|
| 起源の場所 | ドイツ |
| ブランド名 | SIMENS |
| 証明 | CE RoHS |
| モデル番号 | 6ES7241-1CH30-1XB0 |
「シーメンス 6ES7241-1CH30-1XB0」は、CB 1241 RS485 通信ボードです。これは、SIMATIC S7-1200 CPU の前面に直接取り付けられるコンパクトなプラグインボードで、信号モジュールスロットを占有することなく、完全に機能する RS485 シリアル通信ポートを追加できます。幅 38mm、重量 40g と、S7-1200 用の最小クラスの拡張機能であり、CPU のネイティブ PROFINET イーサネットインターフェイスと並行してシリアル通信が必要なアプリケーションに、最小限の物理的なフットプリントで必要な機能を提供します。
CB 1241 が単なる UART チップ以上のものとなっているのは、S7-1200 に深いプロトコルサポートをもたらす点です。
Freeport モードでは、CPU プログラムがシリアル通信のすべての側面を直接制御できます。開始文字検出、テレグラムフレーミング、タイムアウト条件、データ解析などです。これにより、ASCII またはバイナリデータを標準ボーレートで扱うほぼすべてのシリアルデバイスと通信できます。
この低レベルモードの上に、S7-1200 が実行するすぐに使用できるプロトコルドライバーがあり、ユーザーがプロトコルをゼロから実装する必要はありません。Modbus RTU（マスターおよびスレーブの両方の役割）、シーメンスドライブ通信用の USS、および一部の古いシーメンス産業通信デバイスで使用される 3964(R) ブロック指向プロトコルです。
これらのプロトコルを組み合わせることで、機械およびプロセスオートメーションで遭遇するほとんどのシリアル通信ニーズをカバーできます。
ボードは、すべての S7-1200 CPU に組み込まれているフロントコネクタインターフェイスを介して CPU に接続されます。動作電源は CPU のバックプレーンバス（5V、50mA）から完全に供給されるため、別途 24V 接続は必要ありません。
RS485 ポート自体は、ボードに付属のネジ端子ブロックを介して接続され、RS485 ネットワークに接続されるツイストペアケーブルに配線されます。
RS485 終端は、特定の端子ピン（TB～T/RB および TA～T/RA）を短絡することで提供されます。効果的な終端抵抗は 127Ω となり、RS485 ネットワークのエンドポイント終端に適しています。
| パラメータ | 値 |
|---|---|
| インターフェイス | RS485、2線式半二重 |
| 接続 | ネジ端子ブロック |
| 電源 | 5V DC / 50mA（CPU バスから） |
| プロトコル | Freeport、ASCII、3964(R)、Modbus RTU M/S、USS |
| データレート | 300 bps～115.2 kbps |
| 最大テレグラム | 1 kByte |
| ケーブル長 | 最大 1000m |
| Modbus アドレス | 1～49,999 |
| 絶縁 | 500VAC / 1分 |
| 温度範囲 | －20～+60℃ |
| 保護 | IP20 |
| 寸法（幅×高さ×奥行） | 38×62×21mm |
| 重量 | 40g |
Freeport は CB 1241 の最も柔軟な動作モードであり、ボードをほぼすべてのシリアルデバイスに適応可能にします。
Freeport モードでは、S7-1200 CPU プログラムがシリアルポートを完全に制御します。ボーレート、パリティ、ストップビットの設定を決定し、SEND_PTP および RCV_PTP（または TIA Portal では MSG_SEND / MSG_RCV）命令セットを使用して生データを直接送受信します。
実用的なアプリケーションは、標準化された産業プロトコルを実装していないデバイスとの統合です。バーコードスキャナー（ラベルを読み取ると ASCII コード文字列を出力）、重量計（独自の形式で重量値を報告）、RFID リーダー（特定のバイトシーケンスでコマンドに応答）、ラベルプリンター（ZPL または EPL 形式文字列を受信）、およびカスタムコマンド/レスポンスプロトコルを使用するデータ収集機器などです。
