modbus 通信

時(shí)間：2021-07-30作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：123

系統(tǒng)環(huán)境中的位置

以下 Modbus 說明闡述了 CP 341 (S7 300) 和 CP 441-2 (S7 400) 通信處理器上可重新加載驅(qū)動(dòng)程序的用法，以及 Modbus/USS 模型中 ET 200S 1SI 模塊的使用。

耦合功能

通過適當(dāng)配備的通信模塊和相關(guān)指令，用戶可以在遠(yuǎn)程 Modbus 控制系統(tǒng)（如 Modicon PLC 或 Honeywell TDC3000）與 SIMATIC S7 之間建立通信連接。

RTU 格式的 GOULD-MODBUS 協(xié)議用于傳輸。

函數(shù)代碼 01、02、03、04、05、06、08、15 和 16 用于作為 Modbus 從站的通信模塊與主站系統(tǒng)之間的通信。

如果將 SIMATIC S7 通信模塊用作 Modbus 主站，則函數(shù)代碼 07、11 和 12 也可使用。

Modbus 協(xié)議

modbus 協(xié)議是一種基于主站/從站和客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的通信協(xié)議。

使用的程序是明碼、異步半雙工的程序。 數(shù)據(jù)傳輸無須握手。

SIMATIC S7 用作 Modbus 從站

主站可主動(dòng)發(fā)起傳輸，而 CP/S7 CPU 用作從站。

無法進(jìn)行從從站到從站的幀通信。

SIMATIC S7 用作 Modbus 主站

作為主站，通信模塊將初始化傳輸，隨后輸出請求消息幀，然后在組態(tài)的應(yīng)答監(jiān)視時(shí)間內(nèi)，等待來自從站的響應(yīng)消息幀。

消息幀結(jié)構(gòu)

“主站-從站”和/或“從站-主站”數(shù)據(jù)交換以從站地址 開始，然后是函數(shù)代碼。 然后傳輸數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)域的結(jié)構(gòu)取決于使用的函數(shù)代碼。 消息幀的最后傳送的是 CRC 校驗(yàn)碼。

地址	函數(shù)	數(shù)據(jù)	CRC 校驗(yàn)
字節(jié)	字節(jié)	n 個(gè)字節(jié)	2 個(gè)字節(jié)

地址	MODBUS 從站地址
函數(shù)	MODBUS 函數(shù)代碼
數(shù)據(jù)	消息幀數(shù)據(jù)： 字節(jié)數(shù)、線圈編號(hào)和數(shù)據(jù)
CRC 校驗(yàn)	消息幀校驗(yàn)和

從站地址

從站地址的范圍是 1 到 255。該地址用于對總線上已定義的從站進(jìn)行尋址。

廣播消息

主站使用從站地址 0 對總線上的所有從站進(jìn)行尋址。

廣播消息僅允許與寫函數(shù)代碼 05、06、15 和 16 相結(jié)合。

從站不會(huì)針對廣播消息發(fā)出響應(yīng)消息幀。

函數(shù)代碼

函數(shù)代碼定義了消息幀的含義。 同樣它也定義了消息幀的結(jié)構(gòu)。 通信模塊支持以下函數(shù)代碼：

函數(shù)代碼	符合 MODBUS 規(guī)范的功能
01	讀線圈狀態(tài)
02	讀輸入狀態(tài)
03	讀保持寄存器
04	讀輸入寄存器
05	寫單個(gè)線圈
06	預(yù)設(shè)單個(gè)寄存器
07	讀取異常狀態(tài)（僅主站）
08	環(huán)路測試
11	獲取通信事件計(jì)數(shù)器（僅主站）
12	獲取通信事件日志（僅主站）
15	寫多個(gè)線圈
16	預(yù)設(shè)多個(gè)寄存器

數(shù)據(jù)域 DATA

數(shù)據(jù)域 DATA 用于傳送函數(shù)代碼特定數(shù)據(jù)，例如：

字節(jié)數(shù)、線圈起始地址、寄存器起始地址、線圈數(shù)量和寄存器數(shù)量等等

請參見“函數(shù)代碼”部分。

CRC 校驗(yàn)

消息幀的最后是由 2 個(gè)字節(jié)組成的 CRC 16 校驗(yàn)和。 校驗(yàn)和是按如下多項(xiàng)式計(jì)算的： x16 + x15 + x2 + 1。

