S7-200如何实现Modbus通信?

chenqiang

下面的例程说明了在S7-200CPU之间设置一个简单的Modbus通讯。
这个例子是关于Modbus功能码6的(写从站保持寄存器）， 也可以作为其他所支持的功能码：1, 2, 3, 4, 5, 15 和16 的基本参数设置步骤 。

要求:
要使用Modbus协议必须先在STEP 7 Micro/Win上安装指令库
Modbus主站协议只支持STEP 7 Micro/Win V4.0 SP5及其以上版本.。

• 1. 硬件设置
• 2. 参数匹配
• 3. 指令库的存储地址
• 4. 保持寄存器值得传输

1. 硬件设置
例程中的Modbus通讯是在两个S7-200 CPU的0号通讯口间进行的(最好每个CPU都有两个通讯口)。在主站侧也可以选择相应库文件 "MBUS_CTRL_P1" 和 "MBUS_MSG_P1"通过1号通讯口通信。通讯口1与Micro/WIN建立PG或PC连接，两个CPU的通讯口0通过PPI电缆进行连接（电缆的针脚 连接为2，3，7，8）。

( 26 KB )
图. 01

2. 参数匹配
对于MODBUS通讯, 主站侧需要程序库 "MBUS_CTRL" 和 "MBUS_MSG", 从站侧需要程序库 "MBUS_INIT" and "MBUS_SLAVE"。
在 Micro/WIN 中您需要为主站和从站新建一个项目，程序与参数设置见图.02。
必须要保证主站与从站的“Baud”和"Parity"的参数设置要一致,并且程序块"MBUS_MSG"中的"Slave"地址要与程序块"MBUS_INIT"中的"Addr"所设置的一致 (见图. 02)。
Micro/WIN“系统块”中设置的0通讯口的波特率与MODBUS协议无关("Mode" = "1")。

( 40 KB )
图. 02

下面的表格列出了程序块各个参数选项及其意义

主站

MBUS_CTRL
 

参数	意义	选项
EN	使能
Mode	协议选择	0=PPI, 1=MODBUS
Baud	传输速率 kbps	1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
Parity	校验选择	0=无校验, 1=奇校验, 2=偶校验
Timeout	从站的最长响应时间 ms
Done	“完成”标志位
Error	错误代码	1)

表 01

¹⁾ 参看STEP 7 Micro/WIN 帮助: "MODBUS主站执行MBUS_MSG时的错误代码MBUS_MSG" 。

MBUS_MSG
 

参数	意义	选项
EN	使能
First	读写请求位
Slave	从站地址
RW	"读" 或 "写"	0=读, 1=写
Addr	读写从站的数据地址	0 .. 128 = 数字量输出 Q0.0 .. Q15.7  1001 .. 10128 = 数字量输入 I0.0 .. Q15.7  30001 .. 30092 = 模拟量输入 AIW0 .. AIW62  40001 .. 49999 = 保持寄存器 2
Count	位或字的个数 (0xxxx, 1xxxx) / words (3xxxx, 4xxxx)
DataPtr	V存储区起始地址指针
Done	'完成' 标志位
Error	错误代码	1)

表 02

¹⁾参看STEP 7 Micro/WIN 帮助: "MODBUS主站执行MBUS_MSG时的错误代码MBUS_MSG" 。

从站

MBUS_INIT
 

参数	意义	选项
EN	使能
Mode	协议选择	0=PPI, 1=MODBUS
Addr	从站地址
Baud	传输速率 kbps	1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
Parity	校验	0=无校验, 1=奇校验, 2=偶校验
Delay	超时时间 ms
MaxIQ	可使用的数字输入输出点数	2)
MaxAI	可使用的模拟量输入点数	2)
MaxHold	保持寄存器字的最大数量	2)
HoldStart	保持寄存器的起始地址(40001)
Done	完成标志位
Error	错误代码	3)

表 03

²⁾ 最大的地址取决于所用CPU的类型及其最大值。
³⁾参看STEP 7 Micro/WIN 帮助: “MODBUS从站协议的错误代码”。

MBUS_SLAVE
 

参数	意义	选项
EN	使能
Done	完成标志位
Error	错误代码	3)

表 04

³⁾参看STEP 7 Micro/WIN 帮助: “MODBUS从站协议的错误代码” 。

3. 库的存储地址
项目完成后必须要在Micro/WIN中定义库的存储地址，当定义完存储区后, 要保证在任何情况下不能再被其它程序所使用 (主站侧: "DataPtr" + "Count" 从站侧: "HoldStart" + "MaxHold")。

( 137 KB )
图. 03

4. 保持寄存器值的传输
将程序下载到相应的CPU后，可以在状态表中给主站侧的V存储区赋值,然后监视从站的变化。
当主站的I0.0使能后，VW2中的内容就被发送到从站并写入从站的VW2 。

保持寄存器值的传输见图. 04。
指针"DataPtr" 代表了V区被读的起始地址。
参数 "Count" 表明了地址"Addr" = "4xxxx" (保持寄存器)以字为单位被读的个数。
主站中被读取的V存储区被写入地址为"Addr" = "40002" ("RW" = "1")的保持寄存器中。
保持寄存器是以字为单位工作的，它与从站的V区地址对应。
指针 "HoldStart" 明确了与保持寄存器起始地址40001相对应的V存储区的初始地址。
可以这样计算从站的V区目标指针：

2 * (Addr - 40001) + HoldStart = 2 * (40002 - 40001) + &VB0 = &VB2

另外，要保证"MaxHold" 定义的数据区能够包含主站侧所要写入的数据区 ：

MaxHold >= Addr - 40001 + Count = 40002 - 40001 + 1 = 2

( 38 KB )
Fig. 04