S7_200与安科瑞仪表modbus通讯实例.doc

1 接口定义S7-200的通讯口为RS485物理口〔9针口,其引脚定义如下图所示2 接线将端口0或者端口1的引脚3接安科瑞仪表的通讯端子的A+,引脚8接安科瑞仪表的通讯端子的B-3 说明S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口,此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯,Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的4 Modbus RTU主站库使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：· 需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；· 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*；· Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字〔指每一个 MBUS_MSG 指令；· Modbus 主站库支持Port0和Port1〔从站库只支持Port0口,本例中用Port0；· 使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配,见下图设置,而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突,否则编译调用会报错。

图4 库存储区设置· Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：Modbus 地址读 / 写Modbus 从站须支持的功能00001~09999读功能1：读输出点  数字量输出写功能5：写单个输出点 功能15：写多个输出点10001~19999读功能2：读输入点  数字量输入30001~39999读功能4：读输入寄存器  输入寄存器40001~49999读功能3：读保持寄存器  保持寄存器写功能6：写单个寄存器 功能16：写多个寄存器表2需要从站支持的功能5 S7-200 Modbus主站编程编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到图5 Modbus RTU 主站初始化图中各参数含义如下编号符号/含义说                   明aEN / 使能必须保证每一扫描周期都被使能〔使用SM0.0bMode / 模式为1时使能为Modbus协议；为0时恢复为PPI协议cBaud / 波特率支持的通讯波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200dParity / 校验校验方式选择：0＝无校验；1＝奇校验,2＝偶校验。

eTimeout / 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,允许设置的范围为1-32767这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应fDone / 完成位初始化完成,此位会自动置1gError / 错误位初始化错误代码表3调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus 请求图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序图中各参数含义如下编号符号/含义说                   明aEN / 使能同一时刻只能有一个读写功能使能bFirst / 读写请求位 每一个新的读写请求必须使用脉冲触发cSlave / 从站地址可选择的范围1–247dRW / 读写操作位0＝读, 1＝写eAddr / 读写从站的数据地址选择读写的数据类型：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fCount / 数据的个数通讯的数据个数〔位或字的个数gDaptPtr / 数据指针如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中；如果是写指令,要写出的数据放到这个数据区中。

hDone / 完成位读写功能完成位iError / 错误代码只有在Done位为1时,错误代码才有效表4从上图中可见,S7-200作为Modbus RTU主站,波特率9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态4.2.1 硬件组态图7 S7-300侧硬件组态4.2.2 设置Modbus参数图8 消息桢字符结构按照上述操作设置参数,从上图可以看出,本例中的传输波特率9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验位,1位停止位,从站站地址是3,主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致图9 RS422/485 接口组态RS422/485接口只能一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接4.2.3 Modbus驱动的下载当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载需要注意的是,在下载驱动时〔可以在无Dongle情况下下载,需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示图10 下载Dongle时,需要CPU停机图11 从站驱动下载后结果4.2.4 CP341做Modbus从站的编程从Step7 软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名"zXX21_05_PtP_Com_MODSL"的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。

图12 Modbus Slave 例程打开路径OB1中调用FB80编程如下：图13 FB80程序块调用CP卡初始化正常后,CP_START,CP_START_FM和CP_START_OK为1信号,否则CP_START_ERROR为1,同时可以从ERROR_NR察看错误信息,也可以在硬件组态中后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息,错误信息对照和处理方式可以参考《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册FB80的各参数含义如下LADDR硬件组态中CP341的起始逻辑地址,本例中为256START_TIMER初始化超时定时器,本例中为T120START_TIME初始化定时器时间,本例中为5SOB_MASKI/O访问错误屏蔽位,本例中为True〔I/O访问错误已屏蔽CP_STARTFB初始化使能位,本例中为M0.0CP_START_FMCP_START 初始化的上升沿位,本例中为M0.1CP_NDR从CP卡写操作位,本例中为m0.2CP_START_OK初始化完成且无错误,本例中为M0.3CP_START_ERROR初始化完成,但有错误,本例中为M0.4ERROR_NR错误号,本例中为MW2ERROR_INFO错误信息,本例中为MW4表55. 通讯测试Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的,在传输的过程中主站是主动方,即主站发送数据请求报文到从站,从站返回响应报文。

Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的,以下对现场常用的功能码进行分类测试,关于功能码的详细信息请参考手册5.1 FC01/05/15功能码CP341从站的通讯区域配置图14 FC01/05/15 参数组态界面FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,可以读写操作,用户地址区为0xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始如上图,左边为信息传递地址〔地址区不能冲突,右边对应的是S7-300的数据区例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008,对应S7-300的M10.0 ~ M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯S7-200主站程序调用图15 功能码FC01使用S7-200主站,用功能码FC01读取从站8点数字量输出,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下图16 FC01功能码数据交换5.2 FC02功能码CP341从站的通讯区域配置图17 FC02 参数组态界面FC02对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,只读操作,用户地址区为1xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始,如上图,左边为信息传递地址〔地址区不能冲突,右边对应的是S7-300的数据区。

例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008,对应S7-300的M20.0 ~ M20.7,并且以此为例说明FC02功能码的通讯S7-200主站程序调用图18 功能码FC02使用S7-200主站,用功能码FC02读取从站8点数字量输入,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下图19 FC02功能码数据交换5.3 FC03/06/16 功能码CP341从站的通讯区域配置图20 FC03/06/16参数组态界面FC03/06/16 对应的数据区为寄存器,数据的传递以字为单位,可以读写操作,用户地址区为4xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区例如用户地址区为40001 ~ 40004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6,并且以此为例说明FC03功能码的通讯S7-200主站程序调用图21功能码FC03使用S7-200主站,用功能码FC03读取从站4个字寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。

图22 FC03功能码数据交换5.4 FC04 功能码CP341从站的通讯区域配置图23 FC04参数组态界面FC04对应的数据区为寄存器输入,数据的传递也以字为单位,只读操作,用户地址区3xxxx,Modbus地址在信息传送中从0开始如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区例如用户地址区为30001 ~ 30004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6,并且以此为例说明FC04功能码的通讯S7-200主站程序调用图24功能码FC04使用S7-200主站,用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下图25 FC04功能码数据交换5.5 Limits 栏图26 Limits 参数组态界面对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关S7-300存储区,即使用这些功能码时,S7-300存储区需要在设定的最小和最大的范围之间,如果访问的区域超出这个范围,则访问会被拒绝,同时输出报错误信息6. 总结本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了Modbus RTU通讯,关于通讯的组态设置,编程以及常用功能码的使用,其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表。