Die Anpassung der Baudrate allein reicht nicht aus, um eine zuverlässige RS485-Kommunikation zu gewährleisten. Die SPS muss zusätzlich erkennen, wo jede Nachricht endet und wann die nächste Anfrage gesendet werden kann.
Das EX-6301 ist ein einkanaliges RS485-Kommunikationsmodul mit freiem Port, das zum Anschluss von Antrieben, Messgeräten, Transmittern, intelligenten elektrischen Geräten und anderen seriellen Geräten an eine verteilte E/A-Station der EX-Serie entwickelt wurde.
Anstatt sich auf die Softwareinstallation zu konzentrieren, erklärt dieser Artikel, wie man die Nachrichtengrenzmethode, den Übertragungsmodus, die Prozessdatenstruktur und die SPS-Kommunikationssequenz auswählt.
Drei Methoden zum Erkennen des Endes einer Nachricht
Der EX-6301 bietet drei Empfangsmethoden.
| Empfangsmethode | Nachrichtenabschlussbedingung | Geeignetes Datenformat | Hauptprüfung |
|---|---|---|---|
| Zeichen-Intervall-Rezeption | Seit 3,5 Zeichenzeiten erscheint kein neuer Charakter. | Nachrichten variabler Länge ohne festen Abschluss | Serielle Zeitmessung und Lücken innerhalb der Nachricht |
| Empfang mit fester Länge | Die konfigurierte Anzahl an Bytes wird empfangen | Antworten mit konstanter Länge | Die konfigurierte Länge muss mit der Geräteantwort übereinstimmen. |
| Terminator-basierter Empfang | Ein bestimmtes Abschlusszeichen wurde erkannt | ASCII-Nachrichten, die mit CR oder einem anderen Marker enden | Terminator muss mit der tatsächlichen Nachricht übereinstimmen. |
Die richtige Methode hängt vom Kommunikationsformat des angeschlossenen RS485-Geräts ab.
Zeichenintervallempfang für Nachrichten variabler Länge
Der Empfang von Zeichenintervallen ist der Standardmodus des EX-6301.
Nach dem Empfang eines Zeichens betrachtet das Modul die Nachricht als abgeschlossen, wenn innerhalb von 3,5 Zeichen kein weiteres Zeichen eintrifft. Das tatsächliche Intervall hängt von der Baudrate, dem seriellen Format und der Paritätskonfiguration ab.
Diese Methode eignet sich für Nachrichten variabler Länge ohne festes Endzeichen. Eine ungewöhnliche Verzögerung innerhalb einer Nachricht kann jedoch dazu führen, dass das Modul das Ende des Frames zu früh erkennt.
Ingenieure sollten Folgendes überprüfen:
- Angleichen der Baudraten an beiden Enden
- Angleichende Paritäts- und Stoppbit-Einstellungen
- Ob das Gerät während einer einzelnen Nachricht pausiert
- Trennung zwischen RS485- und Hochleistungskabeln
- Korrekte A-, B- und GND-Verbindungen
Die Bedienungsanleitung schreibt ausdrücklich die GND-Verbindung vor, um das Risiko von Kommunikationsproblemen zu minimieren.
Empfang mit fester Länge für vorhersagbare Reaktionen
Der Empfang mit fester Länge eignet sich, wenn das angeschlossene Gerät immer die gleiche Anzahl von Bytes zurückgibt.
Die erwartete Antwortlänge ist im Befehl der SPS enthalten. Die EX-6301 meldet die Nachricht erst dann als abgeschlossen, wenn die konfigurierte Anzahl an Bytes empfangen wurde.
Wenn die Empfangslänge auf fünf Byte eingestellt ist und das externe Gerät sechs Byte sendet, werden nur die ersten fünf Byte dieser Nachricht akzeptiert. Treffen weniger als fünf Byte ein, wartet das Modul weiter, anstatt eine vollständige Antwort zu melden.
| Konfigurationsfehler | Mögliches Ergebnis |
|---|---|
| Die konfigurierte Länge ist kürzer als die tatsächliche Antwort. | Die verbleibenden Bytes werden von der aktuellen gültigen Nachricht ausgeschlossen. |
| Die konfigurierte Länge ist länger als die tatsächliche Antwort | Das Modul wartet weiterhin auf zusätzliche Daten. |
Vor Beginn eines weiteren Empfangszyklus mit fester Länge muss ein neuer Empfangslängenbefehl ausgegeben werden.
