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西門子S7-200 Modbus例程
最近更新時間：2015-10-22
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西門子S7-200 Modbus例程 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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· 1.s232/485轉(zhuǎn)換器，485與plc的PPI口的連接方式是：
3---Data＋/A
8---Data－/A
2.或自己制作
Modbus RTU 主站指令庫
西門子在 Micro/WIN V4.0 SP5 中正式推出 Modbus RTU 主站協(xié)議庫（西門子標準庫指令）。
圖 1. 西門子標準指令庫（Micro/WIN V4.0 SP5）
注意：
1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調(diào)用預(yù)先編好的程序功能塊實現(xiàn)的，該庫對 Port0 和Port 1 有效。該指令庫將設(shè)置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令庫使用了一些用戶中斷功能，編其他程序時不能在用戶程序中禁止中斷。
3. Modbus RTU 主站庫對CPU的版本有要求。CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01（即訂貨號為6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的 S7-200 CPU 不支持。
使用 Modbus RTU 主站指令庫，可以讀寫 Modbus RTU 從站的數(shù)字量、模擬量 I/O 以及保持寄存器。
要使用 Modbus RTU 主站指令庫，須遵循下列步驟：
Modbus RTU 主站功能編程
1. 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序
使用 SM0.0 調(diào)用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并啟動其功能控制：
用 SM0.0 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序
各參數(shù)意義如下:
a. EN 使能： 必須保證每一掃描周期都被使能（使用 SM0.0）
b. Mode 模式： 為 1 時，使能 Modbus 協(xié)議功能；為 0 時恢復為系統(tǒng) PPI 協(xié)議
c. Baud 波特率： 支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。
d. Parity 校驗： 校驗方式選擇
0＝無校驗
1＝奇較驗
2＝偶較驗
e. Timeout 超時： 主站等待從站響應(yīng)的時間，以毫秒為單位，典型的設(shè)置值為 1000 毫秒（1 秒），允許設(shè)置的范圍為1 - 32767。
注意： 這個值必須設(shè)置足夠大以保證從站有時間響應(yīng)。
f. Done 完成位： 初始化完成，此位會自動置1。可以用該位啟動 MBUS_MSG 讀寫操作（見例程）
g. Error 初始化錯誤代碼（只有在 Done 位為1時有效）：
0＝ 無錯誤
1＝ 校驗選擇非法
2＝ 波特率選擇非法
3＝ 模式選擇非法
2. 調(diào)用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus 請求；
調(diào)用Modbus RTU 主站讀寫子程序
各參數(shù)意義如下:
a. EN 使能： 同一時刻只能有一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）使能
注意：建議每一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）都用上一個 MBUS_MSG 指令的Done 完成位來激活，以保證所有讀寫指令循環(huán)進行（見例程）。
b. First 讀寫請求位： 每一個新的讀寫請求必須使用脈沖觸發(fā)
c. Slave 從站地址： 可選擇的范圍 1 -247
d. RW 從站地址： 0 ＝ 讀， 1 ＝ 寫
注意：
1. 開關(guān)量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能
2. 開關(guān)量輸入和模擬量輸入只支持讀功能
e. Addr 讀寫從站的 選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型
數(shù)據(jù)地址： 00001 至 0xxxx - 開關(guān)量輸出
10001 至 1xxxx - 開關(guān)量輸入
