案例丨S7-200SMART MODBUS通信介绍与实例编程

一. 西门子S7-200 SMART作为modbus从站


这篇文章介绍的是西门子 smart200PLC从站通信的详细说明以及案例分析。

西门子smart200PLC的详细结构图
1.检查Micro/WIN SMART Modbus RTU从站指令库（图1），库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。

西门子smart200的modbus从站库文件
图1. 指令树中的库指令
2.编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0调用MBUS_SLAVE，并指定相应参数。关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到；

图2.西门子smart200的modbus从站详细分析
图2. 调用Modbus RTU通信指令库 图中参数意义如下：



a.模式选择：启动/停止Modbus，1=启动；0=停止
b.从站地址：Modbus从站地址，取值1~247

c.波特率：可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200
d.奇偶校验：0=无校验；1=奇校验；2=偶校验
e.端口：0=CPU中集成的 RS-485,1=可选信号板上的RS-485 或 RS-232。
f.延时：附加字符间延时，缺省值为0
g.最大I/Q位：参与通信的最大I/O点数，S7-200 SMART 的I/O映像区为256/256(目前只能最多连接4个扩展模块，因此目前最多I/O点数为188/188)
h.最大AI字数：参与通信的最大AI通道数，最多56个
i.最大保持寄存器区：参与通信的V存储区字（VW）

j.保持寄存器区起始地址：以&VBx指定（间接寻址方式）
k.初始化完成标志：成功初始化后置1
l.初始化错误代码
m.Modbus执行：通信中时置1，无 Modbus 通信活动时为 0。
n.错误代码：0=无错误


3.在CPU的V数据区中分配库指令数据区（Library Memory）Modbus Slave 指令库需要一个781个字节的全局 V 存储区。 调用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区（Library Memory）。库指令数据区是相应库的子程序和中断程序所要用到的变量存储空间。如果在编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误。


操作步骤：


1）在指令树的Project（项目）中，以鼠标右键单击Program Block（程序块），在弹出的快捷菜单中选择Library Memory。如图3所示：

图3. 分配地址寄存器
"库存储器" 按钮2）在弹出的选项卡中设置库指令数据区，如图4所示：

图4. 西门子smart200库存储器
缺省情况下是从VB0开始，但要保证该存储器使用地址范围与其他程序使用的地址不能有重叠。按"建议地址"按钮也可以自动分配。如有必要，使用主站软件测试



注意：由子程序参数HoldStart和MaxHold指定的保持寄存器区，是在S7-200 SMART CPU的V数据存储区中分配，此数据区不能和库指令数据区有任何重叠，否则在运行时会产生错误，不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器区按"字"寻址，即MaxHold规定的是VW而不是VB的个数。


在图2的例子中，规定了 Modbus 保持寄存器区从 VB1000 开始（HoldStart ＝ VB1000），并且保持寄存器为1000个字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（两个字节）为单位，实际上这个通信缓冲区占用了VB1000～VB2999共2000个字节。因此分配库指令保留数据区时至少要避开 VB1000～VB2999 区间。


注意：你选用的CPU的V存储区大小！CPU型号不同V数据存储区大小不同。应根据需要选择Modbus保持寄存器区域的大小。


包含 Modbus RTU 从站指令库的项目编译、下载到CPU中后，在编程计算机（PG/PC）上运行一些 Modbus 测试软件可以检验S7-200 SMART CPU的Modbus RTU通信是否正常，这对查找故障点很有用。测试软件通过计算机串口（RS-232）和PC/PPI电缆连接CPU。如果必要，须将PC/PPI电缆设置在自由口通信方式。


二． Modbus RTU 从站例程



西门子smart200modbus通信工程实例图如下：

西门子smart200modbus通信工程实例
Modbus RTU 从站地址与S7-200 SMART 的地址对应：Modbus地址总是以00001、30004之类的形式出现。S7-200 SMART CPU内部的数据存储区与Modbus的0、1、3、4共4类地址的对应关系如下：



其中T为S7-200 SMART CPU中的缓冲区起始地址，即 HoldStart。


如果已知S7-200 SMART CPU中的V存储区地址，推算Modbus地址的公式如下：


Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T为偶数
Modbus RTU 从站指令库支持的 Modbus 功能码
Modbus RTU 从站指令库支持特定的 Modbus 功能。访问使用此指令库的主站必须遵循这个指令库的要求。


三． 总结



通信双方必须同时支持上述模式中的一种。Modbus 是一种单主站的主/从通信模式。Modbus 网络上只能有一个主站存在，主站在 Modbus 网络上没有地址，从站的地址范围为 0 - 247，其中 0 为广播地址，从站的实际地址范围为 1 - 247。



Modbus 通信标准协议可以通过各种传输方式传播，如 RS232C、RS485、光纤、无线电等。 在 S7-200 CPU 通信口上实现的是 RS485 半双工通信，使用的是 S7-200 SMART 的自由口功能。

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