S7-200 Modbus 协议使用详解
- 格式:doc
- 大小:31.00 KB
- 文档页数:5
S7-200 PLC 具有体积小、结构紧凑的特点,适合安装在空间有限的场合。
紧凑型设计S7-200 PLC 提供了丰富的指令集,包括逻辑、算术、定时、计数等,可实现复杂的控制逻辑。
强大的指令集S7-200 PLC 采用高性能处理器,具有快速的处理速度和响应时间,能够满足实时控制需求。
高速处理性能S7-200 PLC 支持多种扩展模块,如数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块等,可根据实际需求进行灵活配置。
丰富的扩展模块S7-200 PLC 基本特性标准通信协议MODBUS是一种工业领域常用的标准通信协议,广泛应用于各种自动化设备和控制系统之间的数据交换。
主从通信方式MODBUS通信协议采用主从通信方式,即一个主设备可以与多个从设备进行通信,实现对从设备的集中管理和控制。
简单的数据格式MODBUS通信协议采用简单的数据格式,包括地址码、功能码、数据区和校验码等,易于理解和实现。
可靠性高MODBUS通信协议具有传输可靠、抗干扰能力强等特点,适用于工业现场的恶劣环境。
MODBUS通信协议概述01020304S7-200 PLC 与MODBUS 通信协议的结合,可以实现对工业现场各种设备和系统的集中管理和控制,提高自动化水平。
工业自动化控制通过MODBUS 通信协议,可以实现对S7-200 PLC 的远程监控和维护,方便对设备进行实时状态监测和故障排除。
远程监控与维护S7-200 PLC 与MODBUS 通信协议的结合,可以实现对能源设备的智能管理和优化控制,提高能源利用效率。
能源管理与优化在楼宇自动化控制系统中,S7-200 PLC 与MODBUS 通信协议的结合可以实现对楼宇内各种设备和系统的集中管理和控制,提高楼宇的智能化水平。
楼宇自动化控制S7-200与MODBUS 结合应用场景CPU模块扩展模块电源模块通讯模块硬件配置要求及选型建议选择具有MODBUS通讯功能的CPU模块,如CPU224 XP或CPU226 CN等。
S7-200使用Modbus协议【工控老鬼】在使用Modbus协议时,计算机与S7-200之间通讯直接使用PPI通讯电缆即可。
但如果通讯距离较远,或者需要将多个S7-200连接到一个通讯总线上时,我们可以通过如下方法配制通讯链路。
选配一个计算机通讯端口由于S7-200通讯端口物理层使用的是RS-485通讯规范,因此我们需要在计算机端增加一个RS-485通讯端口,才能与计算机通讯建立通讯。
如果计算机闲置的串口,我们可以选配一个RS-232转RS-484转换器即可;如果没有闲置的串口,我们通过在计算机中增加一个RS-485通讯卡也可以;现在很多计算机都有USB口,我们也可以在计算机上外接一个USB转RS-485转换器。
连接通讯电缆S7-200的通讯端口是一个9孔(famel)D型插头,针脚分布如下所示:针脚信号1地线(RS-485 逻辑地)224 V 地线(RS-485 逻辑地)3信号B (RxD/TxD+)4RTS (TTL level)5地线(RS-485 逻辑地)6(空)724 V 电源8信号A (RxD/TxD-)9通讯选择S7-200通讯端口(端口0)与RS-485板卡或RS-485/RS-232转换器之间接线,如下图所示:S7-200编程及设置在缺省情况下S7-200的通讯端口是不支持Modbus协议的,要想实现Modbus通讯必需在PLC的主程序模块中调用Modbus通讯子程序。
Modbus通讯子程序可以从“STEP7-Micro/WIN Add-On: Instruction Library (STEP7-Micro/WIN附件:指令库)”中获得。
在安装了“STEP7-Micro/WIN附件:指令库”后,在导航树“指令/库”下面我们可以找到“ModbusProtocol”。
在其下面包含了MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序,MBUS_INIT 用于对Modbus通讯进行初始化,MBUS_SLAVE用于在指定端口上提供Modbus从站通讯服务。
西门子S7-200 PLC Modbus从站设置2013-01-27 11:43:43| 分类:PLC|举报|字号订阅西门子S7200做Modbus从站需要使用MBUS_INIT、MBUS_SLAVE即可。
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。
在每次扫描且EN输入打开时执行该指令。
应当在每次通讯状态改变时执行MBUS_INIT指令。
因此,EN输入应当通过一个边缘检测元素用脉冲打开,或者仅在首次扫描时执行。
"模式"输入数值选择通讯协议:输入数值1将端口0指定给Modbus协议并启用协议;将输入数值0指定给PPI,并禁用Modbus协议。
"波特"参数将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。
"地址"参数将地址设为1和247之间(包括1和247)的数值。
"校验"参数被设为与Modbus主设备校验相匹配。
可接受的数值为:*0-无校验*1-奇数校验*2-偶数校验"时延"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。
如果您在使用带有纠错功能的调制解调器,将时延设为50至100毫秒的数值。
如果您在使用扩展频谱无线电,将时延设为10至100毫秒的数值。
"时延"数值可以是0至32767毫秒。
MaxIQ参数将供Modbus地址00xxxx和01xxxx使用的I和Q点数设为0至128之间的数值。
数值0禁止所有向输入和输出的读取。
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。
西门子S7-200Modbus协议工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制,如今已进入网络集约制造时代。
工业控制器连网也为网络管理提供了方便。
Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通讯约规。
通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。
它已经成为主流的工业标准之一。
他为符合Mo dbus协议的不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
2 Modbus RTU协议在S7-200中的应用原理2.1 Modbus RTU协议与S7-200相互关系简介S7-200 CPU上的通讯口Port0可以支持Modbus RTU协议,成为Modbus RTU从站。
此功能是通过S7-200的自由口通讯模式实现,因此可以通过无线数据电台等慢速通讯设备传输。
