当前位置:通讯 >

西门子s7-200PLCmodbus通讯控制变频器

2018-09-05 11:28       来源:今日头条 | 韦贝贝
  主要内容

  S7-200 PLC Modbus通讯概述

  S7-200 PLC Modbus通讯指令

  S7-200 PLC Modbus通讯常问问题

  (1)Modbus通讯

  S7-200的Modbus通讯:

  S7-200只支持Modbus RTU协议,不支持Modbus ASCII协议;

  Modbus是一种单主站的主/从通信模式。一条Modbus网络上同时只能有一台主站,从站可以有若干个(如下图所示)。从站的地址范围为1-247;

  一个Modbus通讯的传输字符应包括一个起始位,8个数据位,1个或0个校验位(奇偶校验或无校验可选择),以及一个停止位

  在S7-200 CPU通信口上实现的是RS485半双工通信,使用的是S7-200的自由口功能。

   一个典型的主站和从站的网络结构,对于Modbus主站而言可以对从站进行读或者写的操作,其中它所支持的功能码(FC,Function Code)包括主站左侧表格中所述功能,例如功能码为'01'时表示读取单个/多个线圈(DO)状态或功能码为'04'时表示读取单个/多个输入寄存器(AI)状态。而对于从站,我们只需要把Modbus的标准地址和从站的地址对应关系建立好就可以了,S7-200的从站与Modbus标准的对应关系如从站右侧表格所示。表中左侧是Modbus标准地址码,其中1-128对应于S7-200的Q0.0-Q15.7,10001-10128对应于S7-200的I0.0-I15.7,30001-30032对应于AIW0-AIW62,40001-4xxx对应的是S7-200的保持寄存器(V区),它的范围是T-T+2*(xxxx-1),T表示的是V区的起始地址,这一点由Modbus从站的指令所决定的。

  Modbus的主站指令叫做MBUS_MSG,通过这条指令可以将Modbus的标准报文发给从站,当中从站的第一个字节是03,表示的是从站的地址,FC功能码为03,表示的是读取单个/多个保存寄存器,Modbus标准地址是40001,长度是10。随着功能码的不同,报文的格式会发生相应的变化,具体的报文格式需要去参阅Modbus的通讯手册。

  从站的指令时MBUS _SLAVE,在接到主站发给它的报文后会根据报文的需求返回报文,比如在上图例子中返回的格式是第一个字节为从站的地址,第二个为功能码,第三个是数据返回给主站,这样就完成了一次Modbus通讯的请求与应答的过程。

  (2)Modbus库文件的安装和调用

  

 

  如果想要应用Modbus指令库,那么首先需要到因特网上或者向西门子的客服人员申请名称为'Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN' 的指令库,将它解压并且安装到Micro WIN当中就可以使用了,安装后会在Micro WIN的库文件当中出现上图标记的三个库,其中Port0和Port1都可以做Modbus Master,而Slave只有Port0口可以做。

  (3)Modbus库文件的使用

  

 

  使用方法很简单,打开Modbus主站指令库会有相应的指令块出现,直接把指令块拖拽到程序当中进行调用就可以了。

  

 

  在调用Modbus库指令的时候,需要注意一定记得为Modbus库文件分配库存储区。具体的方法是右键单击库,然后选择库存储区,在弹出来的对话框当中可以选择建议地址,自动分配一个程序里面不会用到的地址区间,也可以人为地手动填写起始地址,这个区间在程序当中不可以和其他的数据区相冲突,否则Modbus功能将不正常。所谓的库存储区其实就是Modbus指令库能够正常工作所必须的一部分背景数据,只要给它分配好区间并保证不与程序当中其他的地址相冲突就可以了。

  (4)Modbus从站指令

  

 

  从站指令一共有两条,第一条是从站的初始化指令(MBUS_INIT),另一条是MBUS_SLAVE从站指令,在Modbus从站的初始化指令当中涉及哪些内容呢?首先,第一个引脚Mode表示等于1的时候是启动Modbus,等于0的时候是关闭Modbus,Addr表示的是这个从站的从站地址,Baud表示波特率,Parity是奇偶校验,0是无校验,1是奇校验,2是偶校验,Delay是附加字符之间的延迟,MaxIQ表示的是最大I/Q地址(默认128),MaxAI表示的是最大AI长度(默认32),MaxHold表示的是最大的V存储区(VW),最关键的是HoldStart,表示的是V区起始地址(对应40001),在之前已经提到过S7-200作为从站的时候,它的V区地址对应于Modbus标准地址的起始地址是可更改的,那么就在这里进行设定,在本例中如果HoldStart写的是VB0,那么40001对应的地址就是VW0,40002对应的地址是VW2,40003对应的地址是VW4,以此类推,每一个标准的Modbus地址码对应的是一个Word,以字为单位,同样如果这里设的是VB100,那么40001对应的就是VW100,40002对应的是VW102,以此类推。这一条初始化指令只需要调用一次就可以了,所以在上图中用的是SM0.1在上电的时候执行一次就可以了。