先傳輸?shù)臀蛔止?jié)，然后傳輸高位字節(jié)。

消息幀的結(jié)尾

當(dāng)在傳輸 3.5 個(gè)字符所需的時(shí)間段內(nèi)（字符延時(shí)時(shí)間的 3.5 倍）不傳輸任何數(shù)據(jù)時(shí)，可加載驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒄J(rèn)為消息幀結(jié)束 （請參見《MODBUS 協(xié)議參考指南》）。

因此消息幀結(jié)束的**時(shí) (TIME_OUT) 取決于數(shù)據(jù)傳輸速率。

數(shù)據(jù)傳輸速率	**時(shí) (TIME_OUT)
115200 bps	0,3 ms
76800 bps	0,5 ms
57600 bps	0.7 ms
38400 bps	1 ms
19200 bps	2 ms
9600 bps	4 ms
4800 bps	8 ms
2400 bps	16 ms
1200 bps	32 ms
600 bps	64 ms
300 bps	128 ms

“正常操作”期間，收到幀尾 TIME_OUT 后，對連接伙伴接收到的 Modbus 消息幀進(jìn)行評估和檢查。

在“干擾抑制”期間，通過帶有正確 CRC 代碼且正確格式化的接收幀來識(shí)別幀尾。

異常響應(yīng)

當(dāng)檢測到主站的請求消息幀有錯(cuò)誤時(shí)，例如：寄存器地址非法，從站將設(shè)置響應(yīng)消息幀的函數(shù)代碼的較高值位。

隨后傳輸?shù)氖且粋€(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤代碼，即描述錯(cuò)誤原因的異常代碼。

上述參數(shù)的含義的詳細(xì)描述可從手冊《GOULD MODICON Modbus 協(xié)議》中找到。

異常代碼消息幀

從站的錯(cuò)誤代碼響應(yīng)消息幀的結(jié)構(gòu)如下：

例如，從站地址 5，函數(shù)代碼 5，異常代碼 2

從站 EXCEPTION_CODE_xx 的響應(yīng)幀：

05H	從站地址
85H	函數(shù)代碼
02H	異常代碼 (1...7)
xxH	CRC 校驗(yàn)和“低字節(jié)”
xxH	CRC 校驗(yàn)和“高字節(jié)”

驅(qū)動(dòng)程序接收到錯(cuò)誤代碼響應(yīng)消息幀后，當(dāng)前的作業(yè)將由于錯(cuò)誤而結(jié)束。

對應(yīng)于接收到的錯(cuò)誤代碼（異常代碼 1-7）的錯(cuò)誤編號(hào)也將輸入到錯(cuò)誤消息區(qū)。

目標(biāo)數(shù)據(jù)塊中沒有條目。

根據(jù) MODBUS 規(guī)范定義了下列的錯(cuò)誤代碼：

錯(cuò)誤代碼	符合 MODBUS 規(guī)范的含義	原因—短描述*
1	函數(shù)非法	函數(shù)代碼非法
2	數(shù)據(jù)地址非法	從站具有非法的數(shù)據(jù)地址
3	數(shù)據(jù)值非法	從站具有非法的數(shù)據(jù)值
4	關(guān)聯(lián)設(shè)備發(fā)生故障	從站出現(xiàn)內(nèi)部錯(cuò)誤
5	確認(rèn)	函數(shù)已執(zhí)行
6	忙，拒收消息	從站尚未準(zhǔn)備好接收消息
7	否定確認(rèn)	該函數(shù)不能執(zhí)行。
* 檢查從站獲取更多詳細(xì)信息。

RS232C 伴隨信號(hào)

使用 RS232C 接口模塊的通信模塊上提供以下 RS232C 伴隨信號(hào)：

DCD	（輸入）	數(shù)據(jù)載體檢測	檢測到的數(shù)據(jù)載體
DTR	（輸出）	數(shù)據(jù)終端就緒	通信模塊就緒
DSR	（輸入）	數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備就緒	通信伙伴就緒
RTS	（輸出）	請求發(fā)送	通信模塊發(fā)送準(zhǔn)備就緒
CTS	（輸入）	清除發(fā)送	通信伙伴可以接收到通信模塊的數(shù)據(jù)（響應(yīng) CP 的 RTS = ON）
RI	（輸入）	振鈴指示器	振鈴指示器

