1、 Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 1 V.24/TTY-Wandler fr SIMATIC S5- Steuerungen Autor: Jrgen Horter Der folgende Beitrag beschreibt einen Bausatz, mit dem die Pegelwandlung von V.24 (RS232) auf 20 mA (TTY) vorgenommen wird. Die AG-Schnittstell
2、e von SIEMENS S5-Steuerungen besitzen zur Kommunikation mit dem Programmiergert eine serielle TTY-Schnittstelle (20mA Current Loop). Da ein Standard-PC blicherweise mit V.24-Schnittstellen ausgestattet ist, muss ein Wandler zwischengeschaltet werden, der die Spannungspegel der V.24-Schnittstelle in
3、einen 20 mA- Strompegel wandelt - und umgekehrt. Fr RS232 ist vereinbart, dass ein High-Signal durch eine negative Spannung von 12 V bertragen wird, ein Low-Signal durch eine positive Spannung von +12 V. Die bertragung beginnt immer mit einem Startbit also dem Signalwechsel von High auf Low. Danach
4、werden die einzelnen Bits, beginnend mit dem niederwertigen Bit (LSB) nacheinander bertragen. Fr jedes Bit ist eine genau vereinbarte Zeiteinheit vorgesehen, so dass sie der Empfnger wieder richtig zusammensetzen kann. Diese Zeiteinheit wird als Baudrate bezeichnet. Bei der S5 betrgt die Geschwindig
5、keit 9600 Baud. (9600 Bits pro Sekunde). Die TTY-Schnittstelle bertrgt die Daten, indem in einer Leiterschleife ein 20 mA-Strom im Takt der Datenbits ein- und ausgeschaltet wird. Im Ruhezustand bzw. whrend der bertragung von 1-Signalen fliet ein Strom von 20 mA; bei 0- Signalen wird der Stromfluss u
6、nterbrochen. Grundlagen: Serielle Datenbertragung“ TTY-Schnittstelle Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 2 RS232 Startbit Datenbits Stopbit +12V0V 1 2 3 4 5 6 7 8 -12V 1 0 0 1 0 1 1 0 TTY 20 mA0 mA Bei TTY unterscheidet man zwischen aktiven und p
7、assiven Teilnehmern. Innerhalb jeder Stromschleife darf lediglich ein angeschlossenes Gert den erforderlichen Schleifenstrom von 20 mA liefern. Dieses Gert bezeichnet man als aktiv, das andere als passiv. Die Siemens-PGs haben eine aktive TTY-Schnittstelle. PG Seite aktiv Steckleitung AG Seite 25pol
8、. Stiftleiste 6ES5 734-2xxx0 15pol. Stiftleiste COM/TTY aktiv passiv (Verbindung PG 740 mit AG) Aktiver und passiver Partner Schnittstelle der SIEMENS- Programmiergerte Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 3 Die folgende Skizze zeigt die Steckerbe
9、legung der AG- Schnittstelle an einer SIMATIC S5-Steuerung. Die Versorgungsspannungs- und Signalleitungen sind potentialgebunden. Der nachfolgend beschriebene Bausatz agiert als passiver Teilnehmer. Es werden die Stromquellen, die an der AG- Schnittstelle am Pin 11 und 13 herausgefhrt sind, abgegrif
10、fen und ber Optokoppler an den Signaleingang Pin 9 - bzw. auf Pin 6 - dann ber den Singanlausgang Pin 7 gegen Masse gelegt. Die Spannungsversorgung fr die Schaltung wird ebenfalls von der AG-Schnittstelle bereitgestellt. Steckerbelegung PG- Schnittstelle an der SIMATIC S5 Teil 8 Speicherprogrammierb
11、are Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 4 Schaltplan: Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 5 Das Herzstck der Schaltung ist der V.24-Sender/Empfnger MAX 232 CPE. Er besitzt intern zwei integrierte Spannungswandler, die nach
12、dem Prinzip der Ladungspumpe die Spannungen von +9 V und 9V aus einer einzigen +5 V- Spannungsquelle erzeugen. Der MAX232 enthlt vier Pegelwandler. Zwei davon sind V.24- Treiber, die den TTL/CMOS-Eingangspegel auf V.24- Ausgangsspannungen von 9 V umsetzen. Die anderen beiden Pegelwandler sind V.24 E