如果想在S7-200 CPU与其他支持Modbus RTU的设备使用Modbus RTU协议通讯,需要由有S7-200 CPU做Modbus主站。
S7-200 CPU做主站必须由用户自己用自由口模式,按相关协议编程。
在S7 -200控制系统应用中,Modbus RTU从站指令库只支持CPU上的通讯0口(Port 0)。
要实现Modbus RTU通讯,需要Step7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程软件,而且须安装Step7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令库)。
Modbus RTU 功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。
2.2 Modbus RTU协议在S7-200中应用的基本过程(1) 首先检查S7-200控制系统中所用Micro/WIN的软件版本,应当是Step7-Micro/WIN V3.2以上版本。
(2) 检查Micro/WIN的指令树中是否存在Modbus RTU从站指令库(图1),库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。
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 (条目17470979)。
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(最好每个 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. 012. 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)。
S7-200SMARTmodbus协议科普Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。
通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信。
它已经成为一-种通用工业标准。
有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。
它描述了控制器请求访问其他设备的过程,如回应来自其他设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。
它制定了消息域格局和内容的公共格式。
当在一个Modbus网络上通信时,此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。
如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus 协议发出。
在其他网络上,包含了Modbus协议的消息转换,在此网络上使用的帧或包结构。
这种转换也扩展了根据具体的网络解决地址、路由路径及错误校验的方法。
STEP7-Micro/WIN SMART指令库包括专门为Modbus 通信设计的预先定义的子程序和中断服务程序,使得与Modbus设备的通信变得更简单。
通过Modbus 协议指令,可以各S7-200 SMART 组态为Modbus主站或从站设备。
可以在STEP7-Micro/WIN SMART指令树的库文件夹中找到这些指令。
当在程序中输入一个Modbus 指令时,则程序自动将一个或多个相关的子程序添加到项目中。
指令库在安装程序时自动安装,这点不同于S7-200的软件,S7-200的软件需要另外购置指令库并单独安装。
Modbus地址通常是包含数据类型和偏移量的5个字符值。
第一个字符确定数据类型,后面四个字符选择数据类型内的正确数值。
(1) 主站寻址Modbus主站指令可将地址映射到正确功能,然后发送至从站设备。
Modbus 主站指令支持下列Modbus地址:00001~09999是离散输出(线圈)。
10001~ 19999是离散输入(触点)。
西门子S7_200 MODBUS通信协议和支持MODBUS RTU协议的电磁流量计、超声波流量计的通信实例S7_200系列PLC有一个通信口的也有两个通信口的,这两个口都支持MODBUS通信协议,不过要添加MODBUS库文件(SP6版本的step7 micro/win 软件自带有MODBUS库文件)。
下面根据具体的项目来说明MODBUS的使用:在项目中要采集进水流量的瞬时流量、日累计、月累计、年累计量,流量计本身有4~20mA信号输出和脉冲信号输出,这些输出信号都是瞬时量,只能转换为瞬时流量,而累积量就要通过编写程序来累加,而且信号的传输衰减和计算过程产生的误差就会造成和实际的流量相差很多,现在很多的流量计(包括其他的测量设备)都设计有通讯口,尤其是支持MODBUS协议,所以首选通信方式采集数据,这样可以直接读取我们想要的数据,只需做稍微的数据转换就可以的,同时也减小了工作量提高准确性(实际是按照流量收取费用的)。
实际的硬件连接:10套s7-200组成PPI网络(其中一个200站做主站),有一个从站要采集两个不同厂家的流量计的相关信息。
PPI网络层已经用去了一个端口0,还剩下一个端口1,那么就用这个端口并设置为自由口协议,在程序中调用MODBUS程序块并填写好必要的信息就可以了(其实调用MODBUS程序块时,程序块内就已经设置好端口为自由口协议了)。
图1.MODBUS库文件图2.控制指令图3.控制指令这里MBUS_CTRL_P1指令要一直调用,有一点要指明:图2中的程序是读取其中一台流量计的,图3是读取另一台流量计的,这两个流量计是不一样的。
这里最重要的是MBUS_MSG_P1指令中地址“Addr”的填写,其实这里要填写Modbus从站的寄存器地址(该地址内有我们需要的信息),那么这个地址要怎么填写呢,填写多少呢?这就要查看从站设备(这里是流量计)的“通信手册”了,因为每个厂家的设备都不一样,所以相同信息的寄存器地址也不一样。
