西门子plc的Modbus通讯精解

发布时间:2024-01-16  

Modbus通讯标准协议可以通过各种传输方式传播,如RS-232C、RS-485、光纤、无线电等。Modbus具有两种串行传输模式,ASC2和RTU模式。支持Modbus协议的一般都支持RTU模式,通信双方(主站和从站)必须同时支持上述模式中的一种。一般都使用RTU模式。


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(注意和PPI协议的区别),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。


主站  

NO.1 初始化

使用MODBUS通讯协议,必须首先初始化程序,使用MBUS_CTRL可初始化、监视或禁用Modbus通讯,在使用MBUS_MSG指令之前,必须正确执行MBUS_CTRL指令。指令完成后立即设定'完成'位,才能继续执行下一条指令。在每次扫描且 EN输入打开时执行该指令。

MBUS_CTRL指令必须在每次扫描时(包括首次扫描)被调用,

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Mode('模式')输入数值选择通讯协议。输入值1(可用SM0.0替代或者直接用数值1)将CPU端口分配给Modbus协议并启用该协议。输入值0将CPU端口分配给PPI系统协议并禁用Modbus协议。

Baud (波特率)一般选择9600。

Parity (奇偶校验) 参数被设为与Modbus从站奇偶校验相匹配。所有设置使用一个起始位和一个停止位。一般选择偶校验2.

Timeout('超时')参数设为等待来自从站应答的毫秒时间数。'超时'数值可以设置的范围为1毫秒到32767毫秒。典型值是1000毫秒(1秒)(一般都设定为1000)

。'超时'参数应该设置的足够大,以便从站有时间对所选的波特率作出应答。

'超时'参数用于确定Modbus从站是否对请求做出应答。'超时'值确定Modbus主设备在发送了请求的最后一个字符后,将要等待多长时间才会有应答的第一个字符。如果在'超时'规定的时间内至少收到应答的一个字符,Modbus主设备将从Modbus从站接收到整个应答。

Done(完成) MBUS_CTRL指令完成时,'完成'输出打开。

Error(错误) 输出包含执行该指令的结果。下表定义了在执行MBUS_CTRL指令时会产生的错误条件。指定一个字节来存放错误代码。

错误代码         说明

0       无错误

1       奇偶校验选择无效

2       波特率选择无效

3       超时选择无效

4       模式选择无效

初始化完成!

NO.2 启动Modbus协议

读操作

MBUS_MSG(端口0使用)指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。

当EN输入和'首次'输入打开时,BUS_MSG指令启动对Modbus从站的请求。发送请求、等待应答、并处理应答通常需要多次扫描。EN输入必须打开以启用请求的发送,并应该保持打开直到'完成'位(M10.1)被置位。

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First(首次启动),在有新请求要发送时才打开以进行一次扫描,通过一个边沿检测元素(例如上升沿)打开,这将导致请求被传送一次。

Slave(从站地址) 从站的地址,允许的范围是0到247,地址0是广播地址,只能用于写请求。不存在对地址0的广播请求的应答。从站的实际地址范围为1-247(从站的地址(Slave)在1-247范围内任选一个数即可,但需要和从站程序中的地址对应,否则通讯失败)。主站在Modbus网络上没有地址。

RW('读写') 指定是用来读取还是写入该消息。'读写'参数允许使用下列两个值。

0  读

1  写

Addr (地址) 是指向读取或写入的起始Modbus地址,'地址'的指定取值范围基于Modbus从站支持的地址。一般都取40001。

Count (计数) 指定在该请求中读取或写入的数据元素的数目,MBUS_MSG指令将读取或写入最大120个字或1920个位(240字节的数据)。'计数'的实际限值将取决于Modbus从站中的限制。

DataPtr(地址指针) 指向S7-200 CPU的V存储器中与读取或写入请求相关的数据的间接地址指针。DataPtr值作为间接地址指针传递到MBUS_MSG。例如,如果要写入Modbus从站的数据从S7-200 CPU中的地址VW200开始,则DataPtr的数值将会是&VB200 (VB200的地址)。指针必须始终是VB类型,即使它们指向字数据。

Done(完成位) 输出在发送请求和接收应答时关闭。'完成'输出在应答完成或MBUS_MSG指令因错误而中止时打开。完成信息存入辅助寄存器中(如M10.1)Error(错误) 输出仅当'完成'输出打开时有效,反馈错误代码,存入辅助位寄存器中(如MB6)MBUS_MSG。

错误代码         说明

0       无错误

1       应答时奇偶校验错误:仅当使用偶校验或奇校验时才会发生。传输被干扰,可能会收到不正确的数据。该错误通常是由电气故障(例如错误接线或者影响通讯的电噪声)引起的。

2       未使用

3       接收超时:在'超时'时间内,没有来自从站的应答。可能有以下一些原因:与从站的电气连接有问题、主设备和从站设置为不同的波特率/奇偶校验设置,以及错误的从站地址。

