Modbus RTU 從站

時(shí)間：2021-10-25作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：358

CPU 本體集成通信口（Port 0）、可選信號板 （Port 1）支持 Modbus RTU 從站通信協(xié)議

S7-200 SMART CPU 本體集成通信口（Port 0）、可選信號板（Port 1）可以支持Modbus RTU協(xié)議，成為Modbus RTU從站。此功能是通過 S7-200 SMART的自由口通信模式實(shí)現(xiàn)，因此可以通過無線數(shù)據(jù)電臺(tái)等慢速通信設(shè)備傳輸。

 詳情請參考《 S7-200 SMART PLC系統(tǒng)手冊》之相關(guān)章節(jié)。

要實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通信，需要使用STEP 7-Micro/WIN SMART Instruction Library（指令庫）。Modbus RTU功能是通過指令庫中預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的。

 Modbus RTU從站指令不能同時(shí)用于 CPU 集成的 RS 485 通訊口 和 可選 CM 01 信號板。

基本步驟：

檢查Micro/WIN SMART Modbus RTU從站指令庫（圖1），庫中應(yīng)當(dāng)包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個(gè)子程序。


圖1. 指令樹中的庫指令



編程時(shí)使用SM0.1調(diào)用子程序MBUS_INIT進(jìn)行初始化，使用SM0.0調(diào)用MBUS_SLAVE，并*相應(yīng)參數(shù)。關(guān)于參數(shù)的詳細(xì)說明，可在子程序的局部變量表中找到；


圖2. 調(diào)用Modbus RTU通信指令庫

圖中參數(shù)意義如下：



模式選擇：啟動(dòng)/停止Modbus，1=啟動(dòng)；0=停止

從站地址：Modbus從站地址，取值1~247

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

奇偶校驗(yàn)：0=無校驗(yàn)；1=奇校驗(yàn)；2=偶校驗(yàn)

端口：0=CPU中集成的 RS-485,1=可選信號板上的RS-485 或 RS-232。

延時(shí)：附加字符間延時(shí)，缺省值為0

較大I/Q位：參與通信的較大I/O點(diǎn)數(shù)，S7-200 SMART 的I/O映像區(qū)為256/256(但目前只能較多連接4個(gè)擴(kuò)展模塊，因此目前較多I/O點(diǎn)數(shù)為188/188)

較大AI字?jǐn)?shù)：參與通信的較大AI通道數(shù)，較多56個(gè)

較大保持寄存器區(qū)：參與通信的V存儲(chǔ)區(qū)字（VW）

保持寄存器區(qū)起始地址：以&VBx*（間接尋址方式）

初始化完成標(biāo)志：成功初始化后置1

初始化錯(cuò)誤代碼

Modbus執(zhí)行：通信中時(shí)置1，無 Modbus 通信活動(dòng)時(shí)為 0。

錯(cuò)誤代碼：0=無錯(cuò)誤



在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)（Library Memory）

Modbus Slave 指令庫需要一個(gè)781個(gè)字節(jié)的全局 V 存儲(chǔ)區(qū)。

調(diào)用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library（指令庫）需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)（Library Memory）。庫指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲(chǔ)空間。

如果在編程時(shí)不分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，編譯時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多相同的錯(cuò)誤。

操作步驟：

1）在指令樹的Project（項(xiàng)目）中，以鼠標(biāo)右鍵單擊Program Block（程序塊），在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory。如圖3所示：


圖3. “庫存儲(chǔ)器” 按鈕

2）在彈出的選項(xiàng)卡中設(shè)置庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，如圖4所示：

圖4. 缺省情況下是從VB0開始，但要保證該存儲(chǔ)器使用地址范圍與其他程序使用的地址不能有重疊。按“建議地址”按鈕也可以自動(dòng)分配。



如有必要，使用主站軟件測試。

 注意：由子程序參數(shù)HoldStart和MaxHold*的保持寄存器區(qū)，是在S7-200 SMART CPU的V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中分配，此數(shù)據(jù)區(qū)不能和庫指令數(shù)據(jù)區(qū)有任何重疊，否則在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器區(qū)按“字”尋址，即MaxHold規(guī)定的是VW而不是VB的個(gè)數(shù)。

在圖2的例子中，規(guī)定了 Modbus 保持寄存器區(qū)從 VB1000 開始（HoldStart ＝ VB1000），并且保持寄存器為1000個(gè)字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（兩個(gè)字節(jié)）為單位，實(shí)際上這個(gè)通信緩沖區(qū)占用了VB1000～VB2999共2000個(gè)字節(jié)。因此分配庫指令保留數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)至少要避開 VB1000～VB2999 區(qū)間。

