S与安科瑞仪表modbus通讯实例.docx
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S与安科瑞仪表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?
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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
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