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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：
① CPU1215C DC/DC/DC (訂貨號(hào)： 6ES7 215-1AG31-0XB0)
② CM1241 RS485 (訂貨號(hào)：6ES7 241-1CH30-0XB0)
③ PS 307電源（訂貨號(hào)：6ES7307-1KA02-0AA0） 
④ PC(帶以太網(wǎng)卡） 
⑤ TP以太網(wǎng)電纜

軟件：
① STEP 7 Professional V11 SP2 UPD4+HSP
② 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(gè)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(gè)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(diǎn)到點(diǎn)”→“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(lái)，在“設(shè)備視圖”中用鼠標(biāo)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(yàn)=無(wú)奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位=8位字符，停止位=1，其它保持默認(rèn)設(shè)置為例。

圖2 RS485 端口設(shè)置

最后在“硬件標(biāo)識(shí)符”里確認(rèn)一下硬件標(biāo)識(shí)符為271，如下圖3所示：

圖3 硬件標(biāo)識(shí)符

2.添加啟動(dòng)OB

在項(xiàng)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(dòng)OB 100，如下圖4所示：

圖4 添加啟動(dòng)OB

3.調(diào)用MB_COMM_LOAD指令

為使端口一啟動(dòng)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(shí)會(huì)自動(dòng)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(diǎn)擊“確認(rèn)”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(dòng)時(shí)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：

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(guò)“程序塊”→ “添加新塊”，選擇“數(shù)據(jù)塊（DB）”創(chuàng)建 DB 塊，選擇“標(biāo)準(zhǔn)與S7- 300/400兼容” ，點(diǎn)擊“確認(rèn)”鍵。在DB中創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型為5個(gè)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(wèn)類型必須是標(biāo)準(zhǔn)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(shí)會(huì)自動(dòng)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(diǎn)擊“確認(rèn)”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(gè)字，接收的數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)DB3.DBW0開始區(qū)域?yàn)槔�。設(shè)置如下所示：MB_ADDR=2，MODE=0，DATA_ADDR=40001，DATA_LEN=5。

地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表2所示：

表2 Modbus地址對(duì)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：

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：

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(cè)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(yàn)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(zhǎng)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(duì)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ModSim

7. Modbus RTU測(cè)試結(jié)果

在STEP 7 Professional V11 UPD4軟件中打開該項(xiàng)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(cè)試結(jié)果

S7-1200 Modbus RTU通信模式的多地址或多站點(diǎn)輪詢

多個(gè)CM 1241 RS485 通訊模塊之間可以使用 PROFIBUS 電纜相互連接。可以將 1 個(gè)主站和最多 31 個(gè) MODBUS 從站使用 PROFIBUS 電纜連接組網(wǎng)。

S7-1200 Modbus RTU輪詢需要通過(guò)上一條”MB_MASTER“指令輸出位“Done“=1來(lái)觸發(fā)下一條“MB_MASTER“指令。具體說(shuō)明及編程思路請(qǐng)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？

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/47756141

MB_COMM_LOAD和MB_MASTER指令STATUS錯(cuò)誤代碼

表5 MB_COMM_LOAD指令STATUS錯(cuò)誤代碼

表6 MB_MASTER指令STATUS錯(cuò)誤代碼（指令的通信和組態(tài)錯(cuò)誤消息）

表7 MB_MASTER指令STATUS錯(cuò)誤代碼（Modbus 協(xié)議的錯(cuò)誤消息）

常問(wèn)問(wèn)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(lái)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(cuò)誤代碼。具體錯(cuò)誤原因可查看“MB_COMM_LOAD指令STATUS錯(cuò)誤代碼”表。

執(zhí)行“MB_MASTER”指令，總是顯示輸出位“Busy”=1，為什么？

因?yàn)槎丝谡τ谔幚韨魉驼?qǐng)求。出現(xiàn)該錯(cuò)誤時(shí)請(qǐng)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(gè)“MB_MASTER”指令在執(zhí)行。

通過(guò)執(zhí)行“MB_MASTER”指令無(wú)法寫入或讀取Modbus RTU叢站地址的數(shù)據(jù)，但程序中監(jiān)視“MB_MASTER”指令錯(cuò)誤位“Error”=0，錯(cuò)誤代碼“STATUS”=16#0，為什么？

“MB_MASTER”指令上一請(qǐng)求因錯(cuò)誤而終止后，ERROR 位將保持為 TRUE 一個(gè)掃描周期時(shí)間，并且 STATUS 參數(shù)中的錯(cuò)誤代碼值僅在 ERROR =TRUE 的一個(gè)掃描周期內(nèi)有效，因此無(wú)法通過(guò)程序或監(jiān)控表查看到�？刹捎萌缦滤镜木幊谭绞綄RROR 和 STATUS 參數(shù)讀出。

S7-1200 作為Modbus RTU 主站，如何對(duì)Modbus RTU從站進(jìn)行0-65535擴(kuò)展尋址？

通常，“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”默認(rèn)為0，可以對(duì)Modbus RTU從站地址0-247進(jìn)行訪問(wèn)。

將“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”設(shè)置為1，才能對(duì)Modbus RTU從站進(jìn)行0-65535擴(kuò)展尋址�？砂凑杖缦虏襟E設(shè)置“EXTENDED_ADDRESSING”：

首先找到“系統(tǒng)塊”→“程序資源”，雙擊“MB_MASTER_DB”，在“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中查看“EXTENDED_ADDRESSING”。

在“監(jiān)控表”內(nèi)輸入“MB_MASTER_DB.EXTENDED_ADDRESSING”,將該位置1。

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