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西門子S7-200 Modbus-RTU 通 信 例 子 【】絕密 【】NDA 【X】公開 一、 組網概述本文以 ZKA-4488-RS485 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設備進行Modbus通訊的步驟設置。ZKA-4488-RS485 是 8 路數字量輸入（DI），8 路數字量輸出（DO），4路模擬量輸入（AI，0/4-20mA），4 路模擬量輸出設備（AO，0/4-20mA），485 通信總線。
以 ZKA-4488-RS485 出廠默認通訊參數如下： 站號：01 波特率：115200 數據格式：8，N，1 二、 S7-200 Modbus RTU通信1 S7-200 Modbus RTU 通信簡介 Modbus 是公開通信協議，詳細的協議和規(guī)范，請訪問Modbus 組織的網站：http://www./ 在S7-200 CPU 通信口上實現的是RS485 半雙工通信，使用的是S7-200 的自由口功能。 2 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
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： · 1.安裝西門子標準指令庫 · 2.按照要求編寫用戶程序調用Modubs RTU 主站指令庫 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：
圖 2. 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:
2.調用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus 請求； 圖 3. 調用Modbus RTU 主站讀寫子程序 各參數意義如下:
常見的錯誤： · 如果多個MBUS_MSG 指令同時使能會造成6 號錯誤 · 庫存儲區(qū)被程序其它地方復用，有時也會造成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(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)。 參考：分配庫指令數據區(qū) 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(zhí)行時間： Modbus RTU Master 協議庫的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。數據最多的情況下（讀、寫120 字的數據），掃描時間大概會擴增加222 ms。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(fā)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 地址和 S7-200 存儲區(qū)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(qū)地址的映射關系都類似。 Modbus 保持寄存器地址映射舉例： Modbus 數字量地址映射舉例： 位地址（0xxxx 和 1xxxx）數據總是以字節(jié)為單位打包讀寫。第一個字節(jié)中的最低有效位對應 Modbus 地址的起始地址。如下圖所示： 圖 4. 數字量地址映射舉例 5 Modbus RTU 主站常問問題 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(tài)，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(qū)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(qū)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，其中包括如何指定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(jié)指出此指令讀寫的數據類型和地址，此字節(jié)的數據內容即所謂"功能碼"，如功能 1 指定讀取單個/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(qū)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(qū)，不支持其他地址類型。 S7-200 作為 Modbus 主站方接收上來的數據格式與第三方設備不一樣怎么辦？ 西門子PLC數據的存儲格式為高位低存方式。舉例：VD200中包含VW200和VW202，其中VW202是低字，VW200是高字。若第三方設備與西門子數據存儲格式不同，是低位低存的方式，那么通信上來的數據就會存在錯誤，需要進行轉換才能使用。編程的方式比較多樣，針對雙字中高低字的交換可以使用SWAP(字交換）指令，若是字節(jié)交換可以考慮循環(huán)移位指令。 S7-200 是否支持如 Modbus TCP 等其它協議？ 不支持。S7-200自身的通信端口或其通信擴展模塊均不支持Modbus TCP、CANopen、DeviceNet以及BACnet 通信協議。 為什么 S7-200 作 Modbus 主站時 MBUS_MSG 指令報6號錯誤？ 引起6號錯誤主要有兩方面的原因：1.多個MBUS_MSG 指令同時使能執(zhí)行；2.Modbus庫存儲區(qū)中分配的建議地址區(qū)與編程中已使用的V存儲區(qū)有重疊。 |
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