S7-200 SMART的Modbus RTU通讯

      
S7-200 SMART集成的RS485端口(端口0)以及SB CM01 RS485/232信号板(端口1)两个通信端口可以同时做MODBUS RTU主站，或者一个做MODBUS RTU主站一个做MODBUS RTU从站，不支持同时做MODBUS RTU从站。

下表为支持的功能码和地址：

功能码	说明	地址范围	做从站时地址
1	读取位	00001至09999	Q0.0-Q31.7
2	读取位	10001至19999	I0.0-I31.7
3	读取字	40001至49999, 400001至465535	V存储器
4	读取字	30001至39999	AIW0 -AIW110
5	写入单个位	00001至09999	Q0.0-Q31.7
6	写入单个字	40001至49999, 400001至465535	V存储器
15	写入多个位	00001 至 09999	Q0.0-Q31.7
16	写入多个字	40001至49999, 400001至465535	V存储器

CPU集成的RS485端口(端口0)以及SB CM01 RS485/232信号板(端口1)设置：

SMB30定义CPU集成的RS485端口(端口0)工作模式，SMB130定义SB CM01 RS485/232信号板(端口1)工作模式。

引脚号	信号	集成的RS485端口(端口0)引脚定义
1	屏蔽	机壳接地
2	24V返回	逻辑公共端
3	RS-485信号B	RS-485信号 B 或TxD/RxD +
4	发送请求	RTS（TTL）
5	5V返回	逻辑公共端
6	+ 5V	+5 V，100 Ω 串联电阻
7	+24V	+24 V
8	RS-485信号A	RS-485信号 A 或TxD/RxD -
9	不适用	10位协议选择（输入）
连接器外壳	屏蔽	机壳接地

SB CM01 RS485/232信号板(端口1)的X20接线端子定义：

地

Tx/B

RTS

M

Rx/A

5V

1.1硬件软件

S7-200 SMART CPU (固件V02.04)、AM06；

STEP 7 Micro/WIN SMART V02.04；

modbus从站主站模拟器。

1.2硬件配置和设置



硬件配置

S7-200 SMART CPU的IP地址和名称设置如下表和截图所示：

序号	名称	IP地址
1	smart1	192.168.2.3
2	电脑	192.168.2.9

1.3目标

smart1当主站，读取modbus从站模拟器的40001-4003的数据，放到smart1的VB10-VB15。

smart1当从站，VB0-VB5作为从站的40001-4003的数据提供给modbus主站模拟器。

本例只传送3个字，共6个字节数据。

1.4编程

1.4.1 smart1主站编程

第一步：在主程序MAIN中调用

“指令”→“库”→“Modbus RTU Master”→“MBUS_CTRL”和“MBUS_MSG”。






输入参数：

EN：使能输入。

Mode: 0=PPI协议, 1=Modbus协议。

Baud：波特率，支持的波特率见上面的表格。

Parity: 0＝无校验，1＝奇校验，2＝偶校验。

Port： 0=CPU集成的RS485端口(端口0)，1=SB CM01 RS485/232信号板(端口1)。

Timeout：主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，允许设置的范围为1-32767。

注意：

1：当2个端口同时作为主站时，Modbus RTU Master为第一个主站，Modbus RTU Master2为第二个主站，2组指令的参数设置一样。

2：Timeout必须设置足够大，保证从站有时间响应。

输出参数：

DONE：初始化完成。

ERROR：有关详细信息，参见下面的故障表。



输入参数：

EN：使能输入。

First：在上升沿时启动，触发读写请求。

Slave：从站地址，地址范围,1-247。

RW：0=读取，1=写入。

Addr：访问从站数据的Modbus起始地址。

Count：10001-19999 和 30001-39999 是只读地址。00001-09999、40001-49999和400001-465535是读写地址。对于输入(1XXXX)和输出(0XXXX)位，最大Count值为1920 位。对于输入(3XXXX)和保持(4XXXX)寄存器，最大Count值为120字。具体还要看通信伙伴的支持数量。

DataPtr：读取或写入的V存储区指针。对于读取请求，此位置是存储从Modbus从站读取的数据第一个存储位置。对于写入请求，此位置是要写入Modbus从站的数据的第一个存储位置。

输出参数：

DONE：FALSE=主站已发送请求并接收从站响应；TRUE=响应完成或 MBUS_MSG/MB_MSG2指令因错误中止。仅当Done输出为TRUE时，Error输出才有效。

