Modbus TCP是标准的网络通信协议,通过CPU上PN接口进行TCP/IP通信,不需要额外的通信硬件模块,Modbus TCP使用开放式用户通信连接作为Modbus通信路径,所支持的混合客户机和服务器连接数最大为CPU所允许的最大开放式用户通信连接数8个。
软件 STEP7 V11 SP1版本开始,S7-1200CPU 从Firmware V1.0.2开始,不再需要安装Modbus TCP的库文件,可以直接调用Modbus TCP的库指令“MB_CLIENT”和“MB_SERVER”使用实现Modbus TCP通信功能,如图1所示。
图1. Modbus TCP的库指令
“MB_SERVER”指令将处理Modbus TCP客户机的连接请求、接收Modbus功能的请求并发送响应。
1.调用MB_SERVER通信指令,进入 “Program blocks” > “OB1” 主程序中调用,设置连接ID、IP端口等参数,如下图2所示。
图2.调用MB_SERVER通信指令
功能块参数意义如下表5.
管脚 | 说明 |
DISCONNECT | “MB_SERVER”指令建立与客户机的被动连接:0-建立与指定IP地址和端口号的通讯连接,默认为0;1-断开通讯连接,在终止连接的过程中,不执行任何其他功能; |
CONNECT_ID | 连接的ID号:每个连接只有一个唯一的ID号; |
IP_PORT IP | 端口号将定义Modbus 客户机连接请求中要监控的IP端口号,默认值:502; |
HB_HOLD_REG | 指向“MB_SERVER”指令的Modbus保持寄存器的指针:保持寄存器可以是全局DB块或M区,如果是DB块则需要定义为“标准与S7- 300/400兼容”的类型,如图3所示,保持寄存器包含Modbus客户机可通过Modbus功能 FC03(读取)、FC06(写入)和FC16(读取)访问的值; |
NDR | 新数据就绪:0-没有新数据;1-从Modbus客户机写入新数据; |
DR | 数据读取:0-没有读取数据;1-从Modbus客户机读取数据; |
ERROR | 错误位:0-无错误;1-出现错误,错误原因查看STATUS; |
STATUS | 错误代码; |
表1. 功能块“MB_SERVER”参数
2.MB_DATA_PTR数据块的新建
通过“Program blocks”>“Add new block”,选择“Data block”创建 DB 块,选择“标准与S7- 300/400兼容” ,点击“OK”键,定义数据区为100个字的数组,如图3所示。
图3.新建MB_DATA_PTR数据块
3.Modbus地址的对应关系
“MB_SERVER”指令允许到达的Modbus功能(FC01、FC02、FC04、FC05、FC15)直接读取和写入访问S7-1200CPU的过程映像输入/输出区(数据类型:BOOL和WORD),通过Modbus功能代码(FC03、FC06和FC16)将到达的Modbus消息写入Modbus保持寄存器或从寄存器中读取(可通过MB_SERVER指令的参数“MB_HOLD_REG”指定保持寄存器),保持寄存器的大小(MB_HOLD_REG参数)必须大于1个字节,详细参考表2.。
Modbus功能 | S7-1200 | ||||
代码 | 功能 | 数据区 | 地址空间 | 数据区 | CPU地址 |
FC01 | 读取:位 | Output | 00001到08192 | 过程映像输出 | Q0.0到Q1023.7 |
FC02 | 读取:位 | Input | 10001到18192 | 过程映像输入 | I0.0到I1023.7 |
FC04 | 读取:字 | Input | 30001到30512 | 过程映像输入 | IW0到IW1022 |
FC05 | 写入:位 | Output | 00001到08192 | 过程映像输出 | Q0.0到Q1023.7 |
FC15 | 写多入:位 | Output | 00001到08192 | 过程映像输出 | Q0.0到Q1023.7 |
表2.Modbus地址的对应关系
4.客户机端 Modscan32 软件设置
注意:客户机采用Modscan32软件测试,Modscan32 做 Modbus TCP Client 测试软件,是第三方软件,可以从 internet 网络上下载。
将测试电脑的IP地址设置成192.168.0.210,打开Modscan32 软件,在Modscan32的“Setup->Data Definition”中设置功能码、起始地址、长度等,如图4所示。
图4.设置“Data Definition”参数
在“Connection->connect...”中打开连接属性对话框,选择“Remote modbus TCP Server”,设置服务器的IP地址,端口号,如图5所示。
图5.设置连接属性
注意:用Modsscan32做客户机不需要考虑Device ID和服务器一致的情况,服务器自动响应客户机的Device ID。
5.通讯测试
S7-1200作服务器,客户机Modscan32用FC03功能码读取服务器的两个字,设置客户机和服务器的功能、起始地址、端口等参数相对应,具体设置如图5~6所示,
图6.S7-1200作服务器
通讯结果如下图7所示,Modscan32从服务器读到数据10,20到客户机的DB4.DBW0和DB4.DBW2区域。
图7.FC03通讯结果
用功能FC15向服务器的Q0.0~Q0.7写8位数据,设置连接参数,Modscan32设置结果如下图8所示。
图8.使用FC15通讯,设置Modscan32
测试结果,服务器侧直接对应过程映像输出区,00001~00008对应Q0.0~Q0.7,如下图9所示。
图9. 使用FC15通讯测试结果
6.HR_Start_Offset背景参数
HR_Start_Offset是类型为字,用于指定Modbus保持寄存器的起始地址,存储在MB_SERVER背景数据块中,默认值是0,可以通过编程将值写入HR_Start_Offset。以上面FC03功能读2个字为例,将HR_Start_Offset的偏移量设置成2,其他参数不修改,HR_Start_Offset偏移前后地址对应关系如下表7,编程调用和结果如图10~11所示。
HR_Start_Offset | 地址 | 数据1 | 数据2 |
0 | Modbus 地址(字) | 40001 | 40002 |
S7-1200地址 | DB4.DBW0 | DB4.DBW2 | |
2 | Modbus 地址(字) | 40003 | 40004 |
S7-1200地址 | DB4.DBW0 | DB4.DBW2 |
表3. HR_Start_Offset偏移前后地址对应关系
编程调用如下图10所示
图10.HR_Start_Offset的偏移量设置
通讯结果如下图11所示
图11. 通讯结果
7.MB_SERVER参数STATUS的查询参考下面列表4.
STATUS(W#16#) | 发送到Modbus客户端的响应代码(B#16#) | 错误说明 |
7001 | MB_SERVER 正在等待Modbus客户机连接到指定的TCP端口,仅在第一次执行连接或断开操作时才报告此代码 | |
7002 | MB_SERVER 正在等待Modbus客户机连接到指定的TCP端口,等待连接或断开操作完成时,将针对任何后续执行报告此代码 | |
7003 | 断开操作已成功完成(仅在一个PLC扫描周期内有效) | |
8187 | 参数MB_HOLD_REG中的指针无效,数据区过小 | |
818C | 参数MB_HOLD_REG指向优化的区域(必须为“标准与S7- 300/400兼容”的DB或M区)或因执行超时出错(55秒) | |
8381 | 01 | 不支持此功能代码 |
8382 | 03 | 数据长度错误 |
8383 | 02 | 数据地址错误或访问了保持寄存器(MB_HOLD_REG参数)地址以外的区域 |
8384 | 03 | 数据值错误 |
8385 | 03 | 不支持此数据诊断代码值(功能FC08) |
表4.MB_SERVER参数STATUS
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