西門子在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中正式推出 Modbus RTU 主站協(xié)議庫(西門子標(biāo)準(zhǔn)庫指令)。
圖 1. 西門子標(biāo)準(zhǔn)指令庫(STEP 7-Micro/WIN SMART)
注意:
1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調(diào)用預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的,該庫對(duì) CPU 集成的 RS 485 通訊口 和 CM 01 信號(hào)板有效。該指令庫將設(shè)置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令庫使用了一些用戶中斷功能,編其他程序時(shí)不能在用戶程序中禁止中斷。
3. Modbus RTU 主站指令庫不能同時(shí)應(yīng)用于CPU 集成的 RS 485 通訊口 和 CM 01 信號(hào)板。
使用 Modbus RTU 主站指令庫,可以讀寫 Modbus RTU 從站的數(shù)字量、模擬量 I/O 以及保持寄存器。
1. 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序
使用 SM0.0 調(diào)用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化,并啟動(dòng)其功能控制:
圖 2. 用 SM0.0 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序
各參數(shù)意義如下:
a.
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EN
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使能:
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必須保證每一掃描周期都被使能(使用 SM0.0)
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---|---|---|---|
b.
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Mode
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模式:
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為 1 時(shí),使能 Modbus 協(xié)議功能;為 0 時(shí)恢復(fù)為系統(tǒng) PPI 協(xié)議
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c.
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Baud
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波特率:
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支持的通訊波特率為1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200。
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d.
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Parity
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校驗(yàn):
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校驗(yàn)方式選擇
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0=無校驗(yàn)
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|||
1=奇較驗(yàn)
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|||
2=偶較驗(yàn)
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|||
e. |
Port
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端口號(hào): |
0 = CPU 集成的 RS 485 通訊口 ; 1 = 可選 CM 01 信號(hào)板 。
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f.
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Timeout
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超時(shí):
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主站等待從站響應(yīng)的時(shí)間,以毫秒為單位,典型的設(shè)置值為 1000 毫秒(1 秒),允許設(shè)置的范圍為 1 - 32767。
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注意: 這個(gè)值必須設(shè)置足夠大以保證從站有時(shí)間響應(yīng)。
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|||
g.
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Done
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完成位:
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初始化完成,此位會(huì)自動(dòng)置1。可以用該位啟動(dòng) MBUS_MSG 讀寫操作(見例程)
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h.
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Error
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初始化錯(cuò)誤代碼(只有在 Done 位為1時(shí)有效):
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0= 無錯(cuò)誤
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1= 校驗(yàn)選擇非法
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|||
2= 波特率選擇非法
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|||
3= 超時(shí)無效
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|||
4= 模式選擇非法
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|||
9= 端口無效
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|||
10= 信號(hào)板端口 1 缺失或未組態(tài)
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2. 調(diào)用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG,發(fā)送一個(gè)Modbus 請(qǐng)求;
圖 3. 調(diào)用Modbus RTU 主站讀寫子程序
各參數(shù)意義如下:
a.
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EN
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使能:
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同一時(shí)刻只能有一個(gè)讀寫功能(即 MBUS_MSG)使能
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---|---|---|---|
注意:建議每一個(gè)讀寫功能(即 MBUS_MSG)都用上一個(gè) MBUS_MSG 指令的 Done 完成位來激活,以保證所有讀寫指令循環(huán)進(jìn)行(見例程)。
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|||
b.
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First
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讀寫請(qǐng)求位:
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每一個(gè)新的讀寫請(qǐng)求必須使用脈沖觸發(fā)
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c.
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Slave
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從站地址:
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可選擇的范圍 1 - 247
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d.
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RW
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讀寫請(qǐng)求:
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0 = 讀, 1 = 寫
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注意:
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1. 開關(guān)量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能
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|||
2. 開關(guān)量輸入和模擬量輸入只支持讀功能
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|||
e.
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Addr
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讀寫從站的
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選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型
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|
|
數(shù)據(jù)地址:
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00001 至 0xxxx - 開關(guān)量輸出
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10001 至 1xxxx - 開關(guān)量輸入
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|||
30001 至 3xxxx - 模擬量輸入
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|||
40001 至 4xxxx - 保持寄存器
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|||
f.
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Count
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數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
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通訊的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)(位或字的個(gè)數(shù))
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注意: Modbus主站可讀/寫的最大數(shù)據(jù)量為120個(gè)字(是指每一個(gè) MBUS_MSG 指令)
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|||
g.
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DataPtr
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數(shù)據(jù)指針:
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1. 如果是讀指令,讀回的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中
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2. 如果是寫指令,要寫出的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中
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|||
h.
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Done
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完成位
|
讀寫功能完成位
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i.