これらの各デバイスについて、プログラマーは Freeport 命令を使用して S7-1200 プログラムで正確な通信シーケンスを定義し、シリアルポートをプロトコルスタックではなくバイトストリームとして扱います。
最大 Freeport テレグラム長 1 kByte は、可変長ラベルデータの印刷（ラベルあたり約 1000 文字まで）や、フレーミングの問題なしに測定データ文字列を受信する一般的なケースに対応します。
より長い個々のメッセージが必要なアプリケーションでは、プログラムは複数の命令呼び出しにわたって送信を分割できます。
Modbus RTU は、産業オートメーションで世界的に最も広く展開されているシリアル通信プロトコルです。そのシンプルさ、オープン性、およびデバイスサポートにより、ほぼすべてのメーカーの機器、メーター、ドライブ、センサーとオートメーションシステムをインターフェイスするためのデフォルトの選択肢となっています。
CB 1241 は、Modbus RTU マスター（S7-1200 が他のデバイスをポーリングする）と Modbus RTU スレーブ（S7-1200 が他のマスターのクエリに応答する）の両方の役割をサポートしています。
Modbus RTU マスター: S7-1200 CPU はすべての通信を開始し、RS485 バス上の最大 247 台のスレーブデバイスに機能コードリクエスト（保持レジスタの読み取り、入力レジスタの読み取り、単一/複数レジスタの書き込み、コイルの読み取り、コイルの書き込み）を送信します。
実際には、1000m のケーブル長制限とノイズの考慮事項が、アドレス空間よりも制約となります。
一般的なマスターアプリケーションには、エネルギーメーター（電力、電流、電圧レジスタ）の読み取り、可変速ドライブのコマンド（Modbus レジスタ書き込みによる設定値および有効/無効制御）、分散センサーおよびトランスミッターからのデータ収集が含まれます。
Modbus RTU スレーブ: S7-1200 は、CPU のデータメモリ内の定義されたレジスタマップに対する Modbus マスターの読み取り/書き込みリクエストに応答します。
これにより、SCADA システム、HMI サーバー、エネルギー管理システム、および Modbus マスター機能を持つ他のオートメーションコントローラーとのデータ交換が可能になります。S7-1200 は、それらのいずれに対しても標準の Modbus デバイスとして表示されます。
Modbus アドレス範囲 1～49,999 は、ほとんどのデバイスで使用される標準 Modbus アドレス指定と、一部の SCADA システムで使用される拡張範囲の両方をカバーします。
TIA Portal プログラミング環境は、レジスタアドレスマッピング、接続ハンドル、およびエラーレポート用の明確に定義されたパラメータを持つ MODBUS_MASTER および MODBUS_SLAVE 命令ブロックを提供します。
USS（Universal Serial Interface）プロトコルサポートは、S7-1200 CPU がシーメンス可変速ドライブ（MICROMASTER 420/440、SINAMICS G110、G120C、V20、および V90）を制御する設置において直接的なメリットとなります。これらのドライブは RS485 USS インターフェイスを備えています。
USS を使用すると、S7-1200 はドライブパラメータの読み書き、ドライブの制御ワード（有効/無効、方向、速度設定値）のコマンド、ステータスワードと実際の速度値の読み取りを行うことができます。これらはすべて、CB 1241 のシリアル通信を伝送するのと同じ RS485 ケーブル上で行われます。
1 つの RS485 ネットワークと 1 つの CB 1241 で、最大 31 台の USS プロトコルドライブを同時にアドレス指定できます（USS プロトコルはアドレス 0～30 をサポート）。S7-1200 プログラムは各ドライブを順番にポーリングします。
TIA Portal は、プロトコルタイミングとデータフレーミングを処理する専用の USS 命令ブロック（USS_DRIVE、USS_RPM、USS_WPM）を提供し、プログラマーは生のバイトシーケンスではなく、ドライブパラメータ番号と物理値のレベルで作業できます。
Q1: 同じ S7-1200 CPU で CB 1241 RS485 と CM 1241 RS422/485 通信モジュールを同時に使用できますか？