Terminatorbasierter Empfang für ASCII-Instrumente
Die Terminator-basierte Empfangsmethode erkennt den Abschluss einer Nachricht durch das Erkennen eines bestimmten Zeichens. Der Standardterminator ist 0x0D.
Dieses Verfahren eignet sich für ASCII-Instrumente, die jede Antwort mit einem Wagenrücklauf, Zeilenvorschub oder einem anderen definierten Zeichen abschließen. Der EX-6301 unterstützt einen konfigurierbaren Abschlusswert von bis zu zwei Bytes.
Fehlt das angegebene Abschlusszeichen, wird die Nachricht nicht als vollständig gemeldet. Tritt das Abschlusszeichen zweimal in einer Nachricht auf, endet der Empfang mit dem ersten Auftreten.
Bevor Sie diese Methode auswählen, bestätigen Sie Folgendes:
- Das tatsächliche Abschlusszeichen, das vom Gerät verwendet wird
- Ob der Terminator ein oder zwei Bytes enthält
- Ob dasselbe Zeichen innerhalb gültiger Daten vorkommen kann
- Ob das Gerät einer Anfrage-Antwort-Sequenz folgt
Trigger- und Automatikgetriebe
Der EX-6301 bietet getriggerte und automatische zeitgesteuerte Übertragung.
| Übertragungsmodus | Ausgangszustand | Geeignete Verwendung |
|---|---|---|
| Ausgelöste Übertragung | TxE ändert sich von 0 auf 1 | Bedingte Geräteabfragen und individuelle Steuerbefehle |
| Automatisches Zeitgetriebe | TxM ist 1 und TxE bleibt 1 | Periodische Zählerabfrage oder wiederholte feste Anfragen |
Im Triggermodus hängt die Übertragung von der steigenden Flanke von TxE ab. Wird TxE dauerhaft auf 1 gehalten, wird keine weitere Einzelübertragung ausgelöst.
Im Automatikmodus werden die konfigurierten Daten im gewählten Intervall wiederholt gesendet. Im manuellen Modus stehen Intervalle von 50 ms bis 10 s zur Verfügung, der Standardwert beträgt 1 s.
Das kürzeste Intervall ist nicht immer die beste Einstellung. Das verbundene Gerät muss genügend Zeit haben, die Anfrage zu verarbeiten und seine Antwort abzuschließen, bevor die nächste Übertragung beginnt.
Die 66-Byte-Prozessdaten verstehen
Der EX-6301 verwendet 66 Bytes an Ausgabeprozessdaten.
| Bereich | Länge | Funktion |
|---|---|---|
| Übertragungslänge | 1 Byte | Definiert die zulässige Nachrichtenlänge, bis zu 64 Bytes. |
| Steuerbyte | 1 Byte | Steuert das Sende- und Empfangsverhalten |
| Übertragungsdaten | 64 Bytes | Enthält die ausgehende RS485-Nachricht |
Die Eingabeprozessdaten umfassen ebenfalls 66 Bytes.
| Bereich | Länge | Funktion |
|---|---|---|
| Empfangslänge | 1 Byte | Gibt die gültige empfangene Länge an |
| Kommunikationsstatusbyte | 1 Byte | Berichte senden, empfangen und bereithalten |
| Empfangsdaten | 64 Bytes | Enthält die empfangene RS485-Nachricht |
Die SPS sollte das Empfangslängenbyte lesen, bevor sie den Datenpuffer verarbeitet. Der gesamte 64-Byte-Bereich sollte nicht automatisch als gültiger Nachrichteninhalt interpretiert werden.
Erstellen einer zustandsgesteuerten SPS-Sequenz
Das Kommunikationsstatusbyte liefert drei wichtige Informationen:
| Status | Bedeutung |
|---|---|
| reok_tren | Empfang abgeschlossen und Übertragung erlaubt |
| tr_ok | Übertragung abgeschlossen |
| re_ok | Empfang abgeschlossen |
Eine praktische SPS-Sequenz ist:
- Vergewissern Sie sich, dass das Modul zur Übertragung bereit ist.
- Schreibe die Übertragungslänge, das Steuerbyte und die Nachrichtendaten.
- Erzeugt einen 0-zu-1 TxE-Übergang im Triggermodus.
- Warten Sie, bis der Status „Übertragung abgeschlossen“ angezeigt wird.
