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西門子S7-200 Modbus-TCP 通 信 例 子 【】絕密 【】NDA 【X】公開 一、 組網(wǎng)概述本文以 ZKA-4488-ETH 為例介紹西門子PLC與深圳市綜科智控科技開發(fā)有限公司的IO設(shè)備進行Modbus通訊的步驟設(shè)置。ZKA-4488-ETH 是 8 路數(shù)字量輸入（DI），8 路數(shù)字量輸出（DO），4路模擬量輸入（AI，0/4-20mA），4 路模擬量輸出設(shè)備（AO，0/4-20mA），以太網(wǎng)通信。
以 ZKA-4488-ETH 為例，出廠默認通訊參數(shù)如下： ZK模塊 IP 為：192.168.0.105 TCP 端口為：10001 (注意：我們模塊出廠時默認端口為10001，客戶也可以通過ZK模塊的配置文件把ZK通訊端口改成modbus-tcp的默認端口502) 工作模式為：服務(wù)器模式 二、 S7-200 Modbus TCP通信1 S7-200 Modbus TCP 通信簡介 Modbus 是公開通信協(xié)議，詳細的協(xié)議和規(guī)范，請訪問Modbus 組織的網(wǎng)站：http://www./ Modbus TCP 是通過工業(yè)以太網(wǎng) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?Modbus 通信。S7-200 SMART 采用客戶端-服務(wù)器方法，Modbus 客戶端設(shè)備通過該方法發(fā)起與 Modbus 服務(wù)器設(shè)備的 TCP/IP 連接。 建立連接后，客戶端向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器將響應(yīng)客戶端的請求。客戶端可請求從服務(wù)器設(shè)備讀取部分存儲器，或?qū)⒁欢〝?shù)量的數(shù)據(jù)寫入服務(wù)器設(shè)備的存儲器。如果請求有效，則服務(wù)器將響應(yīng)該請求；如果請求無效，則會回復(fù)錯誤消息。 S7-200 SMART 支持做 Modbus TCP 的客戶端或者服務(wù)器，可以實現(xiàn) PLC 之間通信，也可以實現(xiàn)與支持此通信協(xié)議的第三方設(shè)備通信。通信伙伴數(shù)量比較多的時候，可以使用交換機，擴展以太網(wǎng)接口。 2 Modbus TCP 指令庫 STEP7-Micro/WIN SMART 從V2.4 版本開始，軟件中直接集成 Modbus TCP 庫指令。 安裝軟件后，Modbus TCP 指令位于STEP7-Micro/WIN SMART 項目樹中“指令”文件夾的“庫”文件夾中。如圖2.Modbus TCP庫指令所示。 指令分為客戶端和服務(wù)器兩種，目前指令版本為 V1.0?？蛻舳酥噶顣加瞄_放式用戶通信資源主動連接，最多8個；服務(wù)器指令會占用開放式用戶通信資源的被動連接資源，最多也是8個。 圖2.Modbus TCP庫指令 Modbus TCP 客戶端： Modbus 客戶端指令MBUS_CLIENT使用 CPU 的以下資源： 占用主動連接資源。最多有8個主動連接資源 連接多個服務(wù)器伙伴時，自動生成連接 ID。 Modbus TCP 客戶端使用以下程序?qū)嶓w： 1 個子程序 2849 個字節(jié)的程序空間 V 存儲器的 638 字節(jié)模塊，用于指令符號 Modbus TCP 服務(wù)器： Modbus 服務(wù)器指令 MBUS_SERVER 使用 CPU 的以下資源 占用被動連接資源。最多有8個被動連接資源 連接多個客戶端伙伴時，自動生成連接 ID。 Modbus TCP 服務(wù)器使用下列程序?qū)嶓w： 1 個子程序 2969 個字節(jié)的程序空間 V 存儲器的 445 字節(jié)模塊，用于指令符號 指令庫編程后，必須從 STEP 7-Micro/WIN SMART 的為使用的指令分配庫存儲區(qū)地址。 下面以一臺S7-200 SMART和一臺ZKA-4488-ETH 之間進行Modbus TCP 通信為例，詳細闡述客戶端與服務(wù)器側(cè)如何編程及通信的過程。具體的實驗環(huán)境見表1.；通信任務(wù)見表2： 表1.實驗環(huán)境