はい。CB 1241（このボード）は CPU の前面にプラグインされ、信号モジュールスロットを消費しません。
CM 1241（DIN レール取り付け通信モジュール）は、S7-1200 ラック拡張のスロットを占有します。
両方を同じ CPU にインストールして独立して動作させることができ、2 つの独立した RS485 ポートを提供します。例えば、プロセス機器への Modbus RTU 用の 1 つのポートと、USS ドライブ通信用の 2 番目のポートなどです。
Q2: Modbus アドレス 1～49,999 がリストされています。これは Modbus レジスタアドレスも 0～65,535 の標準を超えてサポートされていることを意味しますか？
1～49,999 の範囲は、CB 1241 が Modbus RTU マスターモードでターゲットにできる Modbus スレーブステーションアドレス（ノードアドレス）を指します。
これは通常よりも大きいノードアドレス範囲です。標準の Modbus RTU は最大 247 ノード（アドレス 1～247）をサポートしますが、49,999 の上限は一部の SCADA 実装で使用される拡張アドレス指定の範囲にまで及びます。
Modbus レジスタアドレス範囲（各スレーブ内のデータアドレス、従来の Modbus アドレス表記の保持レジスタ 40001～49999 など）は独立しており、標準の Modbus 仕様に準拠しています。
標準の Modbus レジスタ読み書き機能は、Modbus 仕様で定義されている通常の 0 基準のレジスタアドレスで動作します。
Q3: RS485 コモンモード電圧範囲は 1 秒間 -7V～+12V です。これはポートが CPU から絶縁されていないことを意味しますか？
RS485 ポートと CPU バックプレーンバス間の 500VAC（1分）の仕様は、電気的絶縁が提供されていることを確認します。RS485 グランドは、ギャップバリアによって CPU の内部グランドから絶縁されています。
コモンモード電圧範囲（-7V～+12V）は、RS485 インターフェイス自体の動作範囲を独自のグランド基準に対して記述しており、これは標準の RS485 コモンモード仕様（RS-485 標準: -7V～+12V）です。これは RS485 グランドと CPU バックプレーン間の絶縁とは別です。
Q4: 単一の CB 1241 に接続できる Modbus スレーブデバイスの最大数はいくつですか？
RS485 標準は、リピーターなしでセグメントあたり最大 32 ユニットロード（32 の標準レシーバー入力に相当）をサポートします。
実際には、ほとんどの最新の Modbus スレーブデバイスは 1/8 ユニットロードレシーバーを使用しており、セグメントあたり最大 256 台のデバイスを電気的に接続できます。
ただし、Modbus RTU プロトコルはネットワークを 247 のスレーブアドレス（1～247）に制限しており、実際の要因（ケーブル長（最大 1000m）、通信サイクルタイム、アプリケーション応答時間要件）により、効果的なネットワークは通常、ポートあたり 20～50 台のデバイスに制限されます。CB 1241 が実行する各 Modbus ポーリングサイクルはシーケンシャル（一度に 1 台のデバイス）であるため、スレーブを追加するとすべてのデバイスの合計サイクルタイムが増加します。
Q5: TIA Portal で CB 1241 RS485 はどのように構成されますか？追加のライセンスまたはソフトウェアが必要ですか？
CB 1241 は、追加のライセンスなしで TIA Portal Basic または Professional（V11 以降）内で直接構成されます。
TIA Portal では、CB 1241 はハードウェアカタログに表示され、CPU の前面位置にドラッグアンドドロップすることで S7-1200 デバイス構成に追加されます。
ポートパラメータ（ボーレート、パリティ、ストップビット）はモジュールプロパティで構成されます。
プロトコルレベルの構成（Modbus、USS）は、対応する命令ブロックとそのユーザープログラム内のパラメータを通じて処理されます。
個別の通信ソフトウェアライセンスは必要ありません。Modbus RTU および USS 命令ブロックは、標準の TIA Portal インストールに含まれています。
