PLC的Modbus通信Word格式文档下载.docx
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数据量L
CRCH
CRCL
Add0
3H
HoldStart
DataNum
CRC高位
CRC低位
数据帧说明如下表：
表2读命令主站发送命令帧说明
要读数据的从站地址
03H代表读取多个保持寄存器
所读取数据的地址以两个字节表示
所读取数据的个数以两个字节表示（注：
此处说的数据量以字为单位）
CRC校验码在数据帧中以两个字节表示,主要用于检验数据传输过程中是否出错
例：
需要读取2号站从第4个寄存器开始的3个寄存器，MODBUS主站发送的数据帧为：
0203000400034439
从站在接收到主站的读命令以后，会发送一个返回命令帧，返回的命令帧格式如表3。
表3读命令从站返回命令帧格式
数据量
数据1
数据N
返回数据的字节数N
Data（1-N）
表4读命令从站返回命令帧说明
返回数据的从站地址
03H代表该数据帧是应答读取多个保持寄存器
返回数据的字节个数（注：
以字节为单位）
数据
所返回的数据（数据个数与数据量相同）
CRC校验码在数据帧中以两个字节表示,主要用于检验应答帧在传输过程中是否出错
对于主站的读命令帧，2号站如果第4个寄存器开始的3个寄存器里面的值分别为：
31,32H,33H,34H,35H,36H
则应答帧应该是：
020306313233343536D1AC
对于发送的命令帧与应答帧之间有如下关系：
1：
两个数据帧的设备地址相同。
2：
两个数据帧的功能码相同。
3：
返回的数据量N=2ⅹDataNum
如果从站在接收到数据以后，认为接收到的主站发送过来的数据是错误的，会返回一个异常帧给主站，告诉主站，从站接收到的数据是错误的。
异常帧的数据格式如表5，数据帧不再具体说明。
表5异常帧格式
错误信息
83H
一个字节的错误信息
2号站在接收到主站发送的命令以后，判断得出该命令是错误的，发送回一个异常帧：
02830170F0
错误信息可以根据不同的错误类型而不同。
2、写保持寄存器
当MODBUS主站需要向从站指定地址写入数据时，会发送一个数据帧，数据帧格式如表6。
表6写命令主站发送数据帧格式
数量H
数量L
字节数
具体数据
10H
byteN
1-byteN
表7写命令主站发送数据帧说明
要写入数据的从站地址
10H代表写多个保持寄存器
要写入数据的首地址，用两个字节表示
要写入数据的个数（注：
以字为单位）
需要向2号从站第80个寄存器开始的4个寄存器里面依次写入：
11H,22H,33H,44H,55H,66H,77H,88H
则MODBUS主站发送的数据帧为：
021000500004081122334455667788D4F0
当从站接收到主站的写命令帧以后，判断接收到的信息是正确的，会返回一个命令帧告诉主站所发生的数据从站已经正确接收到了，返回数据帧格式如表8。
表8写命令从站返回数据帧格式
返回帧说明如下表：
表9写命令从站返回数据帧说明
被写入数据的从站地址
10H代表响应的是写多个保持寄存器
被写入数据的首地址，用两个字节表示
被写入数据的个数（注：
CRC校验码在数据帧中以两个字节表示,主要用于检验数据返回过程中是否出错
2号从站在接收到主站的写命令以后，判断接收到的信息是正确的，返回一个应答帧：
021000500004C1E8
对于PLC写保持寄存器，发送的命令帧与应答帧之间应该有如下关系：
设备地址相同
功能码相同
两个数据帧的地址HoldStart相同
4：
两个数据帧的数据量DataNum相同
异常帧的数据格式如表10，命令帧不再具体说明。
表10异常帧格式
Addr0
90H
2号从站在接到到命令以后，判断接收到的信息是一个错误信息，返回一个异常帧：
0290017DC0
3.2PLC指令介绍
对于S7-200PLC，开发了MODBUS库函数，可以直接使用它所带的MODBUS库函数来实现PLC与其他设备之间的MODBUS通信。
选用PROT0作为MODBUS通信，主要用到MODBUS库函数中的MBUS_CTRL和MBUS_MSG。
3.2.1MBUS_CTR
