S7-1500系统内使用ET200S 1SI模块实现Modbus主站通信

1 硬件列表

表1 实验所需硬件列表

设备名称	设备型号
CPU 1518-4PN/DP	6ES7 518-4AP00-0AB0
S7-1500 存储卡	6ES7 954-8LF03-0AA0
ET200S 接口模块	6ES7 151-3AA23-0AB0
ET200S PM-E电源模块	6ES7 138-4CA01-0AA0
ET200S 1SI串口模块	6ES7 138-4DF11-0AB0
功率模块的终端模块	6ES7 193-4CC20-0AA0
1 SI模块的终端模块	6ES7 193-4CA40-0AA0

2 组态和配置

1、打开软件TIA PORTAL STEP7 V16，点击项目->新建...创建一新项目，项目名称为S7-1500_ET200S_ModbusMaster。

图1 新建项目

2、用鼠标点击“添加新设备”，选择SIMATIC S7-1500->CPU->CPU 1518-4 PN/DP->6ES7 518-4AP00-0AB0。

图2 添加站点CPU 1518-4PN/DP

3、双击“设备组态”进入设备视图。双击以太网接口，进入以太网接口属性界面，新建一个子网“PN/IE_1”,并分配IP地址。

图3 组态硬件

4、点击菜单栏"在线"->"硬件检测"->"网络中的PROFINET设备"，在线检测所连接的ET200S站点，如图4所示。

图4 在线检测ET200S站

在弹出的"PROFINET 设备的硬件检测"窗口内勾选搜索到的ET200S站点，并点击添加设备。

图5 添加ET200S站

5、设备添加成功后，在"网络视图"内，可以看到新添加的ET200S站。另外，用户也可以从选件目录中找到正确的ET200S接口模块型号，将它拖拽到网络视图中，添加模块时需要注意组态的模块版本应与实际一致。

图6 添加ET200S站法二

6、点击ET200S站左侧“未分配”，选择IO控制器“PLC_1.PROFINET接口_1”，为ET200S分配好IO控制器。

图7 Profinet网络配置

同时为ET200S的以太网接口分配好IP地址，注：此时给ET200S分配了一个设备名称为"im151-3pn"（该名称不唯一，以实际项目为准），确保离线和在线的设备名称一致。

下面介绍如何修改设备名称。如需离线修改该设备名称，可以进入ET200S模块的属性-〉以太网地址。

图8 离线修改ET200S的设备名称

下面介绍如何在线分配IO设备名称。如ET200S的实际设备名称与组态设置的不一致，也可以在线修改。右击网络“PN/IE_1”，点击“分配设备名称”，在线修改ET200S的设备名称。

图9 分配设备名称

确保ET200S的设备名称的状态是“确定”，如果出现不一致的情况，选择问题站点后点击“分配名称”，确保该站点最后的状态是“确定”，如下图所示。

图10 确认ET200S设备名称在线与离线一致

7、双击“im151-3pn”，进入ET200S组态界面，（自动检测已经将电源模块PM-E和ET200S 1SI串口模块组态到1、2槽；手动组态时需要用户手动从选件目录中拖拽添加），双击1SI_1串口通信模块，进入属性框，协议选择"Modbus Master"，波特率为9600，地址区为32字节。

图11 1SI_1选择协议

8、点击“报文”，进行报文设置，停止位：1，奇偶校验：无。

图12 报文设置

9、点击“接口”，接口选择“半双工（RS-485两线制模式）”，接收线路初始状态选择“信号R(A)0V/信号R(B)5V”。

图13 接口设置

3 编写通信程序

1、双击"添加新块"，创建发送数据块DB10和接收数据块DB11，发送数据块的名称为Send，接收数据块的名称为Rev；如下图所示，发送数据块中新建几个变量，从站地址为2，功能码为3，起始地址为0，读4个寄存器数据，具体功能码3 的使用参见手册"Simatic ET200S 串行接口模块" 3.5章节的说明。

图14 新建发送数据块

如下图所示，接收数据块中新建1个数据类型Array的变量，数组元素的数据类型为Word，数量为101。

图15 新建接收数据块

1.注意以上两个DB块，右键其属性对话框，一定要确保"优化的块访问"参数未勾选。

2、进入主程序OB1，从通信->通信处理器->ET200S串行接口，调用发送功能块S_SEND和接收功能块S_RCV。S_END的背景数据块为DB3，S_RCV的背景数据块为DB4。

