S7200与安科瑞仪表格模板modbus通讯实例.docx
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S7200与安科瑞仪表格模板modbus通讯实例
1接口定义S7-200的通讯口为RS485物理口(9针口),其引脚定义如下图所示。
2接线将端口0或者端口1的引脚3接安科瑞仪表的通讯端子的A+,引脚8接安科瑞仪表的通讯端子的B-。
3说明
S7-200CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口,此串行字符通信的格式:
1个起始位;7/8位数据位;1位奇/偶/无校验;1停止位。
通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯,ModbusRTU指令库就是使用自由口编程实现的。
4ModbusRTU主站库
使用Modbus主站指令库时需要注意的几点:
∙需要S7-200的编程软件是Micro/WINV4.0SP5及以上版本;
∙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*);
∙Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字(指每一个MBUS_MSG指令);
∙Modbus主站库支持Port0和Port1(从站库只支持Port0口),本例中用Port0;
∙使用Modbus库时必须对库存储区进行分配,见下图设置,而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突,否则编译调用会报错。
图4库存储区设置
∙Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系:
Modbus 地址
读 / 写
Modbus 从站须支持的功能
00001~09999
读
功能1:
读输出点
数字量输出
写
功能5:
写单个输出点
功能15:
写多个输出点
10001~19999
读
功能2:
读输入点
数字量输入
30001~39999
读
功能4:
读输入寄存器
输入寄存器
40001~49999
读
功能3:
读保持寄存器
保持寄存器
写
功能6:
写单个寄存器
功能16:
写多个寄存器
∙
表2需要从站支持的功能
∙
5S7-200Modbus主站编程编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5ModbusRTU主站初始化
图中各参数含义如下
编号
符号/含义
说 明
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时使能为Modbus协议;为0时恢复为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=奇校验,2=偶校验。
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,允许设置的范围为1-32767。
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。
g
Error/错误位
初始化错误代码。
表3
调用ModbusRTU主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus请求。
图6调用ModbusRTU主站读写子程序
图中各参数含义如下
编号
符号/含义
说 明
a
EN/ 使能
同一时刻只能有一个读写功能使能。
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/ 读写操作位
0=读, 1=写。
e
Addr/ 读写从站的数据地址
选择读写的数据类型:
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/ 数据的个数
通讯的数据个数(位或字的个数)。
g
DaptPtr/ 数据指针
如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中;
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。
表4
从上图中可见,S7-200作为ModbusRTU主站,波特率9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2CP341做Modbus从站的硬件组态
4.2.1硬件组态
图7S7-300侧硬件组态
4.2.2设置Modbus参数
图8消息桢字符结构
按照上述操作设置参数,从上图可以看出,本例中的传输波特率9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验位,1位停止位,从站站地址是3,主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
图9RS422/485接口组态
RS422/485接口只能一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3Modbus驱动的下载当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载ModbusSlave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是,在下载驱动时(可以在无Dongle情况下下载),需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示。
图10下载Dongle时,需要CPU停机
图11从站驱动下载后结果
4.2.4CP341做Modbus从站的编程从Step7软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
图12ModbusSlave例程打开路径
OB1中调用FB80编程如下:
图13FB80程序块调用
CP卡初始化正常后,CP_START,CP_START_FM和CP_START_OK为1信号,否则CP_START_ERROR为1,同时可以从ERROR_NR察看错误信息,也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息,错误信息对照和处理方式可以参考《S7-300以用于PtPCPModbus协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。
FB80的各参数含义如下
LADDR
硬件组态中CP341的起始逻辑地址,本例中为256
START_TIMER
初始化超时定时器,本例中为T120
START_TIME
初始化定时器时间,本例中为5S
OB_MASK
I/O访问错误屏蔽位,本例中为True(I/O访问错误已屏蔽)
CP_START
FB初始化使能位,本例中为M0.0
CP_START_FM
CP_START 初始化的上升沿位,本例中为M0.1
CP_NDR
从CP卡写操作位,本例中为m0.2
CP_START_OK
初始化完成且无错误,本例中为M0.3
CP_START_ERROR
初始化完成,但有错误,本例中为M0.4
ERROR_NR
错误号,本例中为MW2
ERROR_INFO
错误信息,本例中为MW4
表5
5.通讯测试ModbusRTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的,在传输的过程中主站是主动方,即主站发送数据请求报文到从站,从站返回响应报文。
Modbus系统间的数据交换是通过功能码来控制的,以下对现场常用的功能码进行分类测试,关于功能码的详细信息请参考手册。
5.1FC01/05/15功能码CP341从站的通讯区域配置
图14FC01/05/15参数组态界面
FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,可以读写操作,用户地址区为0xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为00001~00008,对应S7-300的M10.0~M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图15功能码FC01使用
S7-200主站,用功能码FC01读取从站8点数字量输出,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图16FC01功能码数据交换
5.2FC02功能码CP341从站的通讯区域配置
图17FC02参数组态界面
FC02对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,只读操作,用户地址区为1xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始,如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为10001~10008,对应S7-300的M20.0~M20.7,并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图18功能码FC02使用
S7-200主站,用功能码FC02读取从站8点数字量输入,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图19FC02功能码数据交换
5.3FC03/06/16功能码CP341从站的通讯区域配置
图20FC03/06/16参数组态界面
FC03/06/16对应的数据区为寄存器,数据的传递以字为单位,可以读写操作,用户地址区为4xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。
例如用户地址区为40001~40004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0~DB1.DBW6,并且以此为例说明FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图21功能码FC03使用
S7-200主站,用功能码FC03读取从站4个字寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图22FC03功能码数据交换
5.4FC04功能码CP341从站的通讯区域配置
图23FC04参数组态界面
FC04对应的数据区为寄存器输入,数据的传递也以字为单位,只读操作,用户地址区3xxxx,Modbus地址在信息传送中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。
例如用户地址区为30001~30004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0~DB1.DBW6,并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图24功能码FC04使用
S7-200主站,用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图25FC04功能码数据交换
5.5Limits栏
图26Limits参数组态界面
对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关S7-300存储区,即使用这些功能码时,S7-300存储区需要在设定的最小和最大的范围之间,如果访问的区域超出这个范围,则访问会被拒绝,同时输出报错误信息。
6.总结本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了ModbusRTU通讯,关于通讯的组态设置,编程以及常用功能码的使用,其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表、设备等进行串行通信的参考。
7.相关参考资料关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册,或登录下载中心网站 ,搜索下载如下文档:
A0006:
串口通讯模块的信息与使用A0081:
CP340/341/440/441通讯及编程A0336:
CP341ModbusRTU多站点轮询A0440:
CP340/341基于ASCII驱动协议的多站点轮询A0384:
S7-300CP341作主S7-200作从的Modbus通信
关键词CP341,ModbusRTU,功能码,S7-200
图4库存储区设置
∙Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系:
Modbus 地址
读 / 写
Modbus 从站须支持的功能
00001~09999
读
功能1:
读输出点
数字量输出
写
功能5:
写单个输出点
功能15:
写多个输出点
10001~19999
读
功能2:
读输入点
数字量输入
30001~39999
读
功能4:
读输入寄存器
输入寄存器
40001~49999
读
功能3:
读保持寄存器
保持寄存器
写
功能6:
写单个寄存器
功能16:
写多个寄存器
∙
表2需要从站支持的功能
∙
4.1.2S7-200Modbus主站编程编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5ModbusRTU主站初始化
图中各参数含义如下
编号
符号/含义
说 明
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时使能为Modbus协议;为0时恢复为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=奇校验,2=偶校验。
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,允许设置的范围为1-32767。
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。
g
Error/错误位
初始化错误代码。
表3
调用ModbusRTU主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus请求。
图6调用ModbusRTU主站读写子程序
图中各参数含义如下
编号
符号/含义
说 明
a
EN/ 使能
同一时刻只能有一个读写功能使能。
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/ 读写操作位
0=读, 1=写。
e
Addr/ 读写从站的数据地址
选择读写的数据类型:
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/ 数据的个数
通讯的数据个数(位或字的个数)。
g
DaptPtr/ 数据指针
如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中;
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。
表4
从上图中可见,S7-200作为ModbusRTU主站,波特率9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2CP341做Modbus从站的硬件组态
4.2.1硬件组态
图7S7-300侧硬件组态
4.2.2设置Modbus参数
图8消息桢字符结构
按照上述操作设置参数,从上图可以看出,本例中的传输波特率9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验位,1位停止位,从站站地址是3,主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
