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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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· 1.s232/485轉換器，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用預先編好的程序功能塊實現的，該庫對 Port0 和Port 1 有效。該指令庫將設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. 調用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序 
使用 SM0.0 調用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并啟動其功能控制： 

用 SM0.0 調用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序 
各參數意義如下: 
  
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 協議功能；為 0 時恢復為系統 PPI 協議 
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： 主站等待從站響應的時間，以毫秒為單位，典型的設置值為 1000 毫秒（1 秒），允許設置的范圍為1 - 32767。 
    注意： 這個值必須設置足夠大以保證從站有時間響應。 

f. Done 完成位： 初始化完成，此位會自動置1?？梢杂迷撐粏?nbsp;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. 調用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發送一個Modbus 請求； 
調用Modbus RTU 主站讀寫子程序 
各參數意義如下: 
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 
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. 開關量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能 
2. 開關量輸入和模擬量輸入只支持讀功能 
e. Addr 讀寫從站的 選擇讀寫的數據類型 
數據地址： 00001 至 0xxxx - 開關量輸出 
  10001 至 1xxxx - 開關量輸入 
30001 至 3xxxx - 模擬量輸入 
40001 至 4xxxx - 保持寄存器 
f. Count 數據個數 通訊的數據個數（位或字的個數） 
    注意： Modbus主站可讀/寫的zui大數據量為120個字（是指每一個 MBUS_MSG指令） 
g. DataPtr 數據指針： 1. 如果是讀指令，讀回的數據放到這個數據區中 
  2. 如果是寫指令，要寫出的數據放到這個數據區中 
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 ＝ 響應校驗錯誤 
2 ＝ 未用 
3 ＝ 接收超時（從站無響應） 
4 ＝ 請求參數錯誤（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 ＝ 響應錯誤（響應不是請求的操作） 
8 ＝ 響應CRC校驗和錯誤 
- 
101 ＝ 從站不支持請求的功能 
102 ＝ 從站不支持數據地址 
103 ＝ 從站不支持此種數據類型 
104 ＝ 從站設備故障 
105 ＝ 從站接受了信息，但是響應被延遲 
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 參數設的時間過長會造成主站 3 號錯誤 
? 從站掉電或不運行，網絡故障都會造成主站 3 號錯誤 
3. 在 CPU 的 V 數據區中為庫指令分配存儲區（Library Memory） 
Modbus Master 指令庫需要一個284個字節的全局 V 存儲區。 
  
關于 Modbus RTU 主站協議庫的補充說明 
此為西門子正式推出的標準庫指令說明資料。 
在 Modbus RTU Master 協議和 PPI 協議之間切換： 
Modbus RTU Master 協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 協議，可以： 
? 將 MBUS_CTRL 指令的 Mode 輸入端設置為邏輯“0" 
? 將 CPU 的允許模式選擇開關置為 STOP 位置 
Modbus RTU Master 協議庫的執行時間： 
Modbus RTU Master 協議庫的 MBUS_CTRL 指令不需要很長的執行時間。MBUS_需要 1.11 ms用于初始化，在后續的每個掃描周期中只占用 0.41 ms。 
調用 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、寫一個字的數據就需要 1.85 ms掃描時間。數據zui多的情況下（讀、寫 120 字的數據），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據上；寫操作的時間主要消耗在發送數據上。 
Modbus 地址 
通常 Modbus 地址由 5 位數字組成，包括起始的數據類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master協議庫把標準的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號，讀寫從站的數據。Modbus Master協議庫支持如下地址： 
? 00001 - 09999：數字量輸出（ 線圈） 
? 10001 - 19999：數字量輸入（觸點） 
? 30001 - 39999：輸入數據寄存器（通常為模擬量輸入） 
? 40001 - 49999：數據保持寄存器 
Modbus Master 協議庫支持的功能 
為了支持上述 Modbus 地址的讀寫，Modbus Master 協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 存儲區地址的映射 
S7-200 通過 Modbus Master 和 Slave 協議庫通信時，Modbus 地址和 S7-200 內存儲區地址的映射關系都類似。 
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 存儲區字尋址 
VW200 12 34 
VW202 56 78 
VW204 9A BC 
  
S7-200 存儲區字節尋址 
VB200 12 
VB201 34 
VB202 56 
VB203 78 
VB204 9A 
VB205 BC 

  
Modbus 數字量地址映射舉例： 
位地址（0xxxx 和 1xxxx）數據總是以字節為單位打包讀寫。*個字節中的zui低有效位對應 Modbus地址的起始地址。如下圖所示： 
  
數字量地址映射舉例 
   
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編程通信監控。如果通信口都已經被占用，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 上的模式開關從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態，用程序停止指令庫的Modbus 模式（參見指令庫應用） 
  如何理解 Modbus 地址與功能碼的區別？ 
Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。 
根據 Modbus 通信協議，Modbus 數據的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx的形式，分別表示數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸入等數據地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數據地址與 S7-200的 I/O 和數據存儲區地址間有特定的對應關系。 
有些設備表明它支持 Modbus RTU 通信協議，但也詳細提供了讀寫數據的詳細通信幀格式，其中包括如何 Modbus站的地址，需要讀寫數據類型、長度等等。數據幀有特定字節指出此指令讀寫的數據類型和地址，此字節的數據內容即所謂“功能碼"，如功能 1讀取單個/多個數字量輸出點的值。 
支持 Modbus 協議的設備或軟件，使用時用戶直接設置或看到的應當是 Modbus 數據地址。Modbus地址所訪問的數據，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 地址間的對應關系。 
  如何訪問大于 9999 的保持寄存器地址？ 
通常 Modbus 協議的保持寄存器地址范圍在 40001 - 49999 之間。對于多數應用來說已經夠了。但有些 Modbus從站把地址映射到保持寄存器區的地址超過 9999 的部分。 
Modbus Master 協議庫支持超過 9999 的保持寄存器地址。地址范圍為 400001 - 465536。只需在調用MBUS_MSG 子程序時給 Addr 參數賦相應的值即可，如 416768。 
  Modubs Master 擴展地址模式僅支持保持寄存器區，不支持其他地址類型。

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