S7-200CPU通信口的自由口模式實現(xiàn)Modbus通信協(xié)議.doc

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在組態(tài)王里點擊“com1”(根據(jù)你在前面已經(jīng)定的com口而定)，然后在右邊的界面上顯示你所建立的文件，然后對你編譯的主畫面點反鍵，然后在下拉菜單中點擊“測試---”（你的文件名），再隨便在選項里輸入一個你編寫的程序里的標(biāo)志位，看能不能顯示你的PLC內(nèi)的當(dāng)前值，如果可以顯示，就應(yīng)該是通信上了。 通過S7-200CPU通信口的自由口模式實現(xiàn)Modbus通信協(xié)議，可以通過無線數(shù)據(jù)電臺等慢速通信設(shè)備傳輸。這為組成S7-200之間的簡單無線通信網(wǎng)絡(luò)提供了便利。 詳細(xì)情況請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》（2002年10月或以后版本）的相應(yīng)章節(jié)。 Modbus是公開通信協(xié)議，其最簡單的串行通信部分僅規(guī)定了在串行線路的基本數(shù)據(jù)傳輸格式，在OSI七層協(xié)議模型中只到1，2層。 Modbus具有兩種串行傳輸模式，ASCII和RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持Modbus協(xié)議的設(shè)備一般都支持RTU格式。 通信雙方必須同時支持上述模式中的一種。 Modbus是一種單主站的主/從通信模式。Modbus網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主站存在，主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒有地址，從站的地址范圍為0-247，其中0為廣播地址，從站的實際地址范圍為1-247。 Modbus通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以通過各種傳輸方式傳播，如RS232C、RS485、光纖、無線電等。在S7-200CPU通信口上實現(xiàn)的是RS485半雙工通信，使用的是S7-200的自由口功能。 ModbusRTU主站指令庫（測試版） 西門子針對S7-200最新推出支持ModbusRTU主站的協(xié)議庫（測試版），用戶可以將這個庫添加到Micro/WIN軟件中，并通過調(diào)用庫指令，方便地實現(xiàn)ModbusRTU主站的功能。 注意： 1.ModbusRTU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，該庫只對Port0口有效。該指令庫將設(shè)置Port0工作在自由口通信模式下。 2.ModbusRTU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。 使用ModbusRTU主站指令庫，可以讀寫ModbusRTU從站的數(shù)字量、模擬量I/O以及保持寄存器。 要使用ModbusRTU主站指令庫，須遵循下列步驟： 取得ModbusRTU主站指令庫文件，并添加到編程軟件STEP7-Micro/WIN中； 按照要求編寫用戶程序調(diào)用ModubsRTU主站指令庫。 注意：此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負(fù)任何責(zé)任。使用該軟件的風(fēng)險完全由用戶自行承擔(dān)。由于它是免費的，所以不提供任何擔(dān)保，錯誤糾正和熱線支持，用戶不必為此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。 1.調(diào)用ModbusRTU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： 圖2.用SM0.0調(diào)用ModbusRTU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(fù)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?？梢杂迷撐粏覯BUS_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ModbusRTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus請求； 圖3.調(diào)用ModbusRTU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(jìn)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： 000001至000xxx-開關(guān)量輸出 100001至100xxx-開關(guān)量輸入 300001至300xxx-模擬量輸入 400001至400xxx-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/寫的最大數(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（slaveaddress,Modbusaddress,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?jǐn)?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)（LibraryMemory） ModbusMaster指令庫需要一個284個字節(jié)的全局V存儲區(qū)。 常問問題 MODBUS指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進(jìn)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EM277、CP243-1、EM241等）擴(kuò)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00xxx、10xxx、30xxx和40xxx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MODBUSRTU通信協(xié)議，但也詳細(xì)提供了讀寫數(shù)據(jù)的詳細(xì)通信幀格式，其中包括如何指定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指定讀取單個/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(dāng)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。 ModbusRTU從站 S7-200CPU上的通信口Port0可以支持ModbusRTU協(xié)議，成為ModbusRTU從站。此功能是通過S7-200的自由口通信模式實現(xiàn)，因此可以通過無線數(shù)據(jù)電臺等慢速通信設(shè)備傳輸。 如果想在S7-200CPU之間、或者其他支持ModbusRTU的設(shè)備使用ModbusRTU協(xié)議通信，需要由有S7-200CPU做Modbus主站。S7-200CPU做主站必須由用戶自己用自由口模式，按相關(guān)協(xié)議編程。 詳情請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》之相關(guān)章節(jié)。 