图9RS422/485接口组态
RS422/485接口只能一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3Modbus驱动的下载当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载ModbusSlave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是,在下载驱动时(可以在无Dongle情况下下载),需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示。
图10下载Dongle时,需要CPU停机
图11从站驱动下载后结果
4.2.4CP341做Modbus从站的编程从Step7软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
图12ModbusSlave例程打开路径
OB1中调用FB80编程如下:
图13FB80程序块调用
CP卡初始化正常后,CP_START,CP_START_FM和CP_START_OK为1信号,否则CP_START_ERROR为1,同时可以从ERROR_NR察看错误信息,也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息,错误信息对照和处理方式可以参考《S7-300以用于PtPCPModbus协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。
FB80的各参数含义如下
LADDR
硬件组态中CP341的起始逻辑地址,本例中为256
START_TIMER
初始化超时定时器,本例中为T120
START_TIME
初始化定时器时间,本例中为5S
OB_MASK
I/O访问错误屏蔽位,本例中为True(I/O访问错误已屏蔽)
CP_START
FB初始化使能位,本例中为M0.0
CP_START_FM
CP_START 初始化的上升沿位,本例中为M0.1
CP_NDR
从CP卡写操作位,本例中为m0.2
CP_START_OK
初始化完成且无错误,本例中为M0.3
CP_START_ERROR
初始化完成,但有错误,本例中为M0.4
ERROR_NR
错误号,本例中为MW2
ERROR_INFO
错误信息,本例中为MW4
表5
5.通讯测试ModbusRTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的,在传输的过程中主站是主动方,即主站发送数据请求报文到从站,从站返回响应报文。
Modbus系统间的数据交换是通过功能码来控制的,以下对现场常用的功能码进行分类测试,关于功能码的详细信息请参考手册。
5.1FC01/05/15功能码CP341从站的通讯区域配置
图14FC01/05/15参数组态界面
FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,可以读写操作,用户地址区为0xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为00001~00008,对应S7-300的M10.0~M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图15功能码FC01使用
S7-200主站,用功能码FC01读取从站8点数字量输出,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图16FC01功能码数据交换
5.2FC02功能码CP341从站的通讯区域配置
图17FC02参数组态界面
FC02对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,只读操作,用户地址区为1xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始,如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为10001~10008,对应S7-300的M20.0~M20.7,并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图18功能码FC02使用
S7-200主站,用功能码FC02读取从站8点数字量输入,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图19FC02功能码数据交换
5.3FC03/06/16功能码CP341从站的通讯区域配置
图20FC03/06/16参数组态界面
FC03/06/16对应的数据区为寄存器,数据的传递以字为单位,可以读写操作,用户地址区为4xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。
例如用户地址区为40001~40004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0~DB1.DBW6,并且以此为例说明FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图21功能码FC03使用
S7-200主站,用功能码FC03读取从站4个字寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图22FC03功能码数据交换
5.4FC04功能码CP341从站的通讯区域配置
图23FC04参数组态界面
FC04对应的数据区为寄存器输入,数据的传递也以字为单位,只读操作,用户地址区3xxxx,Modbus地址在信息传送中从0开始。
如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。
例如用户地址区为30001~30004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0~DB1.DBW6,并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图24功能码FC04使用
S7-200主站,用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图25FC04功能码数据交换
5.5Limits栏
图26Limits参数组态界面
对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关S7-300存储区,即使用这些功能码时,S7-300存储区需要在设定的最小和最大的范围之间,如果访问的区域超出这个范围,则访问会被拒绝,同时输出报错误信息。
6.总结本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了ModbusRTU通讯,关于通讯的组态设置,编程以及常用功能码的使用,其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表、设备等进行串行通信的参考。
7.相关参考资料关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册,或登录下载中心网站 ,搜索下载如下文档:
A0006:
串口通讯模块的信息与使用A0081:
CP340/341/440/441通讯及编程A0336:
CP341ModbusRTU多站点轮询A0440:
CP340/341基于ASCII驱动协议的多站点轮询A0384:
S7-300CP341作主S7-200作从的Modbus通信
关键词CP341,ModbusRTU,功能码,S7-200
图4库存储区设置
∙Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系:
Modbus 地址
读 / 写
Modbus 从站须支持的功能
00001~09999
读
功能1