用于S7-200端口0的MBUS_CTRL指令可初始化、监视或禁用Modbus通讯。
在使用MBUS_MSG指令之前，必须正确执行MBUS_CTRL指令。
指令完成后立即设定"
完成"
位，才能继续执行下一条指令。
在每次扫描且EN输入打开时执行该指令。
MBUS_CTRL指令必须在每次扫描时（包括首次扫描）被调用，以允许监视随MBUS_MSG指令启动的任何突出消息的进程。
除非每次调用MBUS_CTRL，否则Modbus主设备协议将不能正确运行，MBUS_CTRL指令如图2。
图2MBUS_CTRL指令
Mode：
输入数值选择通讯协议。
输入值1为Modbus协议；
输入值0为PPI协议。
在本次设计中输入1。
Baud：
设置波特率，可以设置的波特率有1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600和115200，在本次设计中，波特率选择为9600。
Parity：
设置校验方式。
0-无奇偶校验；
1-奇校验；
2-偶校验。
在本次设计中采用无奇偶校验。
Timeout：
设置超时时间，用于确定主站发送命令以后从站是否相应，一般设置为1000。
Done：
执行该命令完成时，该位被置为1。
Error：
当指令执行出现错误的时候，该寄存器显示错误类型。
3.2.2MBUS_MSG
MBUS_MSG指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。
当EN输入和"
首次"
输入打开时，BUS_MSG指令启动对Modbus从站的请求。
发送请求、等待应答、并处理应答通常需要多次扫描。
EN输入必须打开以启用请求的发送，并应该保持打开直到"
位被置位，BUS_MSG指令如图3示。
图3BUS_MSG指令
First：
应当通过一个边沿检测元素打开，这将导致请求被传送一次。
Slave：
Modbus从站的地址。
RW：
指定指令的类型是读指令还是写指令，0表示指令为读;
1表示指令为写。
Addr：
读取Modbus从站的起始地址。
Count：
指定此次读写数据的个数。
DataPtr：
要写入数据的首地址或者是读取上来数据存放的首地址。
指令完成时该位置1。
当指令执行出现错误时，在该寄存器处显示出错误号。
1、需要读取2号站地址为0004开始的3个寄存器里面的值到VB200地址开始的寄存器里，设置如图4。
2、需要将VB100地址开始的4个寄存器里面的值写到地址为004F开始的寄存器里面，设置如图5。
图4读数据设置图6写数据设置
在这里需要注意的有两点：
第一，对于要写入或者是要读取的寄存器地址，如果需要读0004开始的寄存器，地址要设置为40005而不是40004，同样如果需要写004F地址应该设置为40080而不是40079，这是通过观察其发送出的数据帧发现的，如果读寄存器时地址设置为40004，发送出的命令帧是：
020300030003F5F8
写命令同样存在地址不同的情况。
第二，就是要读取的数据量是以字为单位而不是以字节为单位。
3.3I/O分配
在这次设计中一共用到了5个输入，3个输出，具体分配如表7
表7I/O分配表
I/O名称
作用
I/O类型
I0.0
复位按钮
输入
I0.1
发送步进电机阶段1控制命令
I0.2
发送步进电机阶段2控制命令
I0.3
发送步进电机阶段3控制命令
I0.5
急停
Q0.1
步进电机阶段1错误
输出
Q0.2
步进电机阶段2错误
Q0.3
步进电机阶段3错误
3.4PLC程序设计
PLC程序包含一个主程序和4个子程序构成。
4个子程序分别是一个初始化子程序和3个步进电机阶段控制子程序。
3.4.1主程序
主程序主要是根据条件调用相应的子程序，此外还处理一些简单的逻辑运算。
主程序流程图如图7：
图7主程序流程图
如图7示，首先判断是否调用初始化子程序，然后对MODBUS主设备进行初始化，接着根据VB10值的不同分别调用相应的步进电机阶段动作子程序，扫描完相应子程序以后还要判断急停按钮是否有效，如果无效，自此一个扫描周期结束，进入下一个扫描周期；
如果有效,首先将VB10清零，然后向从站的命令寄存器写入代表急停的命令，到此一个扫描周期结束。