30001 至 3xxxx - 模擬量輸入
40001 至 4xxxx - 保持寄存器
f. Count 數(shù)據(jù)個數(shù) 通訊的數(shù)據(jù)個數(shù)（位或字的個數(shù)）
注意： Modbus主站可讀/寫的zui大數(shù)據(jù)量為120個字（是指每一個 MBUS_MSG指令）
g. DataPtr 數(shù)據(jù)指針： 1. 如果是讀指令，讀回的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中
2. 如果是寫指令，要寫出的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中
h. Done 完成位 讀寫功能完成位
i. Error 錯誤代碼： 只有在 Done 位為1時，錯誤代碼才有效
0 ＝ 無錯誤
1 ＝ 響應(yīng)校驗錯誤
2 ＝ 未用
3 ＝ 接收超時（從站無響應(yīng)）
4 ＝ 請求參數(shù)錯誤（slave address, Modbus address, count,RW）
5 ＝ Modbus/自由口未使能
6 ＝ Modbus正在忙于其它請求
7 ＝ 響應(yīng)錯誤（響應(yīng)不是請求的操作）
8 ＝ 響應(yīng)CRC校驗和錯誤
-
101 ＝ 從站不支持請求的功能
102 ＝ 從站不支持數(shù)據(jù)地址
103 ＝ 從站不支持此種數(shù)據(jù)類型
104 ＝ 從站設(shè)備故障
105 ＝ 從站接受了信息，但是響應(yīng)被延遲
106 ＝ 從站忙，拒絕了該信息
107 ＝ 從站拒絕了信息
108 ＝ 從站存儲器奇偶錯誤
常見的錯誤：
? 如果多個 MBUS_MSG 指令同時使能會造成 6 號錯誤
? 從站 delay 參數(shù)設(shè)的時間過長會造成主站 3 號錯誤
? 從站掉電或不運行，網(wǎng)絡(luò)故障都會造成主站 3 號錯誤
3. 在 CPU 的 V 數(shù)據(jù)區(qū)中為庫指令分配存儲區(qū)（Library Memory）
Modbus Master 指令庫需要一個284個字節(jié)的全局 V 存儲區(qū)。
關(guān)于 Modbus RTU 主站協(xié)議庫的補充說明
此為西門子正式推出的標準庫指令說明資料。
在 Modbus RTU Master 協(xié)議和 PPI 協(xié)議之間切換：
Modbus RTU Master 協(xié)議指令庫使通信口工作在自由口模式下，此時不能與 Micro/WIN 軟件通信。要在切換回PPI 協(xié)議，可以：
? 將 MBUS_CTRL 指令的 Mode 輸入端設(shè)置為邏輯“0"
? 將 CPU 的允許模式選擇開關(guān)置為 STOP 位置
Modbus RTU Master 協(xié)議庫的執(zhí)行時間：
Modbus RTU Master 協(xié)議庫的 MBUS_CTRL 指令不需要很長的執(zhí)行時間。MBUS_需要 1.11 ms用于初始化，在后續(xù)的每個掃描周期中只占用 0.41 ms。
調(diào)用 MBUS_MSG 子程序會加長處理時間。大部分時間都用于 CRC 校驗的計算。每讀、寫一個字的數(shù)據(jù)就需要 1.85 ms掃描時間。數(shù)據(jù)zui多的情況下（讀、寫 120 字的數(shù)據(jù)），掃描時間大概會擴增加 222ms。讀操作的時間主要消耗在接收數(shù)據(jù)上；寫操作的時間主要消耗在發(fā)送數(shù)據(jù)上。
Modbus 地址
通常 Modbus 地址由 5 位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master協(xié)議庫把標準的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號，讀寫從站的數(shù)據(jù)。Modbus Master協(xié)議庫支持如下地址：
? 00001 - 09999：數(shù)字量輸出（ 線圈）
? 10001 - 19999：數(shù)字量輸入（觸點）
? 30001 - 39999：輸入數(shù)據(jù)寄存器（通常為模擬量輸入）
? 40001 - 49999：數(shù)據(jù)保持寄存器
Modbus Master 協(xié)議庫支持的功能
為了支持上述 Modbus 地址的讀寫，Modbus Master 協(xié)議庫需要從站支持下列功能：
表 1. 需要從站支持的功能
Modbus 地址 讀/寫 Modbus 從站須支持的功能
00001 - 09999
數(shù)字量輸出 讀 功能 1
寫 功能 5：寫單輸出點
功能 15：寫多輸出點
10001 - 19999
數(shù)字量輸入 讀 功能 2
寫 －
30001 - 39999
輸入寄存器 讀 功能 4
寫 －
40001 - 49999
保持寄存器 讀 功能 3
寫 功能 6：寫單寄存器單元
功能 16：寫多寄存器單元
Modbus 地址和 S7-200 存儲區(qū)地址的映射