13、mpfnger, die den V.24- Spannungspegel auf TTL/CMOS-Eingangspegel umsetzen. Der Versorgungsspannungsteil des MAX 232 besteht aus zwei Ladungspumpen. Die erste benutzt den externen Kondensator C1 zur Verdopplung der Eingansspannung von +5 V auf +10 V mit einer Ausgangsimpedanz von ca. 200 Ohm. Die zwe
14、ite Ladungspumpe benutzt den zweiten externen Kondensator C3 zur Invertierung der +9 V auf 9 V mit einer Gesamtausgangsimpedanz von ca. 450 Ohm. MAX 232 Funktionsschaltbild Ladungspumpe Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 6 Jeder der beiden Leitu
15、ngstreiber ist ein CMOS-Inverter, der von den intern erzeugten +10 V gespeist wird. Der Eingang ist TTL/CMOS-kompatibel. Der Eingang eines unbenutzten Treibers kann unbeschaltet bleiben, da ein interner Pull-up- Widerstand nach Vcc einen definierten Eingangspegel darstellt. Von den vier Pegelwandler
16、n wird fr unsere Schaltung nur jeweils einer bentigt. Das V.24-Signal vom PC wird am IC-Pin 13 in ein 5 V-Signal am Pin 12 umgewandelt. Die entstehende 5 V-Spannung schaltet ber den Widerstand R3 den Transistor T1 durch. Die LED im Optokoppler OK1 leuchtet daraufhin und schaltet wiederum die 20 mA-S
17、tromquelle der AG-Schnittstelle (Pin 13) auf den TTY - Eingang (Pin 9). Die LED V1, die in Reihe mit eingebaut ist, zeigt spter einen Schreibvorgang zur SPS-Steuerung an. Will das AG an den PC Daten senden, so geschieht dies ber eine Brcke der 20 mA-Stromquelle (Pin 11 nach Pin 6) und dem Durchschal
18、ten des Sendetransistors in der CPU. Das TxD-Singal kommt aus der AG-Schnittstelle (Pin 7) ber eine LED an den Optokoppler OK2. Dieser schaltet durch und sperrt den Transistor T2, was wiederum ein High-Signal ber den Widerstand R1 am Eingang 11 des MAX 232 bewirkt. Dieses High-Signal wird vom MAX232
19、 in ein V.24-Signal umgewandelt und am Pin 14 ausgegeben (9V = RS232-High). Die LED in Reihe zum Optokoppler OK2 zeigt spter einen Schreibvorgang von der SPS zum angeschlossenen PC an. Leitungstreiber Daten empfangen Daten senden Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATI
20、C Steuerungen Seite 7 Die Bauteile wurden auf einer einseitigen Leiterplatte von 45 x 50 mm untergebracht. Die Bohrungen der Bauteile sollten einen Durchmesser von 0,8 mm, die Lcher fr die Ltngel einen Durchmesser von 1,3 mm haben. Die Befestigungsbohrung im Zentrum der Platine wird auf 3 mm aufgebo
21、hrt. (Ltseite der Platine 45 x 50 mm) Die paar Bauteile drften relativ schnell bestckt und eingeltet sein. Achten Sie bitte bei den Kondensatoren und den LEDs auf die richtige Polaritt. ACHTUNG: Die beiden LEDs werden mit einem Abstand von ca. 4 mm auf der Ltseite eingebaut. Am quadratischen Ltauge
22、muss der Pluspol der LED angeltet werden (langer Anschluss). Die Platine wird spter mit einem selbstklebenden Befestigungsteil fr Leiterplatten“ in das Gehuse eingebaut. Platinenlayout Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 8 Bauteil Bezeichnung Anz
23、ahl V1, V2 LED 3mm grn 2 R1, R3, R4 Widerstand 4,7 kW 3 R2 Widerstand 180 W 1 IC1 MAX 232 CPE 1 IC-Fassung 16polig 1 OK1, OK2 Optokoppler 2 IC-Fassung 6polig 2 C1, C2, C3, C4 Elko 10 lF 4 T1, T2 BC546 2 ST1, ST2 RTM-Stift 1,3 mm 8 SUB-D 9 Buchse 1 SUB-D 9 Gehuse 1 SUB-D 15 Stecker 1 SUB-D 15 Gehuse