3.4.2初始化
初始化子程序是在上电或者是满足复位条件时调用的，在该子程序里面完成了4个动作：
第一，将写数据缓冲区VB100到VB107全部清零；
第二，将存放3个阶段状态信息返回值的寄存器VB200,VB210,VB220清零；
第三，将3个阶段子程序中所用到的控制寄存器VD0,VD4,VW8清零；
第四，将VB10里面的值赋值为1，允许步进电机阶段1动作。
初始化流程如图8示。
图8初始化流程图
3.4.3步进电机阶段控制
步进电机阶段控制包括3个子程序，三个子程序的动作流程结构一样，当进入相应步进电机阶段子程序后执行：
步骤1：
判断是否满足发送相应的步进电机阶段控制命令，如果不满足继续等待；
如果满足，进入下一步。
步骤2：
将上一步进电机阶段控制所用到的寄存器清零。
步骤3：
将存放3个步进电机阶段状态信息返回值的寄存器（VB200,VB210,VB220）清零，进入下一步。
步骤4：
对VB100赋值。
步骤5：
将VB100开始地址处的4个数据写入从站，进入下一步。
步骤6：
判断是否接收到下位机返回的接收正确的信号，如果接收到进入下一步骤，如果没有接收到，另行处理，现在程序中还没有编写。
步骤7：
延时10S，读取从站状态信息寄存器里面的值，放入对应的寄存器。
步骤8：
根据相应寄存器里面值判断相应的步进电机阶段动作是否完成，如果状态信息表示完成，进入步骤10，如果状态信息表示未完成进入下一步。
如果接收到的状态信息错误，在指定的输出点报错。
步骤9：
延时5S，再次执行步骤8。
步骤10：
赋值VB10,允许发送下一步进电机阶段动作命令。
3个步进电机阶段的动作流程图如图9示。
图9步进电机阶段动作流程图
3个步进电机阶段动作流程图类似，不同之处如表：
阶段
步骤名
步进电机阶段1
步进电机阶段2
步进电机阶段3
步骤1
判断条件是I0.1
判断条件是I0.2
判断条件是I0.3
步骤2
清VB7,VB8,VB9
清VB1,VB2,VB3
清VB4,VB5,VB6
步骤4
赋值VB100=01H
赋值VB100=02H
赋值VB100=04H
步骤7
读取从站执行状态信息存在VB200
读取从站执行状态信息存在VB210
读取从站执行状态信息存在VB220
步骤8
状态信息错误在Q0.1报错
步骤10
赋值VB10=2
赋值VB10=3
赋值VB10=1
3.4.4紧急处理
在紧急情况下，MODBUS主站向从站发送一个命令，从站在收到这个命令以后，让程序进入初始化的动作。
在此设计中紧急情况用输入I0.5代替，当I0.5接通时，向从站发送一个08H，发送的命令帧为：
0210004F0004080800000000000000E1F6
从站在接收到08H以后就知道信息值表示让程序初始化。
4调试
将程序下载到PLC，将PLC处于运行状态，此时程序进入允许步进电机阶段1的控制命令发送。
1、点击I0.2或者是I0.3，PLC上面没有响应，原因是此时PLC只允许步进电机阶段1动作，而刚才是要求发送步进电机阶段2和步进电机阶段3的控制命令，所以不响应。
2、点击I0.1，程序开始响应，发送一帧数据到MODBUS从站。
数据帧为：
0210004F0004080100000000000000219C
在接收到该串数据后在串口上返回一帧数据：
0210004F0004F02E
表示从站已经正确的接收到了PLC的控制命令。
10S以后PLC会发送一个读取状态信息的数据帧到从站，数据帧为：
表示需要读取从0004地址开始的3个数据，接收到该数据帧以后，假如从站步进电机阶段1还没有完成，那么返回一帧数据：
0203060200000000003467
表示从站此时正在执行步进电机阶段1，PLC收到数据帧以后知道此时从站状态值为2，还没有完成步进电机阶段1动作，于是延时5S再次发送读状态信息的数据帧；
如果从站接收到读取状态信息帧时，步进电机阶段1的动作已经完成，那么返回一帧数据：
02030603000000000035B6
表示此时从站处于状态3即：
已经完成了步进电机阶段1。
PLC接收到返回消息后知道步进电机阶段1完成了，可以进行步进电机阶段2动作了，于是将VB10里面赋值为2；
