西門子plc的Modbus通訊精解

Modbus通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以通過(guò)各種傳輸方式傳播，如RS-232C、RS-485、光纖、無(wú)線電等。Modbus具有兩種串行傳輸模式，ASC2和RTU模式。支持Modbus協(xié)議的一般都支持RTU模式，通信雙方（主站和從站）必須同時(shí)支持上述模式中的一種。一般都使用RTU模式。

Modbus是一種單主站的主/從通信模式，Modbus網(wǎng)絡(luò)上只能有一個(gè)主站存在（注意和PPI協(xié)議的區(qū)別），主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有地址，從站的地址范圍為0-247，其中0為廣播地址，從站的實(shí)際地址范圍為1-247。

主站 ?

NO.1 初始化

使用MODBUS通訊協(xié)議，必須首先初始化程序，使用MBUS_CTRL可初始化、監(jiān)視或禁用Modbus通訊，在使用MBUS_MSG指令之前，必須正確執(zhí)行MBUS_CTRL指令。指令完成后立即設(shè)定'完成'位，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。在每次掃描且 EN輸入打開時(shí)執(zhí)行該指令。

MBUS_CTRL指令必須在每次掃描時(shí)(包括首次掃描)被調(diào)用，

????????

Mode('模式')輸入數(shù)值選擇通訊協(xié)議。輸入值1(可用SM0.0替代或者直接用數(shù)值1)將CPU 端口分配給Modbus協(xié)議并啟用該協(xié)議。輸入值0將CPU端口分配給PPI系統(tǒng)協(xié)議并禁用Modbus協(xié)議。

Baud （波特率）一般選擇9600。

Parity (奇偶校驗(yàn)) 參數(shù)被設(shè)為與Modbus從站奇偶校驗(yàn)相匹配。所有設(shè)置使用一個(gè)起始位和一個(gè)停止位。一般選擇偶校驗(yàn)2.

Timeout('超時(shí)')參數(shù)設(shè)為等待來(lái)自從站應(yīng)答的毫秒時(shí)間數(shù)。'超時(shí)'數(shù)值可以設(shè)置的范圍為1毫秒到32767毫秒。典型值是1000毫秒(1秒)(一般都設(shè)定為1000)

。'超時(shí)'參數(shù)應(yīng)該設(shè)置的足夠大，以便從站有時(shí)間對(duì)所選的波特率作出應(yīng)答。

'超時(shí)'參數(shù)用于確定Modbus從站是否對(duì)請(qǐng)求做出應(yīng)答。'超時(shí)'值確定Modbus主設(shè)備在發(fā)送了請(qǐng)求的最后一個(gè)字符后，將要等待多長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)有應(yīng)答的第一個(gè)字符。如果在'超時(shí)'規(guī)定的時(shí)間內(nèi)至少收到應(yīng)答的一個(gè)字符，Modbus主設(shè)備將從Modbus從站接收到整個(gè)應(yīng)答。

Done(完成) MBUS_CTRL指令完成時(shí)，'完成'輸出打開。

Error(錯(cuò)誤) 輸出包含執(zhí)行該指令的結(jié)果。下表定義了在執(zhí)行MBUS_CTRL指令時(shí)會(huì)產(chǎn)生的錯(cuò)誤條件。指定一個(gè)字節(jié)來(lái)存放錯(cuò)誤代碼。

錯(cuò)誤代碼???????? 說(shuō)明

0?????? 無(wú)錯(cuò)誤

1?????? 奇偶校驗(yàn)選擇無(wú)效

2?????? 波特率選擇無(wú)效

3?????? 超時(shí)選擇無(wú)效

4?????? 模式選擇無(wú)效

初始化完成！

NO.2 啟動(dòng)Modbus協(xié)議

讀操作

MBUS_MSG（端口0使用）指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于啟動(dòng)對(duì)Modbus從站的請(qǐng)求并處理應(yīng)答。

當(dāng)EN輸入和'首次'輸入打開時(shí)，BUS_MSG指令啟動(dòng)對(duì)Modbus從站的請(qǐng)求。發(fā)送請(qǐng)求、等待應(yīng)答、并處理應(yīng)答通常需要多次掃描。EN輸入必須打開以啟用請(qǐng)求的發(fā)送，并應(yīng)該保持打開直到'完成'位（M10.1）被置位。

First(首次啟動(dòng))，在有新請(qǐng)求要發(fā)送時(shí)才打開以進(jìn)行一次掃描，通過(guò)一個(gè)邊沿檢測(cè)元素(例如上升沿)打開，這將導(dǎo)致請(qǐng)求被傳送一次。

Slave(從站地址) 從站的地址，允許的范圍是0到247，地址0是廣播地址，只能用于寫請(qǐng)求。不存在對(duì)地址0的廣播請(qǐng)求的應(yīng)答。從站的實(shí)際地址范圍為1-247（從站的地址（Slave）在1-247范圍內(nèi)任選一個(gè)數(shù)即可，但需要和從站程序中的地址對(duì)應(yīng)，否則通訊失敗）。主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有地址。