表2.通信任務(wù)
客戶端側(cè)指令編程1、系統(tǒng)塊中設(shè)置客戶端的IP地址，以確保IP地址設(shè)置無誤。此步驟為可選，如果確定IP地址設(shè)置無誤，可忽略此步驟。設(shè)置方法如圖2.所示。 圖2.系統(tǒng)塊設(shè)置IP地址 2、鼠標點擊 MAIN 主程序的程序段1的編程區(qū)域，從庫文件夾下找到 Modbus TCP 客戶端指令 MBUS_CLIENT，鼠標雙擊，指令出現(xiàn)在程序段1中，操作如圖3.所示。 圖3.添加客戶端指令 3、填寫客戶端指令參數(shù)，如圖4.所示。
圖4.填寫客戶端參數(shù) 程序塊具體參數(shù)詳細解釋介紹見表3.
4、鼠標選中程序塊文件夾，單擊右鍵，下拉菜單中選擇庫存儲器，如圖5.所示。 圖5.點擊庫存儲器 5、在庫存儲區(qū)分配對話框中手動輸入存儲區(qū)的起始地址。此實例為VB5000開始，以使指令庫可以正常工作。確保庫存儲區(qū)與程序中其他已使用的地址不沖突。使用建議地址無法確定是否有地址重疊，所以推薦手動輸入正確的庫存儲區(qū)首地址。如圖6.所示。 圖6.庫存儲區(qū)地址分配 6、編譯項目，下載程序。 將M0.0置位為1，然后在狀態(tài)圖表中創(chuàng)建變量，VW20-VW30 共6個字，監(jiān)視值如圖7.所示。
圖7.讀取ZKA-4488-ETH的數(shù)據(jù) 4關(guān)于 Modbus TCP協(xié)議及地址 S7-200 SMART 做 Modbus TCP 通信，可以支持的功能碼及功能描述及所占用的地址區(qū)，如表4.所示?？蛻舳藭鲃拥陌l(fā)送請求，服務(wù)器響應(yīng)。在通信指令填寫參數(shù)中沒有直接填寫功能碼，而是通過多個參數(shù)填寫共同確定功能碼的。 表4.功能碼概況說明
舉例： 和Modbus TCP服務(wù)器交換數(shù)據(jù)參數(shù)支持功能碼：03，在客戶端指令中設(shè)置兩個參數(shù)確定03功能碼： RW=0：確定讀取數(shù)據(jù)，（篩選出可能會使用的功能碼:01,02,03,04）， Addr：40001-49999/400001-465535，表示交換數(shù)據(jù)為寄存器類型的數(shù)據(jù)。 5 Modbus TCP 常問問題 1、如何判斷Modbus TCP連接是否建立？ 答：進行Modbus TCP通信，需要建立連接， S7-200 SMART CPU作為Modbus TCP客戶端時：通過Modbus TCP Client指令 MBUS_CLIENT 的符號表中的 mConnected 參數(shù)來判斷，如圖1.所示 mConnected=1 表示已經(jīng)建立連接，mConnected=0 表示尚未建立連接 圖1.mConnected判斷連接狀態(tài) 注意：當PLC內(nèi)存在多個客戶端或者多個服務(wù)器時，不建議參考該狀態(tài)點。 2、如何查看錯誤代碼？ 答：出現(xiàn)錯誤時，MBUS_CLIENT指令輸出參數(shù)Done 會為1，但是，Done在連接建立完成，連接斷開，響應(yīng)完成時都會出現(xiàn)置位為1的情況。 出現(xiàn)錯誤時，還有Error字節(jié)會顯現(xiàn)出錯誤代碼，僅保留一個周期時間。 綜上所述，查看錯誤代碼，可以按照圖3.所示的方法進行。
