s71200 modbus 通訊指令解析.docx

S7-1200作為Modbus RTU 主站S7-1200 支持Modbus RTU通信模式的模塊可作為Modbus RTU主站。以下以 CPU1215C DC/DC/DC和CM1241 RS485 模塊為例，介紹S7-1200 Modbus RTU 主站通信組態(tài)及編程步驟。硬件和軟件需求及所完成的通信任務(wù):硬件： CPU1215C DC/DC/DC (訂貨號： 6ES7 215-1AG31-0XB0) CM1241 RS485 (訂貨號：6ES7 241-1CH30-0XB0) PS 307電源（訂貨號：6ES7307-1KA02-0AA0） PC(帶以太網(wǎng)卡） TP以太網(wǎng)電纜軟件： STEP 7 Professional V11 SP2 UPD4+HSP ModSim(該軟件是第三方軟件，可以從 Internet 網(wǎng)絡(luò)下載)所完成的通信任務(wù)：將Modbus RTU從站ModSim中Modbus地址從40001開始的5個字中的數(shù)據(jù)，分別讀取到Modbus RTU主站CPU1215C 中地址從DB1.DBW0開始的5 個字中。1.組態(tài)Modbus RTU 通信模塊在硬件目錄里找到“通信模塊”“點到點”“CM1241(RS485)”，雙擊或拖拽此模塊至CPU左側(cè)即可，如下圖1所示：圖1 組態(tài)通信模塊接下來，在“設(shè)備視圖”中用鼠標選中CM1241(RS485)模塊，在“屬性”“端口組態(tài)”中配置此模塊硬件接口參數(shù)。如下圖2所示：以下以傳輸率=9.6Kbps，奇偶校驗=無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位=8位字符，停止位=1，其它保持默認設(shè)置為例。圖2 RS485 端口設(shè)置最后在“硬件標識符”里確認一下硬件標識符為271，如下圖3所示：圖3 硬件標識符2.添加啟動OB在項目樹下選擇“CPU1215C DC/DC/DC”“程序塊”“添加新塊”，在彈出的窗口中選擇“OB 組織塊” “Startup”，添加啟動OB 100，如下圖4所示：圖4 添加啟動OB3.調(diào)用MB_COMM_LOAD指令為使端口一啟動就被設(shè)置為Modbus RTU通信模式，可在OB 100中調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令。調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令時會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖5所示：圖5 調(diào)用MB_COMM_LOAD指令點擊“確認”為該指令創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊后，為各輸入/輸出引腳分配地址。尤其需注意MB_DB輸入引腳需指向“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊，如下圖6所示：注意：“MB_COMM_LOAD”指令輸入位“REQ”需使用上升沿觸發(fā)。由于OB 100只在S7-1200啟動時執(zhí)行一次，因此，此例中將“REQ”設(shè)為“TRUE”。圖6 MB_COMM_LOAD指令MB_COMM_LOAD指令參數(shù)意義如下表1所示：引腳說明EN使能端REQ在上升沿執(zhí)行該指令PORT通信端口的硬件標識符BAUD波特率選擇：3600，6000，12000，2400，4800，9600，19200，38400，57600，76800，115200 （注意：所有其它值均無效）PARITY奇偶檢驗選擇：0-無；1-奇校驗；2-偶校驗FLOW_CTRL流控制選擇：0-（默認值）無流控制RTS_ON_DLYRTS延時選擇：0-（默認值）RTS_OFF_DLYRTS關(guān)斷延時選擇：0-（默認值）RESP_TO響應(yīng)超時： 默認值 = 1000 ms。MB_MASTER 允許用于從站響應(yīng)的時間（以毫秒為單位）。MB_DB對 MB_MASTER 或 MB_SLAVE 指令所使用的背景數(shù)據(jù)塊。DONE完成位：指令執(zhí)行完成且未出錯置1ERROR錯誤位：0-未檢測到錯誤；1-檢測到錯誤。在參數(shù)STATUS中輸出錯誤代碼。STATUS端口組態(tài)錯誤代碼表1 MB_COMM_LOAD指令參數(shù)意義4.創(chuàng)建DATA_PTR數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)通過“程序塊” “添加新塊”，選擇“數(shù)據(jù)塊（DB）”創(chuàng)建 DB 塊，選擇“標準與S7- 300/400兼容” ，點擊“確認”鍵。在DB中創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型為5個字的數(shù)組，如下圖7所示：注意：DATA_PTR數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)使用的DB訪問類型必須是標準與S7- 300/400兼容。圖7 創(chuàng)建DATA_PTR 數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)5.