RW('讀寫') 指定是用來(lái)讀取還是寫入該消息。'讀寫'參數(shù)允許使用下列兩個(gè)值。

0? 讀

1??寫

Addr (地址) 是指向讀取或?qū)懭氲钠鹗糓odbus地址，'地址'的指定取值范圍基于Modbus從站支持的地址。一般都取40001。

Count (計(jì)數(shù)) 指定在該請(qǐng)求中讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)元素的數(shù)目，MBUS_MSG指令將讀取或?qū)懭胱畲?20個(gè)字或1920個(gè)位(240字節(jié)的數(shù)據(jù))。'計(jì)數(shù)'的實(shí)際限值將取決于Modbus從站中的限制。

DataPtr(地址指針) 指向S7-200 CPU的V存儲(chǔ)器中與讀取或?qū)懭胝?qǐng)求相關(guān)的數(shù)據(jù)的間接地址指針。DataPtr值作為間接地址指針傳遞到MBUS_MSG。例如，如果要寫入Modbus從站的數(shù)據(jù)從S7-200 CPU中的地址VW200開始，則DataPtr的數(shù)值將會(huì)是&VB200 (VB200的地址)。指針必須始終是VB類型，即使它們指向字?jǐn)?shù)據(jù)。

Done(完成位) 輸出在發(fā)送請(qǐng)求和接收應(yīng)答時(shí)關(guān)閉。'完成'輸出在應(yīng)答完成或MBUS_MSG指令因錯(cuò)誤而中止時(shí)打開。完成信息存入輔助寄存器中（如M10.1）Error(錯(cuò)誤) 輸出僅當(dāng)'完成'輸出打開時(shí)有效，反饋錯(cuò)誤代碼，存入輔助位寄存器中（如MB6）MBUS_MSG。

錯(cuò)誤代碼???????? 說(shuō)明

0?????? 無(wú)錯(cuò)誤

1 ????? 應(yīng)答時(shí)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤：僅當(dāng)使用偶校驗(yàn)或奇校驗(yàn)時(shí)才會(huì)發(fā)生。傳輸被干擾，可能會(huì)收到不正確的數(shù)據(jù)。該錯(cuò)誤通常是由電氣故障(例如錯(cuò)誤接線或者影響通訊的電噪聲)引起的。

2?????? 未使用

3 ????? 接收超時(shí)：在'超時(shí)'時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有來(lái)自從站的應(yīng)答。可能有以下一些原因：與從站的電氣連接有問(wèn)題、主設(shè)備和從站設(shè)置為不同的波特率/奇偶校驗(yàn)設(shè)置，以及錯(cuò)誤的從站地址。

4 ????? 請(qǐng)求參數(shù)出錯(cuò)：一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)(從站、讀寫、地址或計(jì)數(shù))被設(shè)置為非法值。檢查文檔中輸入?yún)?shù)的允許值。

5 ????? Modbus主設(shè)備未啟用：在調(diào)用MBUS_MSG前，每次掃描時(shí)都調(diào)用MBUS_CTRL。

6 ????? Modbus忙于處理另一個(gè)請(qǐng)求：一次只能激活一條MBUS_MSG指令。

7 ????? 應(yīng)答時(shí)出錯(cuò)：收到的應(yīng)答與請(qǐng)求不相關(guān)。這表示從站中出現(xiàn)了某些錯(cuò)誤，或者錯(cuò)誤的從站應(yīng)答了請(qǐng)求。

8 ????? 應(yīng)答時(shí)CRC錯(cuò)誤：傳輸被干擾，可能會(huì)收到不正確的數(shù)據(jù)。該錯(cuò)誤通常是由電氣故障(例如錯(cuò)誤接線或者影響通訊的電噪聲)引起的。

101 ?從站不支持在該地址處所請(qǐng)求的功能：請(qǐng)參閱'使用Modbus主設(shè)備指令'幫助主題中的所需Modbus從站功能支持表。

102 ?從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)地址：'地址'加上'計(jì)數(shù)'所要求的地址范圍超出了從站所允許的地址范圍。

103 ?從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)類型：該'地址'類型不被從站支持。

104? 從站故障

105 ?從站已接受消息但應(yīng)答延遲：這是MBUS_MSG的錯(cuò)誤，用戶程序應(yīng)在稍后重新發(fā)送請(qǐng)求。

106 ?從站忙，因此拒絕消息：可以再次嘗試相同的請(qǐng)求，以獲得應(yīng)答。

107 ?從站因未知原因而拒絕消息。

108 ?從站存儲(chǔ)器奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤：從站中有錯(cuò)誤。

