Processador de comunicações SIMÁTICOS 6ES7341-1CH02-0AE0 6ES7 341-1CH02-0AE0 6ES7341-1CHO2-OAEO

Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 | SIMATIC S7-300 CP 341 — Processador de Comunicações Serial RS422/485, 0,3–115,2 kbit/s, ASCII / 3964(R) / RK512 / Modbus RTU, Sub-D de 15 pinos, Inclui CD de Configuração

Visão Geral

O Siemens 6ES7341-1CH02-0AE0 é o CP 341 com interface RS422/485 — o módulo de comunicação serial que adiciona uma porta serial industrial dedicada ao CLP SIMATIC S7-300.

O CP 341 era a solução padrão para requisitos de comunicação serial do S7-300 que a interface MPI/PROFIBUS da própria CPU não conseguia atender: conectar-se a um terminal de pesagem que utiliza Modbus RTU, trocar dados com um leitor de código de barras via RS485, controlar uma impressora serial para registro de produção ou comunicar-se com um amplificador de acionamento legado que antecede os protocolos de fieldbus.

A necessidade prática que o CP 341 atende é que a maioria dos ambientes industriais contém uma mistura de tecnologias de comunicação. Dispositivos PROFIBUS DP e PROFINET modernos conectam-se de forma limpa às interfaces nativas do S7-300.

Mas nem tudo em uma fábrica é moderno — e mesmo em novas instalações, muitos dispositivos de campo (leitores de código de barras, balanças, impressoras de etiquetas, sistemas de pesagem, controladores de temperatura, medidores de energia) comunicam-se via RS485 Modbus RTU ou serial ASCII simples, não PROFIBUS ou Ethernet.

Para cada um desses dispositivos que precisa trocar dados com o S7-300, o CP 341 fornece a interface elétrica e o tratamento de protocolo — descarregando o processamento de comunicação serial da CPU para que a troca de dados serial não ocupe o tempo de varredura da CPU.

A interface física RS422/RS485 (X.27) suporta operação full-duplex (RS422, quatro fios: pares de transmissão e recepção separados) e half-duplex (RS485, dois fios: par de transmissão/recepção compartilhado).

O RS422 full-duplex é usado para conexões ponto a ponto onde os benefícios de comprimento máximo de cabo e imunidade a ruído da transmissão diferencial de quatro fios são necessários, e onde os protocolos 3964(R) e RK512 são aplicáveis.

O RS485 half-duplex suporta configurações de barramento multi-drop — conectando o S7-300 CP 341 como um nó entre vários dispositivos compartilhando o mesmo barramento de dois fios — que é a topologia necessária para redes Modbus RTU e configurações ASCII com múltiplos dispositivos.

Especificações Principais

Conjunto de Protocolos — Quatro Modos de Comunicação

ASCII é o protocolo mais simples — o CP 341 transmite e recebe strings de caracteres ASCII com caracteres de início/parada configuráveis, comprimento de dados e paridade.

O modo ASCII é apropriado para dispositivos que se comunicam com texto legível por humanos: leitores de código de barras que emitem strings de código escaneadas, terminais de peso que transmitem leituras formatadas em ASCII, impressoras seriais e qualquer dispositivo que use um protocolo simples baseado em texto. 

O ASCII funciona com conexões RS422 e RS485 e em toda a faixa de velocidade de 0,3–115,2 kbit/s.

3964(R) (apenas em RS422) é um protocolo ponto a ponto projetado para comunicação CLP-CLP e CLP-periférico.

Ele adiciona transferência de blocos com cabeçalho, confirmação de fim de texto e detecção de erros a um link serial, fornecendo troca de dados confiável e estruturada entre dois pontos finais. O 3964(R) é o protocolo usado pela conexão ponto a ponto histórica do SIMATIC S5 e permanece relevante para comunicação com equipamentos Siemens legados.

RK 512 (apenas em RS422) é um protocolo de solicitação-resposta que suporta a leitura e escrita de áreas de dados em um dispositivo SIMATIC S5 remoto ou compatível.

Ele opera como uma camada acima do 3964(R) e fornece acesso mapeado à memória — o programa da CPU S7-300 lê ou escreve em endereços de dados específicos no dispositivo remoto usando solicitações de serviço RK 512.

Este protocolo conecta o link serial do CP 341 ao modelo de troca de dados mais antigo do S5.

Modbus RTU não é um driver embutido no firmware do CP 341 — requer o carregamento de um driver mestre Modbus (6ES7870-1AA01-0YA0) ou escravo Modbus (6ES7870-1AB01-0YA0) separado no CP 341.

Uma vez carregado, o driver Modbus gerencia o enquadramento, temporização e implementação de códigos de função do Modbus RTU, enquanto o programa da CPU S7-300 troca dados através da interface de memória compartilhada do CP 341 usando blocos de função STEP 7.

O Modbus RTU em RS485 é o protocolo dominante para medidores de energia, VFDs de muitos fabricantes, controladores de temperatura e instrumentação industrial — o driver Modbus transforma o CP 341 em um mestre ou escravo Modbus capaz sem a necessidade de hardware adicional.

