西门子S7-200 Smart和欧姆龙CP1H-E实现Modbus TCP以太网通信

工控分享

一

必备软件和硬件

1、西门子STEP 7-MicroWIN SMART编程软件
2、欧姆龙CX-Programmer编程软件
3、Modbus Poll调试软件
4、Modbus Slave调试软件
5、以太网调试助手
6、西门子S7-200 Smart系列PLC
7、欧姆龙CP1H-E系列PLC
8、无线路由器
9、网线


二
通信实现目的

1、西门子S7-200 Smart读取欧姆龙CP1H-E保持寄存器D0~D3并保持到自己的保持寄存器VW0~VW6里，使用Modbus之03功能码实现；
2、西门子S7-200 Smart使用自己的保持寄存器VW8~VW14控制欧姆龙CP1H-E的保持寄存器D4~D7，使用Modbus之16功能码实现。


三
通信连接说明

1、西门子S7-200 Smart本体自带以太网口通过网线连接至无线路由器LAN接口；
2、欧姆龙CP1H-E本体自带以太网口通过网线连接至无线路由器LAN接口。


四

Modbus TCP服务器通信参数

1、Modbus TCP服务器：欧姆龙CP1H-E

2、Modbus TCP服务器IP地址：192.168.1.160
3、Modbus TPC服务器子网掩码：255.255.255.0
4、Modbus TCP服务器默认网关：192.168.1.1
5、Modbus TCP服务器端口号：502


五
Modbus TCP客户端通信参数

1、Modbus TCP客户端：西门子S7-200 Smart
2、Modbus TCP客户端IP地址：192.168.1.150
3、Modbus TPC客户端子网掩码：255.255.255.0
4、Modbus TCP客户端默认网关：192.168.1.1
5、Modbus TCP客户端端口号：502


六
欧姆龙CP1H-E通信参数设置

1、欧姆龙CP1H-E通信参数设置如下所示：

2、欧姆龙CP1H-E设备编号和Modbus寄存器编号、地址对应表如下所示：

七
欧姆龙CP1H-E实现Modbus TCP服务器相关指令

1、Modbus TCP Server功能块：

Modbus TCP Server功能块各个参数定义如下所示：
(1) EN使能：必须保证每一扫描周期都被使能；
(2) LocalPort：端口号，一般默认为502；
(3) StartServer：启动TCP建立连接操作；
(4) NoActivityDelay：延迟时间；
(5) ENO：使能输出；
(6) Connected：客户端连接标志；
(7) IP_Client：客户端IP；
(8) Error：错误标志位；
(9) Error_Code：错误代码；
(10) Except_Counter：异常错误计数；
(11) Recv_Counter：接收请求计数。


八
欧姆龙CP1H-E实现Modbus TCP服务器编程

Modbus TCP Server功能块编制的程序如下所示：
1、初始化时，给保持寄存器D0、D1、D2、D3分别赋值0、1、2、3：

2、初始化时，给保持寄存器D4、D5、D6、D7分别赋值0、0、0、0：

3、每1分钟给保持寄存器D0、D1、D2、D3做加1操作：

4、判断保持寄存器D0、D1、D2、D3的值，如果大于6000，则各自进行清零操作：

5、初始化置位W0.00，延时2000ms后置位W0.01、复位W0.00

6、使用W0.01启动Modbus TCP Server，端口号为502：

九
使用以太网调试助手测试欧姆龙CP1H-E之Modbus TCP服务器程序

1、Modbus之03功能码测试，读取欧姆龙CP1H-E保持寄存器D0~D3的值：
以太网调试助手发送：33 33 00 00 00 06 01 01 00 00 00 04
欧姆龙CP1H-E返回：33 33 00 00 00 0B 01 03 08 00 13 00 14 00 15 00 16
则此时欧姆龙CP1H-E保持寄存器D0、D1、D2、D3的数据依次为16#0013、16#0014、16#0015、16#0016，以太网调试助手测试截图如下所示：

2、Modbus之16功能码测试，将欧姆龙CP1H-E保持寄存器D4~D7依次设置为1、2、3、4

以太网调试助手发送：EE EE 00 00 00 0F 01 10 00 04 00 04 08 00 01 00 02 00 03 00 04
欧姆龙CP1H-E返回：EE EE 00 00 00 06 01 10 00 04 00 04
欧姆龙CP1H-E返回数据表明其保持寄存器D4、D5、D6、D7数据设置成功，以太网调试助手测试截图如下所示：

3、测试总结：

以上Modbus之03和10功能码测试通过，亦表明欧姆龙CP1H-E之Modbus TCP服务器程序正确无误。此时可以断开以太网调试助手和欧姆龙CP1H-E的通信连接。


十
西门子S7-200 Smart通信参数设置

西门子S7-200 Smart通信参数设置如下图所示：

十一
西门子S7-200 Smart实现Modbus TCP客户端相关指令

1、MBC_Connect指令：

指令参数说明如下所示：
(1) EN 使能：必须保证每一扫描周期都被使能。
(2) Connect：启动TCP 连接建立操作；
(3) Disconnect: 断开TCP连接操作；
(4) ConnID: TCP 连接标识。注意：Modbus TCP 属于TCP通信，也是开放式用户通信中的一种，所以ConnID参数不能与其他TCP、ISO-on-TCP、UDP通信相同；
(5) IPaddr1~IPaddr4: Modbus TCP 服务器的IP地址，IPaddr1 是 IP 地址的最高有效字节，IPaddr4 是 IP 地址的最低有效字节；
(6) RemPort: Modbus TCP 服务器的端口号；
(7) LocPort：本地设备（Modbus TCP客户端）上端口号；
(8) ConnectDone：Modbus TCP连接已经成功建立；
(9) Busy: 连接操作正在进行时；
(10) Error: 建立或断开连接时，发生错误；
(11) Status：如果指令置位 “Error” 输出，Status 输出会显示错误代码。该错误代码为参考开放式用户通信库指令错误代码，具体请参考STEP 7-Micro/WIN SMART在线帮助。