 注意：你選用的CPU的V存儲(chǔ)區(qū)大??！CPU型號不同V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)大小不同。應(yīng)根據(jù)需要選擇Modbus保持寄存器區(qū)域的大小。

 包含 Modbus RTU 從站指令庫的項(xiàng)目編譯、下載到CPU中后，在編程計(jì)算機(jī)（PG/PC）上運(yùn)行一些 Modbus 測試軟件可以檢驗(yàn)S7-200 SMART CPU的Modbus RTU通信是否正常，這對查找故障點(diǎn)很有用。測試軟件通過計(jì)算機(jī)串口（RS-232）和PC/PPI電纜連接CPU。如果必要，須將PC/PPI電纜設(shè)置在自由口通信方式。

可到一些軟件下載網(wǎng)站尋找類似軟件，如 ModScan32 等。

Modbus RTU 從站地址與S7-200 SMART 的地址對應(yīng)

Modbus地址總是以00001、30004之類的形式出現(xiàn)。S7-200 SMART CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與Modbus的0、1、3、4共4類地址的對應(yīng)關(guān)系如下：

表1. Modbus地址對應(yīng)表


Modbus地址	S7-200 SMART 數(shù)據(jù)區(qū)
00001 ~ 00256	Q0.0 ~ Q31.7
10001 ~ 10256	I0.0 ~ I31.7
30001 ~ 30056	AIW0 ~ AIW110
40001 ~ 4xxxx	T ~ T + 2 * (xxxx -1)

其中T為S7-200 SMART CPU中的緩沖區(qū)起始地址，即 HoldStart。

如果已知S7-200 SMART CPU中的V存儲(chǔ)區(qū)地址，推算Modbus地址的公式如下：

Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T為偶數(shù)

Modbus RTU 從站指令庫支持的 Modbus 功能碼

Modbus RTU 從站指令庫支持特定的 Modbus 功能。訪問使用此指令庫的主站必須遵循這個(gè)指令庫的要求。

表 2. Modbus RTU 從站功能碼

功能碼	主站使用相應(yīng)功能碼作用于此從站的效用
1	讀取單個(gè)/多個(gè)線圈（離散量輸出點(diǎn)）狀態(tài)。 功能 1 返回任意個(gè)數(shù)輸出點(diǎn)（Q）的 ON/OFF 狀態(tài)。
2	讀取單個(gè)/多個(gè)觸點(diǎn)（離散量輸入點(diǎn)）狀態(tài)。 功能 2 返回任意個(gè)數(shù)輸入點(diǎn)（I）的 ON/OFF 狀態(tài)。
3	讀取單個(gè)/多個(gè)保持寄存器。功能 3 返回 V 存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容。在 Modbus 協(xié)議下保持寄存器都是“字”值，在一次請求中可以讀取較多 120 個(gè)字的數(shù)據(jù)。
4	讀取單個(gè)/多個(gè)輸入寄存器。功能 4 返回 S7-200 SMART CPU 的模擬量數(shù)據(jù)值。
5	寫單個(gè)線圈（離散量輸出點(diǎn)）。功能 5 用于將離散量輸出點(diǎn)設(shè)置為*的值。這個(gè)點(diǎn)不是被強(qiáng)制的，用戶程序可以覆蓋 Modbus 通信請求寫入的值。
6	寫單個(gè)保持寄存器。功能 6 寫一個(gè)值到 S7-200 SMART 的 V 存儲(chǔ)區(qū)的保持寄存器中。
15	寫多個(gè)線圈（離散量輸出點(diǎn)）。功能 15 把多個(gè)離散量輸出點(diǎn)的值寫到 S7-200 SMART CPU 的輸出映像寄存器（Q 區(qū)）。輸出點(diǎn)的地址必須以字節(jié)邊界起始（如 Q0.0 或 Q2.0），并且輸出點(diǎn)的數(shù)目必須是 8 的整數(shù)倍。這是此 Modbus RTU 從站指令庫的限制。些點(diǎn)不是被強(qiáng)制的，用戶程序可以覆蓋 Modbus 通信請求寫入的值。
16	些多個(gè)保持寄存器。功能 16 寫多個(gè)值到 S7-200 SMART CPU 的 V 存儲(chǔ)區(qū)的保持寄存器中。在一次請求中可以寫較多 120 個(gè)字的數(shù)據(jù)。

Modbus RTU 從站例程

為了較好地理解 Modbus 從站的編程，可參考下面的例程。

 注意：

1. 該例程使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 編寫。
2. 該例程 Modbus 從站站地址設(shè)置為 3，不同的站地址可通過修改程序中 MBUS_INIT 指令的 “Addr” 引腳來實(shí)現(xiàn)。


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