- Warten Sie, bis der Empfang abgeschlossen ist.
- Lesen Sie die empfangene Länge und die gültigen Daten.
- Setzen Sie den Trigger zurück oder aktualisieren Sie ihn, bevor Sie den nächsten Austausch starten.
Eine zustandsgesteuerte Sequenz ist anpassungsfähiger als ein Programm mit fester Verzögerung, da serielle Geräte unterschiedliche Reaktionszeiten haben können.
Die gleiche serielle Logik über TwinCAT und TIA Portal
Das Handbuch enthält Beispiele für TwinCAT 3 und TIA Portal V17.
In TwinCAT 3 wird der EX-6301 hinter einem EX-1100 EtherCAT-Adapter installiert, und seine seriellen Parameter werden über die Starteinstellungen konfiguriert.
Im TIA Portal wird es hinter einem EX-1110 PROFINET-Adapter installiert und über die GSD-basierte Gerätekonfiguration hinzugefügt.
Obwohl sich die Engineering-Plattformen und die übergeordneten Netzwerke unterscheiden, basiert die Prozessdatenstruktur des EX-6301 weiterhin auf der Übertragungslänge, dem Steuerbyte, dem Kommunikationsstatusbyte und den 64-Byte-Datenbereichen.
Das RS485-Nachrichtenformat des angeschlossenen Geräts sollte daher die Entscheidung über den Empfangsmodus bestimmen.
Checkliste für die Kommunikation vor der Inbetriebnahme
| Prüfen Sie den Artikel | Überprüfung |
|---|---|
| Elektrische Schnittstelle | RS485 A, B und GND-Verkabelung prüfen |
| Kabelführung | Verwenden Sie ein geeignetes, abgeschirmtes Kabel in ausreichendem Abstand zu Hochspannungsleitungen. |
| Baudrate | Passen Sie den EX-6301 und das angeschlossene Gerät an. |
| Paritäts- und Stoppbits | Verwenden Sie an beiden Enden dasselbe serielle Format. |
| Empfangsmodus | Wählen Sie den Intervall-, Festlängen- oder Terminatormodus. |
| Nachrichtenlänge | Halten Sie gültige Sende- und Empfangsdaten innerhalb von 64 Bytes. |
| Übertragungsmodus | Wählen Sie zwischen ausgelöstem und automatischem zeitgesteuertem Betrieb. |
| Abstimmungsintervall | Gewähren Sie ausreichend Zeit für die Gerätereaktion. |
| Zustandsautomat der SPS | Fortschritt je nach Sende- und Empfangsstatus |
| Fehlerbehandlung | Timeout, Wiederholungsversuche und Diagnoseaufzeichnung definieren |
Wichtigste technische Daten
| Artikel | EX-6301 Spezifikation |
|---|---|
| Produktart | RS485-Kommunikationsmodul mit freiem Port |
| Kanäle | 1 |
| Kommunikationsreichweite | 1200–115200 Baud |
| Parität | Keine, ungerade oder gerade |
| Stoppbits | 1 oder 2 |
| Maximale Nachrichtendaten | 64 Byte senden und 64 Byte empfangen |
| Automatisches Intervall | 50 ms–10 s |
| Standardmäßiges automatisches Intervall | 1 Sekunde |
| Kommunikationsrolle | Master oder Slave; standardmäßig Master. |
| Aktueller Verbrauch | 26 mA |
| Abmessungen | 90 × 67 × 14 mm |
| Schutzklasse | IP20 |
Abschluss
Für eine zuverlässige Kommunikation mit dem EX-6301 ist die Auswahl einer Empfangsmethode erforderlich, die zur Nachrichtenstruktur des angeschlossenen Geräts passt.
Nachrichten variabler Länge können zeichenintervallbasiert empfangen werden, Antworten fester Länge längenbasiert und ASCII-Daten mit einem definierten Endzeichen terminatorbasiert. Die Sendeseite muss ebenfalls für einen getriggerten oder automatischen zeitgesteuerten Betrieb ausgelegt sein.
Konsistente serielle Einstellungen, eine zustandsgesteuerte SPS-Sequenz und eine längenbasierte Verarbeitung des 64-Byte-Datenbereichs tragen dazu bei, Probleme wie abgeschnittene Frames, unvollständigen Empfang und wiederholte Übertragung zu reduzieren.
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