通讯协议在S7200PLC中的使用目录第一章 Modbus通讯协议............................................................................................................- 3 -1.1 Modbus 协议.................................................................................................................- 3 -1.2.1 Modbus网络传输..............................................................................................- 3 -1.2.2 其它类型传输...................................................................................................- 4 -1.2.3 查询回应周期...................................................................................................- 4 -1.3 传输方式.......................................................................................................................- 4 -1.3.1 传输模式特性...................................................................................................- 4 -1.3.2 ASCII模式........................................................................................................- 5 -1.3.3 RTU模式............................................................................................................- 5 -1.4数据校验方式................................................................................................................- 5 -1.4.1 CRC.....................................................................................................................- 5 -1.4.2 LRC.....................................................................................................................- 8 -1.5 功能码定义...................................................................................................................- 8 - 第二章 Modbus在S7 200 PLC中的应用............................................................................... - 10 -2.1 Modbus从站指令....................................................................................................... - 10 -2.1.1 MBUS_INIT指令............................................................................................. - 10 -2.1.2 MBUS_SLAVE指令........................................................................................... - 11 -2.2 Modbus主站指令....................................................................................................... - 12 -2.2.1 MBUS_CTRL指令............................................................................................. - 13 -2.2.2 MBUS_MSG指令............................................................................................... - 14 -第一章 Modbus通讯协议1.1 Modbus 协议Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
1. Modbus RTU 主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的,该库对 Port 0 和 Port 1 有效。
该指令库将设置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令库使用了一些用户中断功能,编其他程序时不能在用户程序中禁止中断。
3. Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求。
CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01(即订货号为 6ES721*-***23-0BA*),1.22版本之前(包括1.22版本)的 S7-200 CPU 不支持。
使用 Modbus RTU 主站指令库,可以读写 Modbus RTU 从站的数字量、模拟量 I/O 以及保持寄存器。
要使用 Modbus RTU 主站指令库,须遵循下列步骤:
安装西门子标准指令库
按照要求编写用户程序调用 Modubs RTU 主站指令库
Modbus RTU 主站功能编程
1. 调用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序
使用 SM0.0 调用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化,并启动其功能控制:
用 SM0.0 调用 Modbus RTU 主站初始化与控制子程序
各参数意义如下:
a. EN 使能:必须保证每一扫描周期都被使能(使用 SM0.0)
b. Mode 模式:为 1 时,使能 Modbus 协议功能;为 0 时恢复为系统 PPI 协议
c. Baud 波特率:支持的通讯波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200。