当从站返回一个错误信息时，比如在步进电机阶段1时，从站返回一个步进电机阶段2完成，那么PLC接收到消息以后直接在指定报错点Q0.1报错。
3、进入允许步进电机阶段2时，按照步进电机阶段1的操作顺序进行操作。
与步进电机阶段1不同的有三点：
第一，PLC发送到从站的控制命令帧不一样，步进电机阶段2PLC发送的控制命令帧为：
0210004F00040802000000000000006189
第二，当PLC在发送读数据请求以后，从站返回的数据帧不一样，如果步进电机阶段2未完成返回的数据帧应该是：
02030605000000000035D0
当步进电机阶段2完成时返回的数据帧应该是：
02030606000000000035E3
第三，返回状态信息出现错误时，步进电机阶段2的错误指示是用的Q0.2，步进电机阶段3不在细说。
4，当步进电机阶段3完成以后，再次触发I0.1，可以进入下一个步进电机阶段1的动作。
5，在步进电机阶段1，如果读取到的状态信息错误时，能够在Q0.1指示出来；
在步进电机阶段2，如果读取到的状态信息错误时，能够在Q0.2指示出来；
在步进电机阶段3，如果读取到的状态信息错误时，能够在Q0.3指示出来；
并且可以通过I0.0将该指示解除以及将程序复位，让程序进入允许步进电机阶段1动作状态。
6，通过I0.5按钮，可以实现在某一特定时刻向从站发送一个命令帧让从站程序复位，设计中采用的是发送08H。
5问题分析
1串口主动发送给PLC的数据PLC不能收到
原因分析：
MODBUS协议是一种主从协议，它不允许从站主动的向主站发送数据，只允许主站以轮询的方式与从站进行数据交换.
解决办法：
如果PLC需要某一个地址的数据，首先要向从站发送一个读指令，从站在接收到读指令以后将数据返回。
2PLC在发送完数据帧给从站以后，通过从站发送给PLC的数据帧有时可以收到，有时不可以收到。
现象：
当PLC发送一帧数据到从站以后，从站返回的信息有时候PLC可以接收到，有时候不可以接收到。
并且接收不到数据时指令显示是接收超时。
PLC中对MODBUS主设备进行初始化时设置了一个超时时间，从站给PLC的数据须在PLC发送完命令帧以后的这个时间完成，PLC才可以接收到数据。
办法1：
在MODBUS主设备初始化设置时将超时时间设置长一点；
办法2：
从站在返回应答帧时，尽量的将时间提前，在PLC刚把数据发送到从站的时候，就将应答帧通过从站发送回去。
3错误指示时，总是出错
当步进电机阶段1动作完成以后进入允许步进电机阶段2动作状态，Q0.2直接报错读取状态信息错误。
在步进电机阶段1动作完成以后，程序中存放状态信息的寄存器保持步进电机阶段1读取上来的状态信息，而此状态信息在步进电机阶段2是不允许的。
在3个步进电机阶段动作中，分别采用3个不同的寄存器来存放每一个阶段读取上来的状态信息。
4在子程序由步进电机阶段1跳到步进电机阶段2，或者是步进电机阶段2跳到步进电机阶段3时，有时候程序执行出现混乱。
在步进电机阶段1执行完毕以后，进入允许步进电机阶段2动作状态，在此时本应该是等待I0.2动作把控制命令发送出去，但是程序中直接就执行读步进电机阶段2执行状态。
在步进电机阶段1完成以后没有对其中的控制寄存器清零或者是清零不成功，而步进电机阶段2中所用的控制寄存器与步进电机阶段1中的一样，当程序进入步进电机阶段2以后，满足读取状态信息的条件所以就直接执行读状态信息的指令了。
用不同的寄存器来作为3个步进电机阶段的控制寄存器，在下一个阶段动作的时候将上一阶段所用到的控制寄存器清零。
5从站返回的数据，PLC接收到以后都显示接收到的信息CRC校验错误。
在每次从站发送一个数据给PLC时，PLC接收到以后都显示是校验错误。
CRC校验码的生成是通过网上下载的CRC校验码生成工具而来的，里面的CRC生成的算法与MODBUS中的算法可能不一致。
通过将PLC发送出来的数据帧输入得到的CRC校验码与PLC输出的校验码不一样，证实了猜想是正确的。
在网上重新下载一个CRC生成工具，保证工具中的CRC算法与MODBUS中的算法一样,工具下载：
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