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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

表 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
4	Modbus 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 ~ 00128	Q0.0 ~ Q
28	I0.0 ~ I
32	AIW0 ~ AIW62
40001 ~ 4xxxx	T ~ 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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