d. Parity 校验:校验方式选择
0=无校验
1=奇较验
2=偶较验
e. Timeout 超时:主站等待从站响应的时间,以毫秒为单位,典型的设置值为 1000 毫秒(1 秒),允许设置的范围为 1 - 32767。
注意:这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。
f. Done 完成位:初始化完成,此位会自动置1。
可以用该位启动 MBUS_MSG 读写操作(见例程)
g. Error 初始化错误代码(只有在 Done 位为1时有效):
0=无错误
1=校验选择非法
2=波特率选择非法
3=模式选择非法
2. 调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus 请求;
调用Modbus RTU 主站读写子程序
各参数意义如下:
a. EN 使能:同一时刻只能有一个读写功能(即 MBUS_MSG)使能
注意:建议每一个读写功能(即 MBUS_MSG)都用上一个 MBUS_MSG 指令的 Done 完成位来激活,以保证所有读写指令循环进行(见例程)。
b. First 读写请求位:每一个新的读写请求必须使用脉冲触发
c. Slave 从站地址:可选择的范围 1 - 247
d. RW 从站地址: 0 =读, 1 =写
注意:
1. 开关量输出和保持寄存器支持读和写功能
2. 开关量输入和模拟量输入只支持读功能
e. Addr 读写从站的选择读写的数据类型
数据地址: 00001 至 0xxxx - 开关量输出
10001 至 1xxxx - 开关量输入
30001 至 3xxxx - 模拟量输入
40001 至 4xxxx - 保持寄存器
f. Count 数据个数通讯的数据个数(位或字的个数)
注意: Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字(是指每一个 MBUS_MSG 指令)
g. DataPtr 数据指针: 1. 如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中
2. 如果是写指令,要写出的数据放到这个数据区中
h. Done 完成位读写功能完成位
i. Error 错误代码:只有在 Done 位为1时,错误代码才有效
0 =无错误
1 =响应校验错误
2 =未用
3 =接收超时(从站无响应)
4 =请求参数错误(slave address, Modbus address, count, RW)
5 = Modbus/自由口未使能
6 = Modbus正在忙于其它请求
7 =响应错误(响应不是请求的操作)
8 =响应CRC校验和错误
-
101 =从站不支持请求的功能
102 =从站不支持数据地址
103 =从站不支持此种数据类型
104 =从站设备故障
105 =从站接受了信息,但是响应被延迟
106 =从站忙,拒绝了该信息
107 =从站拒绝了信息
108 =从站存储器奇偶错误
常见的错误:
如果多个 MBUS_MSG 指令同时使能会造成 6 号错误
从站 delay 参数设的时间过长会造成主站 3 号错误
从站掉电或不运行,网络故障都会造成主站 3 号错误
3. 在 CPU 的 V 数据区中为库指令分配存储区(Library Memory)
Modbus Master 指令库需要一个284个字节的全局 V 存储区。
参考:分配库指令数据区
关于 Modbus RTU 主站协议库的补充说明
此为西门子正式推出的标准库指令说明资料。
在 Modbus RTU Master 协议和 PPI 协议之间切换:
Modbus RTU Master 协议指令库使通信口工作在自由口模式下,此时不能与 Micro/WIN 软件通信。
要在切换回 PPI 协议,可以:
将 MBUS_CTRL 指令的 Mode 输入端设置为逻辑“0”
将 CPU 的允许模式选择开关置为 STOP 位置
Modbus RTU Master 协议库的执行时间:
Modbus RTU Master 协议库的 MBUS_CTRL 指令不需要很长的执行时间。
MBUS_需要 1.11 ms 用于初始化,在后续的每个扫描周期中只占用 0.41 ms。
调用 MBUS_MSG 子程序会加长处理时间。
大部分时间都用于 CRC 校验的计算。
每读、写一个字的数据就需要 1.85 ms 扫描时间。
数据最多的情况下(读、写 120 字的数据),扫描时间大概会扩增加 222 ms。
读操作的时间主要消耗在接收数据上;写操作的时间主要消耗在发送数据上。
Modbus 地址
通常 Modbus 地址由 5 位数字组成,包括起始的数据类型代号,以及后面的偏移地址。
Modbus Master 协议库把标准的 Modbus 地址映射为所谓 Modbus 功能号,读写从站的数据。
Modbus Master 协议库支持如下地址:
00001 - 09999:数字量输出(线圈)
10001 - 19999:数字量输入(触点)
30001 - 39999:输入数据寄存器(通常为模拟量输入)
40001 - 49999:数据保持寄存器
Modbus Master 协议库支持的功能
为了支持上述 Modbus 地址的读写,Modbus Master 协议库需要从站支持下列功能:
表 1. 需要从站支持的功能
Modbus 地址读/写 Modbus 从站须支持的功能
00001 - 09999
数字量输出读功能 1
写功能 5:写单输出点
功能 15:写多输出点
10001 - 19999
数字量输入读功能 2
写-
30001 - 39999
输入寄存器
读功能 4
写-
40001 - 49999
保持寄存器读功能 3
写功能 6:写单寄存器单元
功能 16:写多寄存器单元
Modbus 地址和 S7-200 存储区地址的映射
S7-200 通过 Modbus Master 和 Slave 协议库通信时,Modbus 地址和 S7-200 内存储区地址的映射关系都类似。
Modbus 保持寄存器地址映射举例:
Modbus S7-200 S7-200
保持寄存器地址存储区字寻址存储区字节寻址
40001 12 34 VW200 12 34 VB200 12
VB201 34
40002 56 78 VW202 56 78 VB202 56
VB203 78
40003 9A BC VW204 9A BC VB204 9A
VB205 BC
Modbus 数字量地址映射举例:
位地址(0xxxx 和 1xxxx)数据总是以字节为单位打包读写。
第一个字节中的最低有效位对应 Modbus 地址的起始地址。
如下图所示:
VX.0----10001
VX.1----10002
VX.2----10003 VX.3----10004 VX.4----10005 VX.5----10006 VX.6----10007 VX.7----10008。