ERROR：有关详细信息，参见下面的故障表。

注意：

1：CPU以字节形式读写位数据(地址0xxxx和1xxxx)，第一个字节的最低有效位是对应参数Addr的地址，从低位到高位依次排序。

2：MBUS_MSG/MB_MSG2:指令发送请求、等待响应和处理响应通常需要多个扫描周期，EN输入必须接通才能启用发送请求，并且必须保持接通状态，直到Done位返回。

3：同一时刻只能有一条MBUS_MSG或MB_MSG2指令处于激活状态。如果程序启用多条MBUS_MSG或MB_MSG2指令，则CPU将处理第一条MBUS_MSG或MB_MSG2指令，后续 MBUS_MSG或MB_MSG2指令将中止并生成错误代码6。

第二步：选择程序，右键，选择“库存储器”，在弹出的库存储器分配对话框中输入地址。






第三步：编译后下载，运行CPU。

第四步：测试通信

打开modbus从站模拟器的Modbus Slave里的“mbslave”，选择“Connect”



设置指令MBUS_CTRL和SMB30里相一致的参数，点“OK”。



选择“Setup”里的“Slave Definition”。



在弹出的对话框里设置从站地址：2，类型4X，起始地址：0，读取数量：3，点“OK”。



设置40000-40002分别为1、2、3。



注意：此软件地址是从40000开始，40000对应smart的40001。

在smart1的“状态图表”中，给M4.0一个上升沿触发读取，VW10-VW14分别为1、2、3，测试成功。



1.4.2 smart1从站编程

第一步：在主程序MAIN中调用“指令”→“库”→“Modbus RTU Slave” →“MBUS_INIT”和“MBUS_SLAVE”。






输入参数：

EN：使能输入，上升沿触发，只需要触发一次。

Mode: 0=PPI协议, 1=Modbus协议。

Addr：PLC作从站的地址，地址范围，1-247。

Baud：波特率，支持的波特率见上面的表格。

Parity: 0＝无校验，1＝奇校验，2＝偶校验。

Port： 0=CPU集成的RS485端口(端口0)，1=SB CM01 RS485/232信号板(端口1)。

Delay：附加字符间延时。在有线网络上运行时，数值为0。如果使用具有纠错功能的调制解调器，则将延时设置为50-100ms之间的值。如果使用扩频无线通信，则将延时设置为10-100ms之间的值。以毫秒为单位，允许设置的范围为0-32767。

MaxIQ：可用于Modbus地址0xxxx到1xxxx的I和Q点数设置为0至256。值0表示禁用对输入和输出的所有读取和写入。建议将MaxIQ值设置为256。

MaxAI：可用于Modbus地址 3xxxx的字输入AI数设置为0至56。值0表示禁用对模拟量输入的读取。

要允许访问所有CPU模拟量输入，MaxAI的建议值如下：CPU CR20、CR30、CR40和CR60为0；对于所有其它CPU型号为56。

MaxHold：可用于Modbus地址4xxxx或4yyyyy的V存储器中的字保持寄存器数。例如：如果要允许Modbus客户端访问2000字节的V存储器，则将MaxHold的值设置为 1000字（保持寄存器）。

