工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù) 課件 項目四 Modbus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組建

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù)項目四Modbus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組建12任務(wù)4.1Modbus現(xiàn)場總線的概念任務(wù)4.2ModbusRTU通信

3任務(wù)4.3S7-200系列PLC之間的ModbusRTU通信一、Modbus現(xiàn)場總線的產(chǎn)生1979年Modicon公司(現(xiàn)Schneider的一部分)提出的ModbusModbus最初作為工業(yè)串行鏈路的標準1997年Schneider電氣在TCP/IP上實現(xiàn)Modbus協(xié)議2004年Modbus作為我國國家標準二、Modbus現(xiàn)場總線運行原理Modbus主從協(xié)議一個主站1～247個從站響應(yīng)請求通訊僅能由主站初始化二、Modbus現(xiàn)場總線運行原理從站的響應(yīng)消息功能代碼設(shè)備地址錯誤檢測數(shù)據(jù)段主站的查詢消息設(shè)備地址功能代碼錯誤檢測數(shù)據(jù)段查詢和響應(yīng)過程二、Modbus現(xiàn)場總線運行原理主站的查詢消息

查詢消息中的功能代碼告知被選中的從站要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從站要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從站讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告知從站的信息，從何種寄存器開始讀及要讀的寄存器的數(shù)量。錯誤檢測域為從站提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。二、Modbus現(xiàn)場總線運行原理從站的響應(yīng)消息

如果從站產(chǎn)生正常的響應(yīng)，在響應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的響應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從站收集到的數(shù)據(jù)，像寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出響應(yīng)消息是錯誤的。同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主站確認消息的內(nèi)容是否可用。三、Modbus傳輸模式Modbus系統(tǒng)中有兩種傳輸模式可選擇，即RTU（遠程終端單元）模式和ASCII（美國標準信息交換代碼）模式。這兩種模式只是信息編碼不同，RTU模式采用二進制表示數(shù)據(jù)，而ASCII模式使用的字符是RTU模式的兩倍，即在相同傳輸速率下，RTU模式比ASCII模式傳輸效率要提高一倍。在一個Modbus通信系統(tǒng)中只能選擇一種模式：不允許兩種模式混合使用。ModbusRTU是一種較為理想的通信協(xié)議，也得到廣泛應(yīng)用，常見的通信速率為9600bit／s和19200bit／s。項目四Modbus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組建12任務(wù)4.1Modbus現(xiàn)場總線的概念任務(wù)4.2ModbusRTU通信

3任務(wù)4.3S7-200系列PLC之間的ModbusRTU通信一、ModbusRTU通信格式為了與從站進行通信，主站會發(fā)送1段包含設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)段、錯誤檢查的信息。RTU信息幀報文格式起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC校驗結(jié)束符T1-T2-T3-T48bit8bitn個8bit16bitT1-T2-T3-T4一、ModbusRTU通信格式設(shè)備地址

信息幀的第1個字節(jié)是設(shè)備地址，允許從站地址是0～247（十進制）。單個從站地址范圍是1～247。主站通過將從站的地址放入信息幀中的地址域來選通從站。當從站發(fā)出響應(yīng)消息時，它把自己的地址放入響應(yīng)的地址域中，以使主站知道是哪一個設(shè)備做出的響應(yīng)。地址0是用作廣播地址，以使所有的從站都能識別。一、ModbusRTU通信格式功能代碼

功能代碼是通信傳送的第2個字節(jié)，定義了從站應(yīng)該執(zhí)行的命令，如讀取數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、報告狀態(tài)等。主站請求發(fā)送，通過功能代碼告訴從站執(zhí)行什么動作；作為從站響應(yīng)，從站發(fā)送的功能代碼與從主站得到的代碼一樣，并表明從站已響應(yīng)主機進行操作。一、ModbusRTU通信格式數(shù)據(jù)段