4       请求参数出错:一个或多个输入参数(从站、读写、地址或计数)被设置为非法值。检查文档中输入参数的允许值。

5       Modbus主设备未启用:在调用MBUS_MSG前,每次扫描时都调用MBUS_CTRL。

6       Modbus忙于处理另一个请求:一次只能激活一条MBUS_MSG指令。

7       应答时出错:收到的应答与请求不相关。这表示从站中出现了某些错误,或者错误的从站应答了请求。

8       应答时CRC错误:传输被干扰,可能会收到不正确的数据。该错误通常是由电气故障(例如错误接线或者影响通讯的电噪声)引起的。

101  从站不支持在该地址处所请求的功能:请参阅'使用Modbus主设备指令'帮助主题中的所需Modbus从站功能支持表。

102  从站不支持数据地址:'地址'加上'计数'所要求的地址范围超出了从站所允许的地址范围。

103  从站不支持数据类型:该'地址'类型不被从站支持。

104  从站故障

105  从站已接受消息但应答延迟:这是MBUS_MSG的错误,用户程序应在稍后重新发送请求。

106  从站忙,因此拒绝消息:可以再次尝试相同的请求,以获得应答。

107  从站因未知原因而拒绝消息。

108  从站存储器奇偶校验错误:从站中有错误。

低位编号的错误代码(1到8)是由MBUS_MSG指令检测到的错误。这些错误代码通常指示与MBUS_MSG指令的输入参数有关的问题,或接收来自从站的应答时出现的问题。奇偶校验和CRC错误指示存在应答但是数据未正确接收。这通常是由电气故障(例如连接有问题或者电噪声)引起的。

高位编号的错误代码(从101开始)是由Modbus从站返回的错误。这些错误指示从站不支持所请求的功能,或者所请求的地址(或数据类型或地址范围)不被Modbus从站支持。

由于一次只能激活一条MBUS_MSG指令。所以在第一条MBUS_MSG指令完成后,启动第二条指令,同时必须复位第一条指令。如果启用了多条MBUS_MSG指令,则将处理所执行的第一条MBUS_MSG指令,之后的所有MBUS_MSG指令将中止并产生错误代码6。

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写操作

M10.0动作之后启动第二条MBUS_MSG指令(写指令)(所谓通讯就是主/从的读、写或者读写的交互过程),将主站的数据写入到从站的处理器中。

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Slave(从站地址) 同读操作不变,地址与从站相一致。

RW写1,启动“写”功能。

Addr 不能与“读”地址重合。

Count 同上。

DataPtr 同上,不能与读操作地址重复。

Done 同上,存储器不能重复。

Error 同上,位寄存器最好不要重复。

写操作完成后,置位读操作,复位写操作。

读写循环执行

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数据传送,(进行对话)

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从站

MBUS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止Modbus通讯。在使用MBUS_SLAVE指令之前,必须正确执行MBUS_INIT指令。指令完成后立即设定'完成'位,才能继续执行下一条指令。

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Mode(模式) 为1,启用Modbus协议。

Addr(地址) 与主站的寻址对应一致。

Baud (波特率)一般选择9600。

Parity (奇偶校验) 参数被设为与Modbus从站奇偶校验相匹配。所有设置使用一个起始位和一个停止位。一般选择偶校验2.(和主站保持一致)

Delay('延时')参数通过将指定的毫秒数增加至标准Modbus信息超时的方法延长标准Modbus信息结束超时条件。该参数的典型数值在有线网络上应为0。

MaxIQ 参数将供Modbus地址0xxxx和1xxxx使用的I和Q点数设为0至128之间的数值。建议使用的MaxIQ数值是128,该数值可在S7-200中存取所有的I和Q点。

MaxAI参数将供Modbus地址3xxxx使用的字输入(AI)寄存器数目设为0至32之间的数值。

建议使用的MaxAI数值如下,这些数值可允许存取所有的S7-200模拟输入:(根据CPU型号选择数值)

0用于CPU 221

16用于CPU 222

32用于CPU 224、224XP、226和226XM。

MaxHold 参数设定供Modbus地址4xxxx使用的V存储器中的字保持寄存器数目。例如,为了允许主设备存取2000个字节的V存储器,将MaxHold 设为1000个字的数值(保持寄存器)。

HoldStart参数是V存储器中保持寄存器的起始地址,Modbus主设备可存取V内存MaxHold个字数,从HoldStart开始。

Done(完成)MBUS_INIT指令完成时,'完成'输出打开。

Error(错误)'错误'输出字节包含执行指令的结果。

错误代码         说明

0       无错误

1       内存范围错误

2       非法波特率或奇偶校验

3       非法从属地址

4       非法Modbus参数值

5       保持寄存器与Modbus从属符号重叠

6       收到奇偶校验错误

7       收到CRC错误

8       非法功能请求/功能不受支持

9       请求中的非法内存地址

10     从属功能未启用

MBUS_SLAVE指令被用于为Modbus主设备发出的请求服务。

如果'完成'关闭,错误参数不会改变。

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40001至4xxxx是映射至V存储器的保持寄存器。

所有Modbus地址均以1为基位。

下表显示映射至S7-200地址的Modbus地址。

4xxxx        HoldStart+2 x (xxxx-1)。

40011   1000+2*(11-1)=1020 。

接收数据

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文章来源于:电子工程世界    原文链接
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