圖3.查看錯誤代碼 3、進行 Modbus TCP 通信寄存器類型數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大超過120個字如何處理？ 答：如果數(shù)據(jù)量超過120個字，可以進行如下兩種方法操作： A、建立多個連接，不同連接之間，可以并行操作，因為占用的通信資源不同； B、建立一個連接，進行多個操作，不同操作之間需要進行輪詢，同一時刻只有一個操作在進行。 4、Modbus TCP通信時，如何訪問地址范圍大于49999 的保持寄存器？ Modbus 保持寄存器地址在 40001 到 49999 這一范圍內(nèi)。該范圍足以滿足大多數(shù)應(yīng)用的要求，但有些 Modbus 從站設(shè)備將數(shù)據(jù)映射到地址范圍更大的保持寄存器中。 MBUS_CLIENT 指令允許參數(shù) Addr 的附加范圍，以支持 400001 至 465536 的保持寄存器地址的擴 展范圍。例如，要訪問保持寄存器16768，請將MBUS_CLIENT 的 Addr 參數(shù)設(shè)置為416768。 擴展尋址允許訪問 Modbus 協(xié)議支持的全部 65536 個可能地址。此擴展尋址僅適用于保持寄存器。 5、S7-200 SMART作為 Modbus TCP客戶端， 服務(wù)器為網(wǎng)關(guān)模塊，連接多個 Modbus RTU 設(shè)備時如何區(qū)分 Modbus RTU 從站地址能？ 答：S7-200 SMART CPU作為 Modbus TCP 客戶端與 Modbus TCP 服務(wù)器通信，當嘗試訪問比 Modbus TCP 服務(wù)器更低端的串行子網(wǎng)中的設(shè)備，會有報錯 "無法建立連接"。如果 Modbus TCP 服務(wù)器用于 Modbus RTU 協(xié)議的網(wǎng)關(guān)，則 MB_UNIT_ID 可用于識別串行網(wǎng) 絡(luò)上連接的從站設(shè)備。MB_UNIT_ID用于將請求轉(zhuǎn)發(fā)到正確的Modbus RTU 從站地址。一些Modbus TCP 設(shè)備可能要求MB_UNIT_ID 參數(shù)在限制范圍內(nèi)。該參數(shù)所在位置，如圖4.所示 mModbusUnitID默認值為255（16#FF）,如果從站設(shè)備有多個，可以S7-200 SMART 和網(wǎng)關(guān)模塊建立一個連接，在這個連接上通過修改UnitID的值進行UnitID的輪詢。 圖4.mModbusUnitID 6、對于一些服務(wù)器不支持寫單個數(shù)字量輸出位（功能碼 5）/單個保持寄存器（功能碼 6），S7-200 SMART 如何實現(xiàn)寫單個位/字。 答：一些 Modbus 服務(wù)器設(shè)備不支持 Modbus 功能寫入單個離散輸出位（Modbus 功能 5）或?qū)懭雴蝹€保持寄存器（Modbus 功能 6）。相反，這些設(shè)備只支持多位寫入（Modbus 功能 15）或多寄存器寫入（Modbus 功能 16）。如果服務(wù)器設(shè)備不支持單個位/字 Modbus 功能，則 MBUS_CLIENT 指令將返回錯誤代碼 1。Modbus 客戶端協(xié)議允許強制 MBUS_CLIENT 指令使用多個位/字 Modbus 功能，而非使用單個位/字 Modbus 功能?？赏ㄟ^在 Modbus 客戶端符號表中查找符號 mModbusForceMulti，并在程序執(zhí)行 MBUS_CLIENT 之前 更改此值，來強制多個位/字指令。將 mModbusForceMulti 設(shè)置為 TRUE，可在寫入單個位或寄存器時強制使用多個位/字功能。如圖5.所示。 圖5. mModbusForceMulti |
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