對應(yīng)不同的功能代碼，數(shù)據(jù)段的內(nèi)容會有所不同。數(shù)據(jù)段包含需要從站執(zhí)行的動作或由從站采集的返送信息，這些信息可以是數(shù)值、參考地址等。對于不同的從站，地址和數(shù)據(jù)信息都不相同。例如，功能代碼03告訴從站讀取寄存器的值，則數(shù)據(jù)段必須包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。一、ModbusRTU通信格式CRC校驗循環(huán)冗余校驗碼（CRC）是包含兩個字節(jié)的錯誤檢測碼，由傳輸設(shè)備計算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計算收到消息的CRC，并與接收到的CRC域中的值進行比較，如果兩值不同，表明有錯誤。二、功能代碼功能代碼作用數(shù)據(jù)類型01讀開關(guān)量輸出狀態(tài)位02讀開關(guān)量輸入狀態(tài)位03讀取保持寄存器整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型04讀輸入寄存器整型、狀態(tài)字、浮點型05寫單個線圈位06寫單個寄存器整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型07讀異常狀態(tài)--08回送診斷校驗重復(fù)回送信息15寫多個線圈位16寫多個寄存器整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型XX根據(jù)設(shè)備不同，最多可以有255個功能代碼二、功能代碼1.功能碼01:用于讀取開關(guān)量的輸出狀態(tài)。例如，主站要讀取地址為2的從站DO10～DO11開關(guān)量的輸出狀態(tài)。主站的命令信息從站的命令信息主機發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備注從站地址102發(fā)送至地址為02的從站功能代碼101讀開關(guān)量的輸出狀態(tài)起始位地址20010起始地址為0010讀數(shù)據(jù)長度20002讀取2路繼電器的輸出狀態(tài)位CRC碼2BDCB由主站計算得到CRC碼主機發(fā)送字節(jié)數(shù)返回的信息備注從站地址102來自從站02功能代碼101讀開關(guān)量的輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)長度101被讀取的位繼電器的數(shù)目:當讀取繼電器的數(shù)目不足1Byte時，以1Byte計算。數(shù)據(jù)內(nèi)容10202H表示DO11為ON狀態(tài),DO10為OFF狀態(tài)。(02H=00000010B)CRC碼2D049由從站計算得到CRC碼二、功能代碼2.功能碼02:用于讀取開關(guān)量的輸入狀態(tài)。例如，主站要讀取地址為1的從站開關(guān)量DI1～DI4的輸入狀態(tài)。主站的命令信息從站的命令信息主機發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備注從站地址101發(fā)送至地址為01的從站功能代碼102讀開關(guān)量的輸入狀態(tài)起始位地址20001起始地址為0001讀數(shù)據(jù)長度20004讀取4路開關(guān)量的輸入狀態(tài)位CRC碼279C9由主機計算得到CRC碼從機響應(yīng)字節(jié)數(shù)返回的信息備注從站地址101來自從站01功能代碼102讀開關(guān)量的輸入狀態(tài)數(shù)據(jù)長度1011個字節(jié)（8bit）數(shù)據(jù)內(nèi)容10BDI寄存器內(nèi)容，0BH=00001011B表示DI4、DI2、DI1為ON狀態(tài)，DI3為OFF狀態(tài)CRC碼2E04F由從站計算得到CRC碼二、功能代碼3.功能碼03:讀多路寄存器輸入例如，主站要讀取1號從機的起始地址為0116的3個寄存器數(shù)據(jù)值主站的命令信息從站的命令信息主機發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送的信息備注從站地址101發(fā)送至地址為01的從站功能碼103讀取寄存器起始地址20116起始地址為0116數(shù)據(jù)長度60003讀取3個寄存器（共6個字節(jié)）CRC碼2E5F3由主機計算得到CRC碼從機響應(yīng)字節(jié)數(shù)返回的信息備注從站地址101來自從站01功能碼103讀取寄存器讀取字節(jié)數(shù)1063個寄存器共6個字節(jié)寄存器數(shù)據(jù)121784地址為0116內(nèi)存的內(nèi)容寄存器數(shù)據(jù)221780地址為0117內(nèi)存的內(nèi)容寄存器數(shù)據(jù)32178A地址為0118內(nèi)存的內(nèi)容CRC碼25847由從機計算器得到CRC碼二、功能代碼4.功能碼06:將數(shù)值寫入單路寄存器中。例如，主站要把數(shù)據(jù)07D0保存到1號從機地址為002C的寄存器中。主站的命令信息主機發(fā)送字節(jié)數(shù)發(fā)送信息備注從站地址101發(fā)送地址為01的從機功能碼106寫單路寄存器起始地址2002C要寫入的寄存器地址寫入數(shù)據(jù)207D0對應(yīng)的新數(shù)據(jù)CRC碼24BAF由主機計算得到的CRC碼項目四Modbus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組建12任務(wù)4.1Modbus現(xiàn)場總線的概念任務(wù)4.2ModbusRTU通信