HoldStart：指向V存储器中保持寄存器起始位置的指针。

输出参数：

DONE：1=初始化完成。

ERROR：当Done=1接通时，该输出才有效。如果Done=0关闭，则错误参数不会改变。有关详细信息，参见下面的故障表。



输入参数：

EN：使能输入。

输出参数：

DONE：1=MBUS_SLAVE指令响应Modbus请求时，0=未处理任何请求。

ERROR：当Done=1接通时，该输出才有效。如果Done=0关闭，则错误参数不会改变。有关详细信息，参见下面的故障表。

第二步：选择程序，右键，选择“库存储器”，在弹出的库存储器分配对话框中输入地址。






第三步：编译后下载，运行CPU。

第四步：测试通信

打开modbus主站模拟器的Modbus Poll里的“mbpoll”，选择“Connect”。



设置指令MBUS_INIT和SMB30里相一致的参数，点“OK”。



选择“Setup”里的“Read/Write Definition”。



在弹出的对话框里设置从站地址：4，读取类型4X，起始地址：0，读取数量：3，使能读写Read/Write Enabled，点“OK”。



在smart1的“状态图表”中，VW0-VW4分别赋值为1、2、3。



查看主站里的数据为1、2、3，测试成功。



1.5故障查看

1.5.1主站故障

MBUS_CTRL错误代码

错误(十进制)	说明
0	无错误
1	校验选择非法
2	波特率选择非法
3	超时无效
4	模式选择非法
9	端口无效
10	信号板端口1缺失或未组态

MBUS_MSG错误代码

错误 (十进制)	说明
0	无错误
1	响应存在奇偶校验错误：仅当使用偶校验或奇校验时，才会出现该错误。传输受到干扰，并且可能收到不正确的数据。该错误通常是电气故障（例如，接线错误或影响通信的电气噪声）引起的。
2	未使用
3	接收超时：在超时时间内从站没有做出响应。可能原因为：与从站设备的电气连接存在问题、主站和从站的波特率/奇偶校验的设置不同、从站地址错误。
4	请求参数出错：一个或多个输入参数（“从站”(Slave)、“读写”(RW)、“地址”(Addr) 或“计数”(Count)）被设置为非法值。
5	未启用Modbus主站：每次扫描时，在调用MBUS_MSG之前调用MBUS_CTRL。
6	Modbus正忙于处理另一请求：某一时间只能有一条 MBUS_MSG指令处于激活状态。
7	响应出错：收到的响应与请求不符。这意味着从站设备有问题或错误的从站设备对请求做出了应答。
8	响应存在CRC错误：传输受到干扰，并且可能收到不正确的数据。该错误通常是电气故障（例如，接线错误或影响通信的电气噪声）引起的。
11	端口号无效
12	信号板端口1缺失或未组态
101	从站不支持该地址的请求功能：请参见本节开头表格的功能码。
102	从站不支持数据地址：“地址”(Addr) 加上“计数”(Count) 的请求地址范围超出从站允许的地址范围。
103	从站不支持数据类型：从站设备不支持“地址”(Addr) 类型。
104	从站设备故障
105	从站接受消息，但未按时做出响应：MBUS_MSG发生错误，用户程序应在稍后重新发送请求。
106	从站繁忙，拒绝了消息：可以再次尝试相同的请求以获得响应。
107	从站因未知原因拒绝了消息。
108	从站存储器奇偶校验错误：从站设备有故障。

正常通信时，smart1的MBUS_CTRL指令的DONE为1，ERROR为0；MBUS_MSG指令的DONE为1，ERROR为0。

拔出smart1 CPU集成的RS485端口(端口0)，测试错误代码。smart1的MBUS_CTRL指令的DONE为1，ERROR为0；MBUS_MSG指令的DONE为1，ERROR为3 (需重新给MBUS_MSG指令的First一个上升沿，否则MBUS_MSG指令的DONE为1，ERROR为0)。

退出modbus从站主站模拟器，测试错误代码。smart1的MBUS_CTRL指令的DONE为1，ERROR为0；MBUS_MSG指令的DONE为1，ERROR为3 (需重新给MBUS_MSG指令的First一个上升沿，否则MBUS_MSG指令的DONE为1，ERROR为0)。

1.5.2从站故障

错误 (十进制)	说明
0	无错误
1	存储器范围错误
2	波特率或奇偶校验非法
3	从站地址非法
4	Modbus 参数值非法
5	保持寄存器与 Modbus 从站符号重叠
6	收到奇偶校验错误
7	收到 CRC 错误
8	功能请求非法/功能不受支持
9	请求中的存储器地址非法
10	从站功能未启用
11	端口号无效
12	信号板端口 1 缺失或未组态

注意：

1：S7-200 SMART未提供现成的Modbus ASCII指令库，需要用户自己用自由口模式编程。

2：紧凑型PLC没有模拟量输入，不支持3寄存器。

3：MBUS_MSG指令被激活时将发送Modbus请求报文帧，如果在Timeout参数定义的时间间隔内主站未接收到从站应答，Modbus RTU主站协议库默认的情况下还会再发送2次Modbus请求报文帧；在最后一次请求报文帧发送后，经过 Timeout参数定义的时间间隔后还未收到应答时，MBUS_MSG指令Done完成位才被设置为1。修改mModbusRetries变量的绝对地址即可修改重试次数。

4：软件使用Modbus功能15写多个开关量输出功能到S7-200 SMART CPU时，需遵守“以整字节地址边界（如Q0.0、Q2.0）开始、以8的整数倍为位个数”的规约。

5：Modbus RTU的保持寄存器以字为单位，1个浮点型数据则由2个字构成。西门子的PLC遵循“高字节低地址、低字节高地址”的规约，可能不能识别以西门子格式表示的浮点数。如果HMI软件无法处理这种浮点数，则可在S7-200 SMART CPU中编程将存入保持寄存器区的浮点数的高“字”和低“字”互换。

6：S7-200 SMART CPU作为Modbus RTU从站时，不支持广播命令

7：CPU端口用于Modbus通信时，无法再将其用于任何其它用途，包括与HMI的通信。