图16 调用发送接收功能块

1SI串口模块的发送与接收功能块的参数设置见以下表格。

表2 发送功能块S_SEND 参数表

 

管脚	解释描述
REQ	发送数据触发位，上升沿触发，本例中为M10.5（M10.5为1Hz的时钟脉冲，具体设置见图17）。
R	取消通讯，本例中不用。
LADDR	模块的硬件标识符，本例中为264，具体查找方法见常见问题2。
DB_NO	发送数据块号，本例中为10（DB10）。
DBB_NO	发送数据的起始地址，本例中为0（DB10.DBB0）。
LEN	发送数据的长度，本例中为MW2，本例中MW2赋值为6。
COM_RST	如果为1，重新启动FB，本例中为M0.2。
DONE	发送完成位，发送完成且没有错误时为TRUE。
ERROR	错误位，为TRUE说明有错误。
STATUS	状态字，标识错误代码，查看ET200S串行模块手册获得相应的说明。

 

表3 接收功能块S_RCV 参数表

 

管脚	解释描述
EN_R	使能接收位，本例中为M1.0，常闭点， 始终保持接收状态。
R	取消通讯，本例中不用。
LADDR	模块的硬件标识符，本例中为264，具体查找方法见常见问题2。
DB_NO	接收数据块号，本例中为11（DB11）。
DBB_NO	接收数据的起始地址，本例中为0（DB11.DBB0）。
LEN	接收数据的长度，本例中为MW6，只显示一个扫描周期，即：只有在接收到数据的当前周期，此值不为0。
COM_RST	如果为1，重新启动FB，本例中为M1.2。
NDR	接收完成位，接收完成并没有错误为TRUE。
ERROR	错误位，为TRUE说明有错误。
STATUS	状态字，标识错误代码，查看ET200S串行模块手册获得相应的说明。

 

打开设备视图->CPU属性->系统和时钟存储器，可以设置M10.5的时钟脉冲，具体参考以下截图。

图17 CPU时钟存储器设置

4 设备连接

以RS485的方式接线为例说明，ET200S 1SI 模块按照RS485的接线方式连接到电脑的USB口，连接示意图如下。

图18 硬件结构和接线示意图

5 通信测试

前面使用 TIA Step7 软件已经将通信ET200S的通信工作做完，下面进行通信测试。这里使用串口通讯测试软件ModSim32软件来测试ET200S和计算机的通信，步骤如下：

1、双击ModSim32软件图标，新建项目，点击Port1，进入端口1做设置，本例计算机只有一个端口，所以就对端口1做设置，如果计算机有多个端口，要注意所选端口。

图19 测试软件新建测试项目

2、进入Port1设置界面，设置波特率、数据位、奇偶校验等参数，要和ET200S的参数相同。

图20 设置从站端口

3、点击"OK"，选择软件的03功能码界面，本例设置03功能码的10个数据，其中前4个数据分别设置成1—4。

图21 从站03功能码设置数据

4、1SI串口模块发送数据到SSCOM32。

(1).将硬件配置和程序下载到CPU1518-4PN/DP中

(2).设置需要发送的数据长度MW2=6（字节）

(3).将DB10中前6个字节以默认值设置，如图22所示

(4).当M10.5从FALSE置成TRUE时，1SI串口模块将发送请求数据

图22 ET200S的03功能码发送数据

5、M1.0为常闭点，程序下载完成，CPU运行后，就始终处于接收状态。在STEP7中打开接收数据块DB11监控接收到的数据，从站响应的2个寄存器数据被正确的接收。

图23 ET200S 1SI接收到的从站响应的结果

常见问题

1.为什么程序下载后，CPU突然不能正常启动，并报错“编程错误（OB启动事件）”和“FB97中的区域长度错误”？

如下图所示，CPU切换为STOP模式，报错“编程错误（OB启动事件）”和“FB97中的区域长度错误”。

图24 ET200S 调试软件发送数据1SI接收数据测试结果

可能的原因是：发送或者接收的数据块（例中DB10或者DB11）是优化的DB块，那么在执行发送或者接收操作时会报以上错误，并且CPU停机，所以务必注意该DB块的属性必须是非优化的,如图15。

2.为什么发送或者接收指令块报错"16#1E0E"？

可能的原因是：发送或者接收功能块的“LADDR”管脚设置错误，正确的应该设置该模块的硬件标识符，而不是模块的I/O起始地址，具体查找步骤参考下表。

表4 模块硬件标识符查找方法

 

方法一	方法二

 

审核编辑：汤梓红