西门子S7200与变频器MODBUS通讯实例详解.docx
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西门子S7200 与变频器MODBUS通讯实例详解
西门子S7200PLC简介
西门子S7-200PLC在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点。
一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。
来自西门子的S7-200微型PLC可以被当作独立的微型PLC解决方案或与其他控制器相结合使用。
Modbus通讯协议简介
Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。
其系统结构既包括硬件、亦包括软件。
它可应用于各种数据采集和过程监控。
ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。
网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。
采用这个系统，各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。
1MODBUSRTU协议在S7-200中的应用原理
1.1MODBUSRTU协议与S7-200相互关系简介
S7-200CPU上的通讯口Port0可以支持MODBUSRTU协议，成为MODBUSRTU
从站。
此功能是通过S7-200的自由口通讯模式实现，因此可以通过无线数据电台等慢速通
-可编辑修改-
讯设备传输。
想在S7-200CPU与其他支持MODBUSRTU的设备使用MODBUSRTU协议通讯，需要由有S7-200CPU做MODBUS主站。
S7-200CPU做主站必须由用户自己用自由口模式，按相关协议编程。
2从站指令的用法：
S7-200控制系统应用中，MODBUSRTU从站指令库只支持CPU上的通讯0口（Port0）。
要实现MODBUSRTU通讯，需要Step7-Micro/WIN32V3.2以上版本的编程软件，而且须安装Step7-Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary（指令库）。
MODBUSRTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。
MODBUSRTU协议在S7-200中应用的基本过程
（1）首先检查S7-200 控制系统中所用Micro/WIN 软件版本，应当是
Step7-Micro/WINV3.2 以上版本。
（2）检查Micro/WIN的指令树中是否存在MODBUSRTU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/WIN32V3.2InstructionLibrary（ 指令库）软件包
编程时使用SM0.1—调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0—调用研究MBUS_SLAVE，并指定相应参数。
关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到。
调用MODBUS通讯指令库参数意义如下:
●模式选择:
启动/停止MODBUS，1=启动;0=停止;
●从站地址:
MODBUS从站址，取值1~247;
●波特率:
可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600;
●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;
●最大I/Q位:
参与通讯的最大I/O点数，S7-200 I/O映像区为128/128，缺省值为128;
●最大AI字数:
参与通讯的最大AI通道数，可为16或32;
●最大保持寄存器区:
参与通讯的V存储区字（VW）;
●保持寄存器区起始址:
以&VBx指定（间接寻址方式）;
●初始化完成标志:
成功初始化后置1;
●错误代码:
0=无错误。
1.3注意的问题
调用Step7-Mciro/WIN32 V3.2Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区
（LibraryMemory）。
库指令数据区是相应库子程序和中断程序所要用到变量存储空间。
编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误。
由子程序参数HoldStart和MaxHold指定保持寄存器区，是S7-200CPUV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，否则运行时会产生错误，不能正常通讯。
注意MODBUS中保持寄存器区按“字”寻址，即MaxHold规定是VW而
VB个数。
3主站指令的用法：
1.MODBUSRTU主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的，该库对Port0和Port1有效。
该指令库将设置通信口工作在自由口模式下。
2.MODBUSRTU主站指令库使用了一些用户中断功能，编其他程序时不能在用户程序中禁止中断。
3.MODBUSRTU主站库对CPU的版本有要求。
CPU的版本必须为2.00或者2.01
（即订货号为6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的S7-200CPU