要實現(xiàn)ModbusRTU通信，需要STEP7-Micro/WIN32V3.2以上版本的編程軟件，而且須安裝STEP7-Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary（指令庫）。ModbusRTU功能是通過指令庫中預(yù)先編好的程序功能塊實現(xiàn)的。 ModbusRTU從站指令庫只支持CPU上的通信0口（Port0）。 注意：由子程序參數(shù)HoldStart和MaxHold指定的保持寄存器區(qū)，是在S7-200CPU的V數(shù)據(jù)存儲區(qū)中分配，此數(shù)據(jù)區(qū)不能和庫指令數(shù)據(jù)區(qū)有任何重疊，否則在運行時會產(chǎn)生錯誤，不能正常通信。注意Modbus中的保持寄存器區(qū)按“字”尋址，即MaxHold規(guī)定的是VW而不是VB的個數(shù)。 在圖2的例子中，規(guī)定了MODBUS保持寄存器區(qū)從VB0開始（HoldStart＝VB0），并且保持寄存器為1000個字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（兩個字節(jié)）為單位，實際上這個通信緩沖區(qū)占用了VB0～VB1999共2000個字節(jié)。因此分配庫指令保留數(shù)據(jù)區(qū)時至少要從VB2000開始。當(dāng)然保持區(qū)不一定要從VB0開始。 注意：你選用的CPU的V存儲區(qū)大?。PU型號不同V數(shù)據(jù)存儲區(qū)大小不同。應(yīng)根據(jù)需要選擇MODBUS保持寄存器區(qū)域的大小。 包含ModbusRTU從站指令庫的項目編譯、下載到CPU中后，在編程計算機（PG/PC）上運行一些Modbus測試軟件可以檢驗S7-200的ModbusRTU通信是否正常，這對查找故障點很有用。測試軟件通過計算機串口（RS-232）和PC/PPI電纜連接CPU。如果必要，須將PC/PPI電纜設(shè)置在自由口通信方式。 可到一些軟件下載網(wǎng)站尋找類似軟件，如ModScan32等。 MODBUS地址總是以00001、30004之類的形式出現(xiàn)。S7-200內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲區(qū)與MODBUS的0、1、3、4共4類地址的對應(yīng)關(guān)系如下： 表1.MODBUS地址對應(yīng)表 MODBUS地址 S7-200數(shù)據(jù)區(qū) 00001~00128 Q0.0~Q15.7 10001~10128 I0.0~I15.7 30001~30032 AIW0~AIW62 40001~4xxxx T~T+2*(xxxx-1) 其中T為S7-200中的緩沖區(qū)起始地址，即HoldStart。 如果已知S7-200中的V存儲區(qū)地址，推算MODBUS地址的公式如下： MODBUS地MODBUS從站的網(wǎng)絡(luò)地址與S7-200的CPU網(wǎng)絡(luò)地址有什么關(guān)系？ 沒有關(guān)系。支持網(wǎng)絡(luò)通信的通信協(xié)議必須有其自己的網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)定。Modbus從站的地址只是它在Modbus網(wǎng)絡(luò)上的地址，而通常所說的S7-200CPU地址是CPU在西門子的PPI網(wǎng)絡(luò)上的站地址。S7-200CPU的大部分通信功能都通過PPI網(wǎng)絡(luò)完成，例如編程、網(wǎng)絡(luò)讀寫通信等。 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00xxx、10xxx、30xxx和40xxx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MODBUSRTU通信協(xié)議，但也詳細(xì)提供了讀寫數(shù)據(jù)的詳細(xì)通信幀格式，其中包括如何指定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指定讀取單個/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(dāng)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。 MODBUS指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進(jìn)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EM277、CP243-1、EM241等）擴(kuò)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） 為何有些HMI軟件使用MODBUSRTU讀取S7-200中的實數(shù)會出現(xiàn)錯誤？ 有些HMI軟件使用MODBUSRTU通信協(xié)議時，處理存儲在數(shù)據(jù)保持寄存器中的實數(shù)（浮點數(shù)）的方式與西門子的實數(shù)保存格式不同。西門子的PLC遵循“高字節(jié)低地址、低字節(jié)高地址”的規(guī)律。 MODBUSRTU的保持寄存器總是以“字（雙字節(jié)）”為單位，而一個實數(shù)需要4個字節(jié)（雙字）表示。HMI軟件在處理時可能會把保持寄存器的兩個“字”互換位置，造成不能識別以西門子格式表示的實數(shù)。如果HMI軟件一方無法處理這種實數(shù)，則可在S7-200CPU中編程將存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（保持寄存器區(qū)）的實數(shù)的高字和低字互換。 為何有的HMI軟件用ModbusRTU可以讀取作為從站的S7-200的內(nèi)容，但不能寫入？ 可能此軟件使用了Modbus功能15（寫多個離散量）或類似功能（功能16）。S7-200從站協(xié)議遵守“以整字節(jié)地址邊界（如Q0.0、Q2.0）開始、以8的整數(shù)倍為位個數(shù)”的規(guī)約。如果HMI軟件未嚴(yán)格執(zhí)行此規(guī)律就可能發(fā)生寫入錯誤的情況。 S7-200是否支持ModbusASCII模式？ S7-200可以支持上述模式，但是沒有現(xiàn)成的指令庫，需要用戶自己編程。 項目編譯后為何出現(xiàn)很多錯誤？ 使用指令庫時，若編譯后出現(xiàn)很多錯誤，一般是因為未指定庫指令數(shù)據(jù)存儲區(qū)。請參考相關(guān)條目。 S7-200CPU的Port1是否可以支持ModbusRTU協(xié)議？ 可以。用戶可以自己編程實現(xiàn)。 在S7-200的“TipsandTricks”幫助文檔中，Tip041是ModbusRTU從站程序，用戶可以參考。 S7-200是否可以組成ModbusRTU通信網(wǎng)絡(luò)？如何組網(wǎng)？ S7-200可以組成RS-485基礎(chǔ)上的ModbusRTU網(wǎng)絡(luò)。如果通信對象是不同標(biāo)準(zhǔn)的通信口，可能還需要轉(zhuǎn)換 址=40000+(T/2+1);T為偶數(shù) 上位機編程（組態(tài)王） 在用組態(tài)王通過modbus與200連接時注意設(shè)置串口通信模式，modbus默認(rèn)的是RTU模式，這也是200指令庫默認(rèn)的，注意地址、波特率、及通信格式的對應(yīng)。只要地址設(shè)定正確連接還是比較容易的。 硬件連線 使用ppi編程電纜即可。