24、1 Leitung LIYCY 5 x 0,14 (6x0.14) 3 Gehuse G025 72 x 50 x 21 mm 1 Ist die Leiterplatte bestckt und die ICs eingebaut, kann der erste Funktionstest ohne PC und AG erfolgen. Schlieen Sie am Stecker ST2 eine Spannungsquelle von 5 V an. Die Stromaufnahme darf nur einige mA betragen. Die von den Ladepump
25、en im MAX 232 erzeugten V.24- Spannungspegel knnen Sie nachmessen. Am Pin 2 sollten ca. +9 V, am Pin 6 sollten ca. 9 V gegen Masse zu messen sein. Bestckungsplan Stckliste Funktionstest Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 9 Auerdem knnen Sie das
26、RS232-LOW-Signal (+9 V) am Stecker ST1-2 kontrollieren. Ist dieser erste Funktionstest erfolgreich, kann das Gehuse gebohrt und die Anschlussleitungen an die Stecker ST1 und ST2 aufgelegt werden. Danach wird die Platine im Gehuse eingebaut. Auf der AG-Seite mssen die 5 Adern entsprechend dem Schaltp
27、lan aufgelegt werden. Die Drahtbrcke, zum Durchschleifen der 20 mA Stromquelle, von Pin 11 nach Pin 6 nicht vergessen! Bohrplan Gehuse AG-seitige Steckverbindung Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 10 Je nachdem ob am PC die COM1 ein 9- oder 25-p
28、oliger SUB- D-Stecker eingebaut ist, mssen die drei Adern am Stecker richtig aufgelegt werden. Platine Signal SUB-D 9 SUB-D 25 ST1-1 TxD 3 2 ST1-2 RxD 2 3 ST1-3 Masse 5 7 Ist alles angeschlossen kann der Stecker am AG eingesteckt werden. Wenn die Steuerung eingeschaltet ist, sollten beide LEDs des W
29、andlers leuchten, da im Ruhezustand 1-Signal an der Lese- und Schreibleitung anliegt. Leuchten die LEDs nicht, wurde wahrscheinlich die Polaritt verwechselt. Sobald Sie mit dem PC online gehen und beispielsweise den Status eines Bausteines beobachten, flackern die beiden LEDs und zeigen damit eine a
30、ktive Datenverbindung an. Fr diejenigen, die sich nicht die Mhe machen wollen, die Platine zu erstellen und die Bauteile zusammenzusuchen, kann der Bausatz fr 19,95 plus 3,50 Versandkosten bei der Firma Horter und Kalb bezogen werden. Der Komplettbausatz enthlt folgende Teile: - Platine getzt und ge
31、bohrt mit Bestckungsplan - alle bentigten elektronischen Bauteile - gebohrtes ABS-Gehuse 72 x 50 x 21mm inkl. 4 Schrauben - 3 m abgeschirmte Leitung (weitere Leitungslngen fr 2,- DM pro Meter) - 15-pol. Sub-D-Stecker mit Gehuse fr die AG-Seite - 9-pol. Sub-D-Stecker mit Gehuse fr die PC-Seite. (fall
32、s 25-pol. gewnscht, bitte bei der Bestellung angeben). Die Platine kann auch einzeln bezogen werden. Bitte fgen Sie Ihrer Bestellung 4,48 in Briefmarken sowie einen mit 1,12 frankierten und adressierten Rckumschlag bei. Wer sich die Arbeit fr den Zusammenbau ersparen mchte kann auch das Fertiggert f
33、r 39,95 plus 3,50 Versandkosten bestellen. Das Teil ist dann komplett aufgebaut und geprft. PC-seitige Steckverbindung Komplettbausatz Platine Fertiggert Teil 8 Speicherprogrammierbare Steuerungen Serieller Wandler fr SIMATIC Steuerungen Seite 11 Bestellungen schriftlich an: Fa. Horter & Kalb August
34、-Bebel-Platz 10 95445 Bayreuth oder im Onlineshop unter: http:/www.horter.de/shop Bestellungen und Fragen knnen auch per Email an mailhorter.de gesendet werden. Auf unserer Homepage finden Sie unter anderem Links zu interessanten Firmen, die sich mit SPS-Steuerungen und Zubehr beschftigen. http:/www.horter.de Bestelladressen