S7-200 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時，Modbus 地址和 S7-200 內(nèi)存儲區(qū)地址的映射關(guān)系都類似。
Modbus 保持寄存器地址映射舉例：
Modbus 保持寄存器地址
40001 12 34
40002 56 78
40003 9A BC
S7-200 存儲區(qū)字尋址
VW200 12 34
VW202 56 78
VW204 9A BC
S7-200 存儲區(qū)字節(jié)尋址
VB200 12
VB201 34
VB202 56
VB203 78
VB204 9A
VB205 BC
Modbus 數(shù)字量地址映射舉例：
位地址（0xxxx 和 1xxxx）數(shù)據(jù)總是以字節(jié)為單位打包讀寫。*個字節(jié)中的zui低有效位對應(yīng) Modbus地址的起始地址。如下圖所示：
數(shù)字量地址映射舉例
常問問題
Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本是否有要求，為什么編譯例子程序時，會遇到 4個錯誤？
Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本確實有要求，CPU 的版本必須為 2.00 或者2.01(即訂貨號為6ES721*－***23-0BA*)，1.22 版本之前（包括 1.22 版本）的 S7-200 CPU不支持。
Modbus 指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進行 CPU監(jiān)控？
Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI編程通信監(jiān)控。如果通信口都已經(jīng)被占用，可以考慮：
? 加一個通信模塊（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）擴展出一個編程通信口
? 中止自由口模式，可以將 CPU 上的模式開關(guān)從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態(tài)，用程序停止指令庫的Modbus 模式（參見指令庫應(yīng)用）
如何理解 Modbus 地址與功能碼的區(qū)別？
Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。
根據(jù) Modbus 通信協(xié)議，Modbus 數(shù)據(jù)的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx的形式，分別表示數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸入等數(shù)據(jù)地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數(shù)據(jù)地址與 S7-200的 I/O 和數(shù)據(jù)存儲區(qū)地址間有特定的對應(yīng)關(guān)系。
有些設(shè)備表明它支持 Modbus RTU 通信協(xié)議，但也詳細提供了讀寫數(shù)據(jù)的詳細通信幀格式，其中包括如何 Modbus站的地址，需要讀寫數(shù)據(jù)類型、長度等等。數(shù)據(jù)幀有特定字節(jié)指出此指令讀寫的數(shù)據(jù)類型和地址，此字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容即所謂“功能碼"，如功能 1讀取單個/多個數(shù)字量輸出點的值。
支持 Modbus 協(xié)議的設(shè)備或軟件，使用時用戶直接設(shè)置或看到的應(yīng)當是 Modbus 數(shù)據(jù)地址。Modbus地址所訪問的數(shù)據(jù)，是通過各種“功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂Modbus 協(xié)議只有功能碼，則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應(yīng)關(guān)系。
如何訪問大于 9999 的保持寄存器地址？
通常 Modbus 協(xié)議的保持寄存器地址范圍在 40001 - 49999 之間。對于多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)夠了。但有些 Modbus從站把地址映射到保持寄存器區(qū)的地址超過 9999 的部分。
Modbus Master 協(xié)議庫支持超過 9999 的保持寄存器地址。地址范圍為 400001 - 465536。只需在調(diào)用MBUS_MSG 子程序時給 Addr 參數(shù)賦相應(yīng)的值即可，如 416768。
Modubs Master 擴展地址模式僅支持保持寄存器區(qū)，不支持其他地址類型。