto serie) y P_RCV (recibir datos del puerto serie en un búfer de datos).

Estos bloques se llaman desde el programa de escalera o texto estructurado de la CPU, especificando la fuente/destino de los datos, la longitud de los datos y los parámetros de comunicación.

El programa de la CPU escribe datos en un búfer de envío en los bloques de datos del S7-300, llama a P_SEND, y el CP 341 recoge los datos y los transmite a través de la interfaz serie — la CPU no gestiona la temporización serie, el handshaking o el encapsulado del protocolo.

De manera similar, cuando llegan datos en la interfaz serie, el CP 341 los almacena en búfer y señala a la CPU a través de las salidas de estado del bloque P_RCV; la CPU lee los datos recibidos de su búfer de bloque de datos. Esta arquitectura descarga todo el procesamiento serie del ciclo de escaneo de la CPU, asegurando que la comunicación serie lenta (a 9600 baudios, 100 caracteres tardan aproximadamente 100 ms) no añada un retraso visible a la ejecución del programa de la CPU.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Puede una CPU S7-300 utilizar varios módulos CP 341 simultáneamente?

Sí. Se pueden instalar varios módulos CP 341 en el mismo rack S7-300 (sujeto al número de ranuras del rack y a la capacidad de la fuente de alimentación), cada uno proporcionando un puerto serie independiente. Cada CP 341 ocupa una ranura del rack y consume energía de la fuente de 24V del módulo y del backplane.

La CPU accede a cada CP 341 de forma independiente utilizando instancias separadas de los bloques de función P_SEND / P_RCV, con la dirección que distingue a qué CP se dirige el intercambio de datos.

Esto permite que un S7-300 mantenga simultáneamente múltiples enlaces serie independientes — uno para un escáner de código de barras, uno para un medidor de energía Modbus RTU, uno para una impresora serie — sin hardware adicional.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre los modos RS422 y RS485, y cómo se selecciona el modo?

RS422 es una interfaz diferencial full-duplex de cuatro hilos — pares de hilos de transmisión y recepción separados, que permiten la comunicación bidireccional simultánea. Soporta conexiones punto a punto de hasta 1200 m y permite los protocolos 3964(R) y RK512.

RS485 es una interfaz diferencial half-duplex de dos hilos — un par de bus compartido que alterna entre transmisión y recepción.

Soporta configuraciones multidrop (múltiples dispositivos en un segmento de bus) y Modbus RTU, pero no puede utilizar 3964(R) o RK512. 

El modo se selecciona en la configuración del CP 341 en STEP 7 — el cableado del conector físico Sub-D de 15 pines debe coincidir con el modo seleccionado (cuatro hilos para RS422, dos hilos para RS485).

P3: La hoja de datos menciona velocidades de transmisión de hasta 115.2 kbit/s. ¿El controlador Modbus RTU soporta esta velocidad?

Modbus RTU puede operar a cualquier velocidad en baudios estándar soportada por el CP 341, incluyendo 115.2 kbit/s. Sin embargo, la velocidad práctica del bus de Modbus RTU suele estar limitada por las capacidades de los dispositivos en el bus — muchos dispositivos de campo Modbus (medidores de energía, VFD antiguos, instrumentos heredados) solo soportan hasta 19.2 o 38.4 kbit/s.

La configuración del CP 341 debe establecerse a una velocidad en baudios soportada por todos los dispositivos en el bus RS485. 

Para redes multidrop RS485, se debe seleccionar la velocidad en baudios común más baja soportada por todos los dispositivos conectados.

P4: ¿El CP 341 incluye controladores Modbus en el paquete estándar, o deben comprarse por separado?

La entrega estándar del 6ES7341-1CH02-0AE0 incluye el CD del paquete de configuración y los controladores integrados ASCII, 3964(R) y RK512.

Modbus RTU no está incluido — requiere software de controlador cargable comprado por separado: número de catálogo 6ES7870-1AA01-0YA0 para Maestro Modbus (RTU) y 6ES7870-1AB01-0YA0 para Esclavo Modbus (RTU). 

Estos controladores Modbus se cargan en el CP 341 desde STEP 7 como parte del proceso de configuración de hardware.

Tanto Modbus como los controladores estándar pueden coexistir en el mismo CP 341 — pero solo un protocolo está activo a la vez para cualquier sesión de comunicación dada.

P5: El CP 341 está descontinuado. ¿Cuál es la alternativa actual de Siemens para la comunicación serie RS485 en un S7-300?

Siemens ha descontinuado la serie CP 341. Para la plataforma SIMATIC S7-300 actual, la comunicación serie se maneja típicamente por el módulo de comunicación CM PtP RS422/485 (SIMATIC ET 200M) cuando opera en configuración distribuida.

Para nuevos diseños de máquinas, Siemens recomienda migrar a la familia S7-1500 con los módulos de comunicación CM PtP (por ejemplo, 6ES7541-1AB00-0AB0) que proporcionan comunicación serie RS422/RS485 con bloques de función CM PtP en TIA Portal.

Para el mantenimiento de las instalaciones existentes de S7-300 CP 341, el módulo sigue estando disponible a través del mercado de excedentes industriales, y el servicio de Siemens continúa dando soporte al CP 341 dentro del ciclo de vida del producto S7-300.