如何用西门子S7-200实现Modbus通信?

说明:
用下面的例程你可以在 S7-200 CPU 之间建立一个简单的 Modbus 主－从通讯。
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的基本参数设置步骤：1, 2, 3, 4, 5, 15 和16 。

要求:
要使用 Modbus 协议必须先获得并在 STEP 7 Micro/Win 中安装指令库。
Modbus 主站协议只被 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP5 及其以上版本支持。

1. 硬件设置 2. 参数匹配 3. 指令库的存储地址 4. 保持寄存器变量传输

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(好每个 CPU 都有两个通讯口)。在主站侧也可以用相应库文件 "MBUS_CTRL_P1" 和 "MBUS_MSG_P1"通过1号通讯口通信。通讯口 1 用 Micro/WIN 与 PG 或 PC 建立连接，两个 CPU 的通讯口 0 通过 Profibus 缆进行连接（电缆的针脚 连接为3，3，8，8 -> 见图 01）。 另外，需要确定逻辑地M相连 。

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)。
在 Micro/WIN“系统块”中设置的通讯口 0 的波特率与 MODBUS 协议无关 ("Mode" = "1")。

图. 02

下面的表格列出了程序块各个参数选项及其含义。

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

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 .. I15.7
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" 。

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 奇偶校验 0=无校验, 1=奇校验, 2=偶校验 Delay 延时时间 ms   MaxIQ 大数字输入输出点数 ²⁾ MaxAI 大模拟量输入点数 ²⁾ MaxHold 大保持寄存器字数量 ²⁾ HoldStart 保持寄存器区起始地址(40001)   Done 完成标志位   Error 错误代码 ³⁾

表 03

²⁾ 大的地址取决于所用 CPU的 类型及其大值。
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")。

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，然后从站侧监视数值的变化。
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" 代表了被读的 V 区起始地址。
参数 "Count" 指定了被写入地址 "Addr" = "4xxxx" (保持寄存器)字的个数。
相应 V 存储区的变量将被写到保持寄存器启始地址 "Addr" = "40002" ("RW" = "1")中。
保持寄存器是以字为单位传输的，它与从站的 V 区地址对应。
指针 "HoldStart" 指定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。
可以按下面公式计算从站的V区目标指针：

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

另外，要保证主站侧所要写入的数据区包含在 "MaxHold" 定义的数据区内 ：

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

图. 04