  MBUS_SLAVE这个功能块必须要用前面的条件必须是一直为1的,上图中用SM0.0。

  (5)Modbus主站指令

  Modbus主站指令当中的第一个块叫做MBUS_CTRL,MBUS_CTRL有哪些内容呢?我们来看一下引脚定义的说明:首先Mode写1的时候是选择Modbus,写0的时候是选择PPI;Baud表示波特率;Parity是奇偶校验,0是无校验,1是奇校验,2是偶校验,这与从站的设置相类似;Timeout表示的是主站等待从站响应的时间(ms);Done位是初始化完成;Error位表示的是故障代码。其中值得一提的是Timeout这个时间,主站等待从站响应的时间指的是什么呢?让我们来看一下主站和从站之间通讯的过程:

  

 

  首先,主站会发一帧读写请求给从站,在主站的读写请求发出后,从站应当在Timeout指定的时间内返回应答;如果在此时间内从站没有应答,则主站发第2次读写请求,第2次还不行发第3次读写请求,如果连续3次在此时间内从站没有应答,则主站认定从站无相应,放弃该从站并报错。

  

 

  下面来看主站的读写命令(MBUS_MSG),看一下引脚说明:首先First指的是读写请求触发(沿触发),每当First这一端来了一个沿,Modbus指令便会做出一次读或者写请求,RW标示的是这一次的命令是读还是写,0表示读,1表示写;Addr表示的是从站数据地址(Modbus标准地址格式),0开头、1开头、3开头和4开头的;Count指的是通讯数据的长度,最大120个字,单位可能是bit或word;DataPtr指的是参与通讯的本方数据区,如果是读指令标示的是读回来的指令放在本地的哪一块数据区,如果是写命令表示的是把本地的哪一块数据发给对方;Done位和Error位分别是功能完成和故障代码。

  其中值得一提的是Count,刚才讲过它的单位可能是bit或word,究竟是bit或word取决于当时所用的Modbus标准的地址码是用的哪一块,如果对于1-128而言这是一个DO的输出,对于1开头的是一个DI的输入点,这个时候Count的单位指的是bit,而对于3开头和4开头的,那么是AI和保存寄存器,它们的单位是word。需要注意的是当Count的单位是Bit时,一定Count的数值设置为8的整数倍,否则会出错,这是因为一个基本传输的字符是包含8个数据位的,没有办法只传送一个或几个bit。

  (6)Modbus主从站轮询

  

 

  当存在Modbus多主站轮询的时候,在程序当中我们应当如何处理呢?上图中展示了这种方法。例如第一个MBUS_MSG指令我们可以利用它的Done位(本例中为M2.1),把它作为第二条MBUS_MSG指令的First前面的激活端,也就是说第一个MBUS_MSG完成的时候才会去激活下一条MBUS_MSG指令,那么同样,第二条指令完成时我们把它作为第三条MBUS_MSG指令的激活条件,在最后又把第三条指令的完成位还给第一条网络,这样的话就构成了一个循环的轮询方式。

  (7)Modbus FAQ

  Q1:S7-200是否支持Modbus ASCII模式?

  答:S7-200可以支持上述模式,但是没有现成的指令库,需要用户自己利用自由口的方式编程。

  Q2:项目编译后为何出现很多错误?

  答:使用指令库时,若编译后出现很多错误,一般是因为未指定库指令数据存储区。

  Q3:Modbus从站的网络地址与S7-200的CPU网络地址有何关系?

  答:没有关系。支持网络通信的通信协议必须有其自己的网络寻址规定。Modbus从站的地址只是它在Modbus网络上的地址,而通常所说的S7-200 CPU地址是CPU在西门子的PPI网络上的站地址。

  Q4:MBUS_MSG指令中代表数据长度的COUNT引脚单位是什么?

  答:对于Modbus地址=0xxxx或1xxxx的,引脚单位为Bit;对于Modbus地址=3xxxx或4xxxx的,引脚单位为Word。

  Q5:如何访问大于9999的保持寄存器地址?

  答:Modbus Master协议库支持超过9999的保持寄存器地址。地址范围为400001-465536。只需在调用MBUS_MSG子程序时给Addr参数赋相应的值即可,如416768。

  Q6:为何有些HMI软件使用Modbus RTU读取S7-200中的实数会出现错误?

  答:不同的厂家关于浮点数格式定义的不同,西门子的PLC遵循的是高位低存的规律,和其他的厂家有可能会不一样,这样读回来的实数或整数的高低字节会发生反转,这个时候可以通过监控、判断,在程序当中把它掉过来就可以了。

  Q7:MBUS_MSG显示Error 6#?

  答:Error 6#表示Modbus正在忙于其它请求。MBUS_MSG指令同时只能允许有一个读写操作处于运行过程,如果在一个读写操作尚未完成时启用另外一个读写请求,就会发生Error 6#。利用Done位可以对规避这一问题。

  Q8:MBUS_MSG显示Error 3#?

  答:Error 3#表示从站无应答。即主站的读写请求发出后,从站没有在Timeout时间内返回报文。多种原因可以引起此故障,包括:

  硬件故障(线路,端口等问题)。

  错误的从站地址,波特率,奇偶校验。

  从站不支持此功能码,或不能被从站识别的从站数据地址。

  Timeout时间过短(从站响应较慢),通过延长Timeout可以解决这个问题。