不支持。
使用MODBUSRTU主站指令库，可以读写MODBUSRTU从站的数字量、模拟量
I/O以及保持寄存器。
要使用MODBUSRTU主站指令库，须遵循下列步骤：
安装西门子标准指令库
按照要求编写用户程序调用MODBUSRTU主站指令库
MODBUSRTU主站功能编程
1.调用MODBUSRTU主站初始化和控制子程序
使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并启动其功能控制：
用SM0.0调用MODBUSRTU主站初始化与控制子程序
各参数意义如下:
a.EN使能：
必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0）
b.Mode模式：
为1时，使能MODBUS协议功能；为0时恢复为系统PPI协
议
c.Baud波特率：
支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，
57600，115200。
d.Parity校验：
校验方式选择
0＝无校验
1＝奇较验
2＝偶较验
e.Timeout 超时：
主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为1000毫秒（1秒），允许设置的范围为1-32767。
注意：
这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。
f.Done完成位：
初始化完成，此位会自动置1。
可以用该位启动MBUS_MSG读写操作（见例程）
g.Error 初始化错误代码（只有在Done位为1时有效）：
0＝无错误
1＝校验选择非法
2＝波特率选择非法
3＝模式选择非法
2.调用MODBUSRTU主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个MODBUS请求；调用MODBUSRTU主站读写子程序
各参数意义如下:
a.EN使能：
同一时刻只能有一个读写功能（即MBUS_MSG）使能
注意：
建议每一个读写功能（即MBUS_MSG）都用上一个MBUS_MSG指令的Done
完成位来激活，以保证所有读写指令循环进行（见例程）。
b.First读写请求位：
每一个新的读写请求必须使用脉冲触发
c.Slave从站地址：
可选择的范围 1-247
d.RW从站地址：
0＝读，1＝写注意：
1.开关量输出和保持寄存器支持读和写功能
2.开关量输入和模拟量输入只支持读功能
e.Addr 读写从站的选择读写的数据类型数据地址：
00001至0xxxx-开关量输出10001至1xxxx-开关量输入
30001至3xxxx-模拟量输入
40001至4xxxx-保持寄存器
f.Count数据个数通讯的数据个数（位或字的个数）
注意：
MODBUS主站可读/写的最大数据量为120个字（是指每一个MBUS_MSG指令）
g.DataPtr 数据指针：
1.如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中
2.如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中
h.Done 完成位读写功能完成位
i.Error错误代码：
只有在Done位为1时，错误代码才有效
0＝无错误
1＝响应校验错误
2＝未用
3＝接收超时（从站无响应）
4＝请求参数错误（slaveaddress,MODBUSaddress,count,RW ）
5＝MODBUS/自由口未使能
6＝MODBUS正在忙于其它请求
7＝响应错误（响应不是请求的操作）
8＝响应CRC校验和错误
-
101＝从站不支持请求的功能
102＝从站不支持数据地址
103＝从站不支持此种数据类型
104＝从站设备故障
105＝从站接受了信息，但是响应被延迟
106＝从站忙，拒绝了该信息
107＝从站拒绝了信息
108＝从站存储器奇偶错误
常见的错误：
如果多个MBUS_MSG指令同时使能会造成6号错误从站delay参数设的时间过长会造成主站3号错误从站掉电或不运行，网络故障都会造成主站3号错误
3.在CPU的V数据区中为库指令分配存储区（LibraryMemory）
MODBUSMaster 指令库需要一个284个字节的全局V存储区。
西门子S7200PLC MODBUS支持的功能码
功能码
描述
读取单个/多个线圈的实际输出状态。
功能1返回任意数量输出点的接通/
1
断开状态（Q）。
读取单个/多个线圈的实际输入状态。
功能2返回任意数量的输入点的接通
2
/断开状态（I）
多个保持寄存器。
功能3返回V存储器的内容。
保持寄存器在MODBUS
3
下是字类型，在一个请求中最多可读120个字。
4
读单个/多个输入寄存器，返回模拟输入值。
写单个线圈（实际输出）。
功能5将实际输出点设置为指定值。
该输出点不
5
是被强制，用户程序可以重写由MODBUS的请求而写入的值。
写单个保持寄存器。
功能6写一个单个保持寄存器的值到S7-200的V存
6
储区。
写多个线圈（实际输出）。
功能15写多个实际输出值到S7-200的Q映像
区。
起始输出点必须是一个字节的开始（如Q0.0或Q2.0），并且要写得输出的
15
数量是8的倍数。
这是MODBUS从站协议指令的限定。
这些点不是被强制，
用户程序可以重写由MODBUS的请求而写入的值。
写多个保持寄存器。
功能16写多个保持寄存器到S7-
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