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Error
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錯(cuò)誤代碼:
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只有在 Done 位為1時(shí),錯(cuò)誤代碼才有效
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0 = 無錯(cuò)誤
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|||
1 = 響應(yīng)校驗(yàn)錯(cuò)誤
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|||
2 = 未用
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|||
3 = 接收超時(shí)(從站無響應(yīng))
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4 = 請(qǐng)求參數(shù)錯(cuò)誤(slave address, Modbus address, count, RW)
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5 = Modbus/自由口未使能
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6 = Modbus正在忙于其它請(qǐng)求
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7 = 響應(yīng)錯(cuò)誤(響應(yīng)不是請(qǐng)求的操作)
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8 = 響應(yīng)CRC校驗(yàn)和錯(cuò)誤
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-
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101 = 從站不支持請(qǐng)求的功能
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102 = 從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)地址
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|||
103 = 從站不支持此種數(shù)據(jù)類型
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|||
104 = 從站設(shè)備故障
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|||
105 = 從站接受了信息,但是響應(yīng)被延遲
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|||
106 = 從站忙,拒絕了該信息
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|||
107 = 從站拒絕了信息
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|||
108 = 從站存儲(chǔ)器奇偶錯(cuò)誤
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常見的錯(cuò)誤:
- 如果多個(gè) MBUS_MSG 指令同時(shí)使能會(huì)造成 6 號(hào)錯(cuò)誤
- 從站 delay 參數(shù)設(shè)的時(shí)間過長會(huì)造成主站 3 號(hào)錯(cuò)誤
- 從站掉電或不運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)故障都會(huì)造成主站 3 號(hào)錯(cuò)誤
3. 在 CPU 的 V 數(shù)據(jù)區(qū)中為庫指令分配存儲(chǔ)區(qū)(Library Memory)
Modbus Master 指令庫需要一個(gè)286個(gè)字節(jié)的全局 V 存儲(chǔ)區(qū)。調(diào)用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library(指令庫)需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)(Library Memory)。庫指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲(chǔ)空間。
如果在編程時(shí)不分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū),編譯時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多相同的錯(cuò)誤。
操作步驟:
1)在指令樹的Project(項(xiàng)目)中,以鼠標(biāo)右鍵單擊Program Block(程序塊),在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory。如圖4所示:
圖4. “庫存儲(chǔ)器”按鈕
2)在彈出的選項(xiàng)卡中設(shè)置庫指令數(shù)據(jù)區(qū),如圖5所示:
圖5. 缺省情況下是從VB0開始,但要保證該存儲(chǔ)器使用地址范圍與其他程序使用的地址不能有重疊。按“建議地址”按鈕也可以自動(dòng)分配。
可以使用 “建議地址” 設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū),但要注意編程軟件設(shè)置的數(shù)據(jù)區(qū)地址,只考慮到了其他一般尋址,而未考慮到諸如Modbus數(shù)據(jù)保持寄存器區(qū)等的設(shè)置。應(yīng)當(dāng)確保不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突。不應(yīng)重復(fù)按 “建議地址” 按鈕,否則也會(huì)造成混亂。
Modbus 地址
通常 Modbus 地址由 5 位數(shù)字組成,包括起始的數(shù)據(jù)類型代號(hào),以及后面的偏移地址。Modbus Master 協(xié)議庫把標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號(hào),讀寫從站的數(shù)據(jù)。Modbus Master 協(xié)議庫支持如下地址:
Modbus Master 協(xié)議庫支持的功能
為了支持上述 Modbus 地址的讀寫,Modbus Master 協(xié)議庫需要從站支持下列功能:
表 1. 需要從站支持的功能
Modbus 地址 | 讀/寫 | Modbus 從站須支持的功能 |
---|---|---|
00001 - 09999 數(shù)字量輸出 |
讀 | 功能 1 |
寫 |
功能 5:寫單輸出點(diǎn) 功能 15:寫多輸出點(diǎn) |
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10001 - 19999 數(shù)字量輸入 |
讀 | 功能 2 |
寫 | - | |
30001 - 39999 |
讀 | 功能 4 |
寫 | - | |
40001 - 49999 保持寄存器 |
讀 | 功能 3 |
寫 |
功能 6:寫單寄存器單元 功能 16:寫多寄存器單元 |
Modbus 地址和 S7-200 SMART 存儲(chǔ)區(qū)地址的映射
S7-200 SMART 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時(shí),Modbus 地址和 S7-200 SMART CPU內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)地址的 映射關(guān)系都類似。
Modbus 保持寄存器地址映射舉例:
Modbus 保持寄存器地址
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S7-200 SMART 存儲(chǔ)區(qū)字尋址
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S7-200 SMART 存儲(chǔ)區(qū)字節(jié)尋址
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Modbus 數(shù)字量地址映射舉例:
位地址(0xxxx 和 1xxxx)數(shù)據(jù)總是以字節(jié)為單位打包讀寫。第一個(gè)字節(jié)中的最低有效位對(duì)應(yīng) Modbus 地址的起始地址。如下圖所示:
圖6 . 數(shù)字量地址映射舉例
為了更好地理解 Modbus 主站的編程,可參考下面的輪詢例程。
注意:
1. 該例程使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 編寫,針對(duì)端口0。
2. 該例程僅訪問一個(gè)從站,多個(gè)MBUS_MSG指令輪詢執(zhí)行,若訪問不同的從站,可通過改變從站地址來實(shí)現(xiàn)。
注意:此指令庫/程序的作者和擁有者對(duì)于該軟件的功能性和兼容性不負(fù)任何責(zé)任。使用該軟件的風(fēng)險(xiǎn)完全由用戶自行承擔(dān)。由于它是免費(fèi)的,所以不提供任何擔(dān)保,錯(cuò)誤糾正和熱線支持,用戶不必為此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。
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