3任務(wù)4.3S7-200系列PLC之間的ModbusRTU通信

一、Modbus協(xié)議的安裝指令庫中有針對端口0和端口1的主站指令庫ModbusMasterPort0和ModbusMasterPort1，也有針對端口0的從站指令庫ModbusSlavePort0，故可利用指令庫實現(xiàn)200PLC端口0的ModbusRTU主／從站通信。二、Modbus地址1．主站尋址

Modbus主站指令根據(jù)地址分類以完成相應(yīng)的功能，并發(fā)送至從站設(shè)備。Modbus主站指令支持下列Modbus地址?！?0001～09999：離散輸出（線圈）?！?0001～19999：離散輸入（觸點）?！?0001～39999：輸入寄存器（通常是模擬量輸入）?！?0001～49999：保持寄存器。

2．從站地址

Modbus從站指令支持的通信內(nèi)容及相應(yīng)地址如下?！?0001～00128：實際輸出，對應(yīng)于Q0.0～Q15．7?！?0001～10128：實際輸入，對應(yīng)于I0.0～I15．7。●30001～30032：模擬輸入寄存器，對應(yīng)于AIW0～AIW62，注意地址為偶數(shù)。●40001～4xxxx：保持寄存器，對應(yīng)于Ⅴ區(qū)。二、Modbus地址Modbus地址與從站PLC地址的對應(yīng)關(guān)系三、Modbus通信的建立

Modbus通信在兩個S7-200PLC的Port0通信口之間進行。通過Profibus電纜連接，實現(xiàn)兩臺PLC的Modbus通信傳輸。1.主站側(cè)MBUS-CTRL指令用于初始化主站通信，可初始化、監(jiān)視或禁用Modbus通信。三、Modbus通信的建立2.主站側(cè)MB∪S＿MSG指令用于啟動對Modbus從站的請求并處理應(yīng)答。三、Modbus通信的建立2.主站側(cè)MB∪S＿MSG指令用于啟動對Modbus從站的請求并處理應(yīng)答。三、Modbus通信的建立3.從站側(cè)MBUS-INIT指令用于啟用和初始化或禁止Modbus通信。三、Modbus通信的建立3.從站側(cè)MBUS-INIT指令用于啟用和初始化或禁止Modbus通信。三、Modbus通信的建立4.從站側(cè)MBUS-SLAVE指令用于為Modbus主設(shè)備發(fā)出請求服務(wù)。三、Modbus通信的建立兩臺S7-200PLC進行Modbus通信，其中一臺作為主站，另一臺作為Modbus從站，當主站I0.1為ON時，主站給從站發(fā)送信息，并使從站的輸出Q0.0-Q0.7隨主站的&VB1000的值變化。四、Modbus通信應(yīng)用舉例主站參考程序從站參考程序四、Modbus通信應(yīng)用舉例操作要點

1.必須保證主站與從站的“Baud”和“Parity”的參數(shù)一致，而且“MBUS＿MSG”指令中的“Slave”參數(shù)要與“MBUS＿INIT”中的“Addr”參數(shù)