Integração com o Programa S7-300 — P_SEND e P_RCV

Do ponto de vista do programa da CPU S7-300, o CP 341 é acessado através de dois blocos de função padrão da biblioteca de comunicação ponto a ponto SIMATIC: P_SEND (enviar um buffer de dados pela porta serial) e P_RCV (receber dados da porta serial em um buffer de dados).

Esses blocos são chamados do programa ladder ou structured text da CPU, especificando a origem/destino dos dados, o comprimento dos dados e os parâmetros de comunicação.

O programa da CPU escreve dados em um buffer de envio no bloco de dados do S7-300, chama P_SEND, e o CP 341 pega os dados e os transmite pela interface serial — a CPU não gerencia a temporização serial, o handshake ou o enquadramento do protocolo.

Da mesma forma, quando os dados chegam na interface serial, o CP 341 os armazena em buffer e sinaliza a CPU através das saídas de status do bloco P_RCV; a CPU lê os dados recebidos do buffer de seu bloco de dados. Essa arquitetura descarrega todo o processamento serial do ciclo de varredura da CPU, garantindo que a comunicação serial lenta (a 9600 baud, 100 caracteres levam aproximadamente 100ms) não adicione um atraso visível à execução do programa da CPU.

FAQ

Q1: Uma CPU S7-300 pode usar múltiplos módulos CP 341 simultaneamente?

Sim. Múltiplos módulos CP 341 podem ser instalados no mesmo rack S7-300 (sujeito à contagem de slots do rack e capacidade da fonte de alimentação), cada um fornecendo uma porta serial independente. Cada CP 341 ocupa um slot do rack e consome energia da fonte de 24V do módulo e do backplane.

A CPU acessa cada CP 341 independentemente usando instâncias separadas dos blocos de função P_SEND / P_RCV, com o endereçamento distinguindo qual CP o destino da troca de dados.

Isso permite que um S7-300 mantenha simultaneamente múltiplos links seriais independentes — um para um leitor de código de barras, um para um medidor de energia Modbus RTU, um para uma impressora serial — sem hardware adicional.

Q2: Qual é a diferença entre os modos RS422 e RS485, e como o modo é selecionado?

RS422 é uma interface diferencial full-duplex de quatro fios — pares de fios de transmissão e recepção separados, permitindo comunicação bidirecional simultânea. Ele suporta conexões ponto a ponto de até 1200m e habilita os protocolos 3964(R) e RK512.

RS485 é uma interface diferencial half-duplex de dois fios — um par de barramento compartilhado que alterna entre transmissão e recepção.

Ele suporta configurações multi-drop (múltiplos dispositivos em um segmento de barramento) e Modbus RTU, mas não pode usar 3964(R) ou RK512. 

O modo é selecionado na configuração do CP 341 no STEP 7 — a fiação do conector físico Sub-D de 15 pinos deve corresponder ao modo selecionado (quatro fios para RS422, dois fios para RS485).

Q3: A folha de dados menciona taxas de transmissão de até 115,2 kbit/s. O driver Modbus RTU suporta essa velocidade?

O Modbus RTU pode operar em qualquer taxa de baud padrão suportada pelo CP 341, incluindo 115,2 kbit/s. No entanto, a velocidade prática do barramento do Modbus RTU é tipicamente limitada pelas capacidades dos dispositivos no barramento — muitos dispositivos de campo Modbus (medidores de energia, VFDs mais antigos, instrumentos legados) suportam apenas até 19,2 ou 38,4 kbit/s.

A configuração do CP 341 deve ser definida para uma taxa de baud suportada por todos os dispositivos no barramento RS485. 

Para redes multi-drop RS485, a menor taxa de baud comum suportada por todos os dispositivos conectados deve ser selecionada.

Q4: O CP 341 inclui drivers Modbus no pacote padrão, ou eles devem ser comprados separadamente?

A entrega padrão do 6ES7341-1CH02-0AE0 inclui o CD do pacote de configuração e os drivers embutidos ASCII, 3964(R) e RK512.

O Modbus RTU não está incluído — requer software de driver carregável comprado separadamente: número de catálogo 6ES7870-1AA01-0YA0 para Modbus Master (RTU) e 6ES7870-1AB01-0YA0 para Modbus Slave (RTU). 

Esses drivers Modbus são carregados no CP 341 a partir do STEP 7 como parte do processo de configuração de hardware.

Tanto o Modbus quanto os drivers padrão podem coexistir no mesmo CP 341 — mas apenas um protocolo está ativo por vez para qualquer sessão de comunicação.

Q5: O CP 341 foi descontinuado. Qual é a alternativa atual da Siemens para comunicação serial RS485 em um S7-300?

A Siemens descontinuou a série CP 341. Para a plataforma SIMATIC S7-300 atual, a comunicação serial é geralmente tratada pelo CM PtP RS422/485 (módulo de comunicação SIMATIC ET 200M) quando opera em configuração distribuída.

Para novos projetos de máquinas, a Siemens recomenda a migração para a família S7-1500 com os módulos de comunicação CM PtP (por exemplo, 6ES7541-1AB00-0AB0) que fornecem comunicação serial RS422/RS485 com blocos de função CM PtP no TIA Portal.

Para manutenção de instalações existentes do S7-300 CP 341, o módulo continua disponível através do mercado de excedentes industriais, e o serviço Siemens continua a dar suporte ao CP 341 dentro do ciclo de vida do produto S7-300.