低位編號(hào)的錯(cuò)誤代碼(1到8)是由MBUS_MSG指令檢測(cè)到的錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤代碼通常指示與MBUS_MSG指令的輸入?yún)?shù)有關(guān)的問(wèn)題，或接收來(lái)自從站的應(yīng)答時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。奇偶校驗(yàn)和CRC錯(cuò)誤指示存在應(yīng)答但是數(shù)據(jù)未正確接收。這通常是由電氣故障(例如連接有問(wèn)題或者電噪聲)引起的。

高位編號(hào)的錯(cuò)誤代碼(從101開始)是由Modbus從站返回的錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤指示從站不支持所請(qǐng)求的功能，或者所請(qǐng)求的地址(或數(shù)據(jù)類型或地址范圍)不被Modbus從站支持。

由于一次只能激活一條MBUS_MSG指令。所以在第一條MBUS_MSG指令完成后，啟動(dòng)第二條指令，同時(shí)必須復(fù)位第一條指令。如果啟用了多條MBUS_MSG指令，則將處理所執(zhí)行的第一條MBUS_MSG指令，之后的所有MBUS_MSG指令將中止并產(chǎn)生錯(cuò)誤代碼6。

寫操作

M10.0動(dòng)作之后啟動(dòng)第二條MBUS_MSG指令（寫指令）（所謂通訊就是主/從的讀、寫或者讀寫的交互過(guò)程），將主站的數(shù)據(jù)寫入到從站的處理器中。

Slave(從站地址) 同讀操作不變，地址與從站相一致。

RW寫1，啟動(dòng)“寫”功能。

Addr 不能與“讀”地址重合。

Count 同上。

DataPtr 同上，不能與讀操作地址重復(fù)。

Done 同上，存儲(chǔ)器不能重復(fù)。

Error 同上，位寄存器最好不要重復(fù)。

寫操作完成后，置位讀操作，復(fù)位寫操作。

讀寫循環(huán)執(zhí)行

?
?

數(shù)據(jù)傳送，（進(jìn)行對(duì)話）

從站

MBUS_INIT指令被用于啟用和初始化或禁止Modbus通訊。在使用MBUS_SLAVE指令之前，必須正確執(zhí)行MBUS_INIT指令。指令完成后立即設(shè)定'完成'位，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。

Mode(模式) 為1，啟用Modbus協(xié)議。

Addr(地址) 與主站的尋址對(duì)應(yīng)一致。

Baud （波特率）一般選擇9600。

Parity (奇偶校驗(yàn)) 參數(shù)被設(shè)為與Modbus從站奇偶校驗(yàn)相匹配。所有設(shè)置使用一個(gè)起始位和一個(gè)停止位。一般選擇偶校驗(yàn)2.（和主站保持一致）

Delay('延時(shí)')參數(shù)通過(guò)將指定的毫秒數(shù)增加至標(biāo)準(zhǔn)Modbus信息超時(shí)的方法延長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)Modbus信息結(jié)束超時(shí)條件。該參數(shù)的典型數(shù)值在有線網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)為0。

MaxIQ 參數(shù)將供Modbus地址0xxxx和1xxxx使用的I和Q點(diǎn)數(shù)設(shè)為0至128之間的數(shù)值。建議使用的MaxIQ數(shù)值是128，該數(shù)值可在S7-200中存取所有的I和Q點(diǎn)。

MaxAI參數(shù)將供Modbus地址3xxxx使用的字輸入(AI)寄存器數(shù)目設(shè)為0至32之間的數(shù)值。

建議使用的MaxAI數(shù)值如下，這些數(shù)值可允許存取所有的S7-200模擬輸入：（根據(jù)CPU型號(hào)選擇數(shù)值）

0用于CPU 221

16用于CPU 222

32用于CPU 224、224XP、226和226XM。

MaxHold 參數(shù)設(shè)定供Modbus地址4xxxx使用的V存儲(chǔ)器中的字保持寄存器數(shù)目。例如，為了允許主設(shè)備存取2000個(gè)字節(jié)的V存儲(chǔ)器，將MaxHold 設(shè)為1000個(gè)字的數(shù)值(保持寄存器)。

HoldStart參數(shù)是V存儲(chǔ)器中保持寄存器的起始地址，Modbus主設(shè)備可存取V內(nèi)存MaxHold個(gè)字?jǐn)?shù)，從HoldStart開始。

Done（完成）MBUS_INIT指令完成時(shí)，'完成'輸出打開。

Error(錯(cuò)誤)'錯(cuò)誤'輸出字節(jié)包含執(zhí)行指令的結(jié)果。

錯(cuò)誤代碼???????? 說(shuō)明

0?????? 無(wú)錯(cuò)誤

1?????? 內(nèi)存范圍錯(cuò)誤

2?????? 非法波特率或奇偶校驗(yàn)

3?????? 非法從屬地址

4?????? 非法Modbus參數(shù)值

5?????? 保持寄存器與Modbus從屬符號(hào)重疊

6?????? 收到奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤

7?????? 收到CRC錯(cuò)誤