通信模塊接通時(shí)，輸出信號(hào)狀態(tài)為 OFF（未激活）。

用戶可以在模塊的屬性對話框中或者通過用戶程序中的指令組態(tài) DTR/DSR 和 RTS/CTS 控制信號(hào)的使用。

使用 RS232C 伴隨信號(hào)

RS232C 伴隨信號(hào)可在以下情況下使用：

在組態(tài)自動(dòng)使用所有 RS232C 伴隨信號(hào)后使用。

通過相應(yīng)指令使用。 有關(guān)詳細(xì)信息，請參見“指令概述”部分。

提示 組態(tài)自動(dòng)使用 RS232C 伴隨信號(hào)后，將不能通過相應(yīng)指令控制 RTS 和 DTR（請參見“指令概述”部分）！ 另一方面，始終可以通過相應(yīng)指令讀取所有 RS232C 伴隨信號(hào)。




以下各節(jié)說明了控制和評估 RS232C 伴隨信號(hào)的基本過程。

伴隨信號(hào)的自動(dòng)使用

可按以下方式實(shí)現(xiàn)在通信模塊上自動(dòng)使用 RS232C 伴隨信號(hào)：

只要通信模塊通過組態(tài)切換到自動(dòng)使用 RS232C 伴隨信號(hào)的工作模式，模塊便會(huì)將 RTS 線路設(shè)置為 OFF，將 DTR 線路設(shè)置為 ON（通信模塊做好使用準(zhǔn)備）。

這將阻止在 DTR 線路設(shè)置成 ON 之前收發(fā)消息幀。 只要 DTR 仍設(shè)置為 OFF，便不能通過 RS232C 接口接收任何數(shù)據(jù)。 如果執(zhí)行發(fā)送作業(yè)，作業(yè)將被中止，并伴有相應(yīng)的錯(cuò)誤消息。

執(zhí)行發(fā)送作業(yè)時(shí)，RTS 將設(shè)置為 ON 并且參數(shù)化的數(shù)據(jù)輸出等待時(shí)間將開始計(jì)時(shí)。 當(dāng)數(shù)據(jù)輸出時(shí)間結(jié)束并且 CTS = ON 時(shí)，將通過 RS232C 接口發(fā)送數(shù)據(jù)。

如果 CTS 線路在數(shù)據(jù)輸出時(shí)間內(nèi)未設(shè)置為 ON 以便可以發(fā)送數(shù)據(jù)，或者 CTS 在傳輸過程中更改為 OFF，發(fā)送作業(yè)會(huì)被中止，并生成錯(cuò)誤消息。

一旦數(shù)據(jù)發(fā)送完畢且**過組態(tài)的清除 RTS 時(shí)間，RTS 線路將立即設(shè)置為 OFF。 CP 不會(huì)等待 CTS 更改為 OFF。

一旦 DSR 線路設(shè)置為 ON，即可通過 RS232C 接口接收數(shù)據(jù)。 如果通信模塊的接收緩沖區(qū)預(yù)警將要溢出，則通信模塊將不會(huì)響應(yīng)。

如果 DSR 從 ON 轉(zhuǎn)變成 OFF，激活的發(fā)送作業(yè)和數(shù)據(jù)接收都將取消，并產(chǎn)生錯(cuò)誤消息。 消息“DSR = OFF（自動(dòng)使用 V24 信號(hào)）”將輸入到通信模塊的診斷緩沖區(qū)中。

提示 組態(tài)自動(dòng)使用 RS232C 伴隨信號(hào)后，將不能通過相應(yīng)指令控制 RTS 和 DTR！ 有關(guān)詳細(xì)信息，請參見“指令概述”部分。




提示 在模塊的屬性對話框中設(shè)置“清除 RTS 時(shí)間”，以便使通信伙伴在 RTS 之前完整接收到消息幀的最后的字符，并且發(fā)送作業(yè)也會(huì)因此取消。 “數(shù)據(jù)輸出等待時(shí)間”也必須設(shè)置，這樣通信伙伴才能在**時(shí)之前做好接收準(zhǔn)備。


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