調(diào)用MB_MASTER指令在OB1中調(diào)用“MB_MASTER”指令，調(diào)用該指令時會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖8所示：圖8 調(diào)用MB_MASTER指令點擊“確認”為該指令創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊后，并為各輸入/輸出引腳分配地址，如下圖9所示：注意：“MB_MASTER”指令的輸入位“REQ”必須使用上升沿觸發(fā)。以下以S7-1200作為Modbus RTU主站，用F03功能碼讀取Modbus RTU從站2，從Modbus地址40001開始的五個字，接收的數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)DB3.DBW0開始區(qū)域為例。設(shè)置如下所示：MB_ADDR=2，MODE=0，DATA_ADDR=40001，DATA_LEN=5。地址對應(yīng)關(guān)系如下表2所示：Modbus RTU主站CPU1215C 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址Modbus RTU從站Modbus地址DB3.DBW040001DB3.DBW240002DB3.DBW440003DB3.DBW640004DB3.DBW840005表2 Modbus地址對應(yīng)關(guān)系圖9 MB_MASTER指令MB_MASTER指令參數(shù)意義如下表3所示：引腳說明EN使能端REQ在上升沿執(zhí)行該指令，請求將數(shù)據(jù)發(fā)送或讀取到Modbus從站MB_ADDRModbus RTU從站地址。默認地址范圍：0至247；擴展地址范圍：0至65535。值0被保留用于將消息廣播到所有Modbus從站。MODE模式選擇：指定請求類型DATA_ADDR從站中的起始地址：指定Modbus從站中將供訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。DATA_LEN數(shù)據(jù)長度：指定要在該請求中訪問的位數(shù)或字數(shù)。DATA_PTR數(shù)據(jù)指針： 指向要寫入或讀取的數(shù)據(jù)的 M 或 DB 地址（DB訪問類型必須是標準與S7-300/400兼容）。DONE完成位：上一請求已完成且沒有出錯后，DONE 位將保持為 TRUE 一個掃描周期時間。BUSY0 無正在進行的 MB_MASTER 操作； 1 MB_MASTER 操作正在進行EEROR錯誤位： 上一請求因錯誤而終止后，ERROR 位將保持為 TRUE 一個掃描周期時間。 STATUS 參數(shù)中的錯誤代碼值僅在 ERROR =TRUE 的一個掃描周期內(nèi)有效。STATUS錯誤代碼表3 MB_MASTER指令參數(shù)意義關(guān)于MODE，DATA_ADDR，DATA_LEN可在下表4中查看：MB_MASTER Modbus功能Modbus地址參數(shù)地址類型Modbus數(shù)據(jù)長度參數(shù)Modbus功能模式0讀取00001到09999輸出位1到20000110001到19999輸入位1到20000230001到39999輸入寄存器1到1250440001到49999400001到465535（擴展）保持寄存器1到12503模式1寫入00001到09999輸出位1（單個位）0540001到49999400001到465535（擴展）保持寄存器1（單個字）0600001到09999輸出位2到19681540001到49999400001到465535（擴展）保持寄存器2到12316模式2有些Modbus從站不支持使用Modbus功能05H或06H寫入單個位或字。在這樣的情況下，可通過模式2強制使用Modbus功能15H或16H寫入單個位或字寫入00001到09999輸出位2到19681540001到49999400001到465535（擴展）保持寄存器1到12316模式11讀出從站的通信狀態(tài)字和事件計數(shù)器：狀態(tài)字指示指令的執(zhí)行狀態(tài)（0：未在執(zhí)行；0xFFFF：正在執(zhí)行）。 每次成功傳送一條消息時，事件計數(shù)器值將遞增。使用該功能時，忽略“MB_MASTER”指令的 DATA_ADDR 和 DATA_LEN 參數(shù)。模式80通過讀取錯誤代碼 (0x0000) 檢查從站狀態(tài)：每個請求1個字模式81通過診斷代碼 0x000A 復(fù)位從站的事件計數(shù)器：每個請求1個字表4 MB_MASTER Modbus功能表6. Modbus 從站軟件設(shè)置注意：Modbus RTU從站采用ModSim軟件測試，該軟件是第三方軟件，可以從 Internet 網(wǎng)絡(luò)下載。在打開的ModSim軟件中建立連接，并設(shè)置RTU模式的參數(shù)：波特率Baud=9600，數(shù)據(jù)位Data=8，停止位Stop=1，校驗Parity=NONE，如下圖10所示：圖10 建立ModSim連接選擇“File”“New”打開ModSim通信界面，設(shè)置Modbus RTU從站的地址Device Id=2，開始地址Address=0001，數(shù)據(jù)長度Length=5，Modbus數(shù)據(jù)類型功能碼03。