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发布时间:2024-11-12

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Modbus RTU从站

2.1 CPU 上的通信口(Port0)支持 Modbus RTU 从站通信协议

S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU协议,成为Modbus RTU从站。此功能是通过S7-200的自由口通信模式实现,因此可以通过无线数据电台等慢速通信设备传输。

 详情请参考《S7-200系统手册》之相关章节。

要实现Modbus RTU通信,需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程软件,而且须安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令库)。Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。

 Modbus RTU从站指令库只支持CPU上的通信0口(Port0)。

2.2 编程基本步骤:

检查Micro/WIN的软件版本,应当是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。

检查Micro/WIN的指令树中是否存在Modbus RTU从站指令库(图1),库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。如果没有,须安装Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library(指令库)软件包;

图1. 指令树中的库指令

编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化,使用SM0.0调用MBUS_SLAVE,并相应参数。关于参数的详细说明,可在子程序的局部变量表中找到;

图2. 调用Modbus RTU通信指令库

图中参数意义如下:

模式选择:启动/停止Modbus,1=启动;0=停止

从站地址:Modbus从站地址,取值1~247

波特率:可选1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200

奇偶校验:0=无校验;1=奇校验;2=偶校验

延时:附加字符间延时,缺省值为0

I/Q位:参与通信的I/O点数,S7-200的I/O映像区为128/128,缺省值为128

AI字数:参与通信的AI通道数,可为16或32

保持寄存器区:参与通信的V存储区字(VW)

保持寄存器区起始地址:以&VBx(间接寻址方式)

初始化完成标志:初始化后置1

初始化错误代码

Modbus执行:通信中时置1,无 Modbus 通信活动时为 0。

错误代码:0=无错误

 1. 从站错误代码

错误代码描述
0无错误
1存储区范围错误
2非法波特率或校验
3非法从站地址
4Modbus 参数的非法值
5保持寄存器与Modbus从站符号地址重复
6接收校验错误
7接收CRC错误
8非功能请求/不支持的功能
9请求中有非法存储区地址
10从站功能未使能

在CPU的V数据区中分配库指令数据区(Library Memory);

如有必要,使用主站软件测试。

 

注意:由子程序参数HoldStart和MaxHold的保持寄存器区,是在S7-200 CPU的V数据存储区中分配,此数据区不能和库指令数据区有任何重叠,否则在运行时会产生错误,不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器区按"字"寻址,即MaxHold规定的是VW而不是VB的个数。

 

在图2的例子中,规定了 Modbus 保持寄存器区从 VB0 开始(HoldStart = VB0),并且保持寄存器为1000个字(MaxHold=1000),因保持寄存器以字(两个字节)为单位,实际上这个通信缓冲区占用了VB0~VB1999共2000个字节。因此分配库指令保留数据区时至少要从VB2000开始。当然保持区不一定要从VB0开始。

 

注意:你选用的CPU的V存储区大小!CPU型号不同V数据存储区大小不同。应根据需要选择Modbus保持寄存器区域的大小。

 

包含 Modbus RTU 从站指令库的项目编译、下载到CPU中后,在编程计算机(PG/PC)上运行一些 Modbus 测试软件可以检验S7-200的Modbus RTU通信是否正常,这对查找故障点很有用。测试软件通过计算机串口(RS-232)和PC/PPI电缆连接CPU。如果必要,须将PC/PPI电缆设置在自由口通信方式。

 

可到一些软件下载网站寻找类似软件,如 ModScan32 等。

2.3 Modbus RTU 从站地址与S7-200的地址对应

Modbus地址总是以00001、30004之类的形式出现。S7-200内部的数据存储区与Modbus的0、1、3、4共4类地址的对应关系如下:

表2. Modbus地址对应表

Modbus地址S7-200数据区
00001 ~ 00128Q0.0 ~ Q
28I0.0 ~ I
32AIW0 ~ AIW62
40001 ~ 4xxxxT ~ T + 2 * (xxxx -1)

其中T为S7-200中的缓冲区起始地址,即 HoldStart。

如果已知S7-200中的V存储区地址,推算Modbus地址的公式如下:

Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T为偶数

2.4 Modbus RTU 从站指令库支持的功能码

Modbus RTU 从站指令库支持特定的 Modbus 功能。访问使用此指令库的主站必须遵循这个指令库的要求。

表 3. Modbus RTU 从站功能码

功能码主站使用相应功能码作用于此从站的效用1234561516
读取单个/多个线圈(离散量输出点)状态。 功能 1 返回任意个数输出点(Q)的 ON/OFF 状态。
读取单个/多个触点(离散量输入点)状态。 功能 2 返回任意个数输入点(I)的 ON/OFF 状态。
读取单个/多个保持寄存器。功能 3 返回 V 存储区的内容。在 Modbus 协议下保持寄存器都是"字"值,在一次请求中可以读取多 120 个字的数据。
读取单个/多个输入寄存器。功能 4 返回 S7-200 的模拟量数据值。
写单个线圈(离散量输出点)。功能 5 用于将离散量输出点设置为的值。这个点不是被强制的,用户程序可以覆盖 Modbus 通信请求写入的值。
写单个保持寄存器。功能 6 写一个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。
写多个线圈(离散量输出点)。功能 15 把多个离散量输出点的值写到 S7-200 的输出映像寄存器(Q 区)。输出点的地址必须以字节边界起始(如 Q0.0 或 Q2.0),并且输出点的数目必须是 8 的整数倍。这是此 Modbus RTU 从站指令库的限制。些点不是被强制的,用户程序可以覆盖 Modbus 通信请求写入的值。
些多个保持寄存器。功能 16 写多个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。在一次请求中可以写多 120 个字的数据。

2.5 Modbus RTU 从站例程

Modbus RTU 从站例程

需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打开

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