2、MBC_MSG指令：

指令参数说明如下所示：

(1) EN 使能：同一时刻只能有一条MB_Client_MSG指令使能，EN 输入参数必须一直接通直到 MB_Client_MSG 指令 Done 位被置 1；
(2) First 读写请求：每一条新的读写请求需要使用信号沿触发；
RW 读写请求：为 0 时，读请求；为 1 时，写请求。开关量输出线圈和保存寄存器支持读请求和写请求，开关量输入触点和模拟量输入通道只支持读请求。
(3) Addr 读写Modbus 服务器的Modbus 地址：00001 至 0XXXX 为开关量输出线圈；10001 至 1XXXX  为开关量输入触点；30001 至 3XXXX 为模拟量输入通道；40001 至 4XXXX  为保持寄存器。
(4) Count 读写数据的个数：对于 Modbus 地址 0XXXX、1XXXX ，Count 按位的个数计算；对于 Modbus 地址 3XXXX、4XXXX ，Count 按字的个数计算；一个 MB_Client_MSG 指令最多读取或写入 120 个字或 1920 个位数据。
(5) DataPtr 数据指针：参数 DataPtr 是间接地址指针，指向 CPU 中与读/写请求相关的数据的 V 存储器地址。对于读请求，DataPtr 应指向用于存储从 Modbus 服务器读取的数据的第一个 CPU 存储单元。对于写请求，DataPtr 应指向要发送到 Modbus 服务器的数据的第一个 CPU 存储单元。
(6) Done 完成位：读写功能完成或者出现错误时，该位会自动置1。多条 MBC_MSG 指令执行时，可以使用该完成位激活下一条 MBC_MSG 指令的执行。
(7) Error：错误代码，只有在 Done 位为1时错误代码有效。


十二
西门子S7-200 Smart实现Modbus TCP客户端编程

1、 初始化标志位清零，如下图所示：

2、初始化给保持寄存器VW0、VW2、VW4、VW6清零，如下图所示：

3、初始化时给保持寄存器VW8、VW10、VW12、VW14分别赋值0、1、2、3，如下图所示：

4、每一分钟给保持寄存器VW8、VW10、VW12、VW14做加1操作，如下图所示：

5、判断保持寄存器VW8、VW10、VW12、VW14的值是否大于6000，如果大于6000，则进行清零操作，如下图所示：

6、Modbus TCP Client连接成功标志位M0.2上升沿将M1.2置位，开始读取Modbus TCP Server共计4路保持寄存器，如下图所示：

7、Modbus TCP Client连接成功标志位M0.2下降沿复位各读写标志位，停止Modbus读写操作，如下图所示：

8、Modbus TCP Client连接Modbus TCP Server初始化，如下图所示：

9、读取Modbus TCP服务器4路保持寄存器部分程序，功能码03，M1.2被置位后开始读取欧姆龙CP1H-E共计4路保持寄存器，成功读取后将读取到的4路保持寄存器数据转存至VW0~VW6里，置位M1.3去执行写多路保持寄存器程序段，如下图所示：

10、写入Modbus TCP服务器4路保持寄存器部分程序，功能码16， 现将保持寄存器VW8~VW14数据转存至发送缓冲区里，M1.3被置位后开始执行写入，成功写入后即会将西门子S7-200 Smart保持寄存器VW8~VW14的数据写入到欧姆龙CP1H-E保持寄存器D4~D7里，之后置位M1.2，循环执行读取保持寄存器命令，如下图所示：

11、为MB_Client指令库分配库存储器地址：

MB_Client指令库需要占用 300个字节 V 存储区用于库存储器地址分配。该库存储器分配地址不能与 MBC_MSG 指令参数DataPtr指向的 V 存储器地址重叠，也不能与其它程序使用的地址有重叠，库存储器地址分配过程如下图所示：

十三
西门子S7-200 Smart之Modbus TCP客户端程序的监视

西门子S7-200 Smart和以太网调试助手建立连接成功后，以太网调试助手即可观察到来自西门子S7-200 Smart发出的Modbus TCP命令，如下所示：

十四
西门子S7-200 Smart和欧姆龙CP1H-E实现Modbus TCP以太网通信测试

1、使用网线将西门子S7-200 Smart连接至无线路由器LAN口、使用网线将欧姆龙CP1H-E连接至无线路由器LAN口，完成硬件连接；
2、下载欧姆龙CP1H-E之Modbus TCP服务器通信程序；
3、下载西门子S7-200 Smart之Modbus TCP客户端通信程序；
4、监控欧姆龙CP1H-E程序中W0.01是否置位，Modbus TCP服务器是否初始化完成；
5、监控西门子S7-200 Smart程序，并置位M0.0，建立与欧姆龙CP1H-E的Modbus连接。
6、按照既定要求观察西门子S7-200 Smart和欧姆龙CP1H-E保持寄存器VW0~VW14、D0~D7，完成Modbus TCP以太网通信。
十五
总结

至此，西门子S7-200 Smart（Modbus TCP客户端）和欧姆龙CP1H-E（Modbus TCP服务器）完美实现了Modbus TCP以太网通信。




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