分別雙擊各Modbus地址后的數(shù)據(jù)區(qū)，出現(xiàn)“Write Register對話框，在此寫入數(shù)據(jù)值，如下圖11所示：注意：Device Id設(shè)置必須與“MB_MASTER”指令中輸入引腳“MB_ADDR”設(shè)置的地址一致。圖11 設(shè)置ModSim7. Modbus RTU測試結(jié)果在STEP 7 Professional V11 UPD4軟件中打開該項目CPU1215C DC/DC/DC的“監(jiān)控表”，觸發(fā)“MB_MASER”指令的輸入位M10.0。Modbus RTU主站將ModSim從站地址40001中的數(shù)值11，40002中的數(shù)值12，40003中的數(shù)值13，40004中的數(shù)值14，40005中的數(shù)值15，分別讀取到了地址DB3.DBW0，DB3.DBW2，DB3.DBW4，DB3.DBW6，DB3.DBW8中，如下圖12所示：圖12 Modbus RTU測試結(jié)果S7-1200 Modbus RTU通信模式的多地址或多站點輪詢多個CM 1241 RS485 通訊模塊之間可以使用 PROFIBUS 電纜相互連接?？梢詫?1 個主站和最多 31 個 MODBUS 從站使用 PROFIBUS 電纜連接組網(wǎng)。S7-1200 Modbus RTU輪詢需要通過上一條”MB_MASTER“指令輸出位“Done“=1來觸發(fā)下一條“MB_MASTER“指令。具體說明及編程思路請參考以下鏈接：如何使用STEP 7(TIA Portal)V11為SIMATIC S7-1200建立Modbus RTU通訊？/CN/view/zh/47756141MB_COMM_LOAD和MB_MASTER指令STATUS錯誤代碼STATUS(W#16#)說明0000端口無錯誤8180端口ID值無效8181波特率值無效8182奇偶校驗值無效8183流控制值無效8184響應(yīng)超時值無效8185MB_DB參數(shù)不是MB_MASTER或MB_SLAVE的背景數(shù)據(jù)塊表5 MB_COMM_LOAD指令STATUS錯誤代碼STATUS(W#16#)說明0000無錯誤80C8從站超時。檢查波特率，奇偶校驗和從站的接線80D1接收方發(fā)出了暫停主動傳輸?shù)牧骺刂普埱蟛⒃谥付ǖ牡却龝r間內(nèi)未重新激活該傳輸。如果接收方在等待時間內(nèi)未檢測到 CTS，則在硬件流控制期間也會生成該錯誤。80D2由于沒有從 DCE 接收到 DSR 信號，傳送請求終止80E0接收緩沖區(qū)已滿，消息被終止80E1奇偶校驗錯誤，消息被終止80E2組幀錯誤，消息被終止80E3超時錯誤，消息被終止80E4指定長度超出總緩沖區(qū)大小，消息被終止8180無效端口ID值8186Modbus站地址無效8188對于廣播調(diào)用，參數(shù) MODE 的值無效。8189數(shù)據(jù)地址值無效818A數(shù)據(jù)長度值無效818B指向本地數(shù)據(jù)源/目標的指針無效818CDATA_PTR的指針無效：使用指向位存儲區(qū)或訪問類型為“標準 - 與 S7-300/400 兼容”的數(shù)據(jù)塊的指針。8200端口正忙于處理傳送請求表6 MB_MASTER指令STATUS錯誤代碼（指令的通信和組態(tài)錯誤消息）STATUS(W#16#)從站的響應(yīng)代碼說明8380-CRC錯誤838101不支持此功能碼838203數(shù)據(jù)長度錯誤838302數(shù)據(jù)地址錯誤或地址超出 DATA_PTR 的有效范圍838403數(shù)據(jù)值錯誤838503不支持此數(shù)據(jù)診斷代碼8386-響應(yīng)中的功能代碼與傳送中的功能代碼不匹配8387-響應(yīng)的從站錯誤8388-從站對寫請求的響應(yīng)不正確表7 MB_MASTER指令STATUS錯誤代碼（Modbus 協(xié)議的錯誤消息）常問問題：如何檢查S7-1200 通信模塊CM1241是否已被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式？可在程序或監(jiān)控表中查看“MB_COMM_LOAD”指令的輸出位“DONE”，“ERROR”以及“STATUS”狀態(tài)來判斷S7-1200 通信模塊CM1241是否已被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式。 如果該模塊被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式：“MB_COMM_LOAD”指令輸出位“DONE”=1，“ERROR”=0，輸出狀態(tài)字“STATUS”=0； 如果該模塊未被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式：“MB_COMM_LOAD”指令輸出位“DONE”=0，“ERROR”=1，輸出狀態(tài)字“STATUS”輸出錯誤代碼。具體錯誤原因可查看“MB_COMM_LOAD指令STATUS錯誤代碼”表。執(zhí)行“MB_MASTER”指令，總是顯示輸出位“Busy”=1，為什么？因為端口正忙于處理傳送請求。出現(xiàn)該錯誤時請檢查“MB_MASTER“指令輸入位”REQ“是否為上升沿觸發(fā)，或是否有其它的多個“MB_MASTER”指令在執(zhí)行。通過執(zhí)行“MB_MASTER