西门子plc的Modbus通讯精解

Modbus通讯标准协议可以通过各种传输方式传播，如RS-232C、RS-485、光纤、无线电等。Modbus具有两种串行传输模式，ASC2和RTU模式。支持Modbus协议的一般都支持RTU模式，通信双方（主站和从站）必须同时支持上述模式中的一种。一般都使用RTU模式。

Modbus是一种单主站的主/从通信模式，Modbus网络上只能有一个主站存在（注意和PPI协议的区别），主站在Modbus网络上没有地址，从站的地址范围为0-247，其中0为广播地址，从站的实际地址范围为1-247。

主站  

NO.1 初始化

使用MODBUS通讯协议，必须首先初始化程序，使用MBUS_CTRL可初始化、监视或禁用Modbus通讯，在使用MBUS_MSG指令之前，必须正确执行MBUS_CTRL指令。指令完成后立即设定'完成'位，才能继续执行下一条指令。在每次扫描且 EN输入打开时执行该指令。

MBUS_CTRL指令必须在每次扫描时(包括首次扫描)被调用，

        

Mode('模式')输入数值选择通讯协议。输入值1(可用SM0.0替代或者直接用数值1)将CPU端口分配给Modbus协议并启用该协议。输入值0将CPU端口分配给PPI系统协议并禁用Modbus协议。

Baud （波特率）一般选择9600。

Parity (奇偶校验) 参数被设为与Modbus从站奇偶校验相匹配。所有设置使用一个起始位和一个停止位。一般选择偶校验2.

Timeout('超时')参数设为等待来自从站应答的毫秒时间数。'超时'数值可以设置的范围为1毫秒到32767毫秒。典型值是1000毫秒(1秒)(一般都设定为1000)

。'超时'参数应该设置的足够大，以便从站有时间对所选的波特率作出应答。

'超时'参数用于确定Modbus从站是否对请求做出应答。'超时'值确定Modbus主设备在发送了请求的最后一个字符后，将要等待多长时间才会有应答的第一个字符。如果在'超时'规定的时间内至少收到应答的一个字符，Modbus主设备将从Modbus从站接收到整个应答。

Done(完成) MBUS_CTRL指令完成时，'完成'输出打开。

Error(错误) 输出包含执行该指令的结果。下表定义了在执行MBUS_CTRL指令时会产生的错误条件。指定一个字节来存放错误代码。

错误代码         说明

0       无错误

1       奇偶校验选择无效

2       波特率选择无效

3       超时选择无效

4       模式选择无效

初始化完成！

NO.2 启动Modbus协议

读操作

MBUS_MSG（端口0使用）指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。

当EN输入和'首次'输入打开时，BUS_MSG指令启动对Modbus从站的请求。发送请求、等待应答、并处理应答通常需要多次扫描。EN输入必须打开以启用请求的发送，并应该保持打开直到'完成'位（M10.1）被置位。

First(首次启动)，在有新请求要发送时才打开以进行一次扫描，通过一个边沿检测元素(例如上升沿)打开，这将导致请求被传送一次。

Slave(从站地址) 从站的地址，允许的范围是0到247，地址0是广播地址，只能用于写请求。不存在对地址0的广播请求的应答。从站的实际地址范围为1-247（从站的地址（Slave）在1-247范围内任选一个数即可，但需要和从站程序中的地址对应，否则通讯失败）。主站在Modbus网络上没有地址。

RW('读写') 指定是用来读取还是写入该消息。'读写'参数允许使用下列两个值。

0  读

1  写

Addr (地址) 是指向读取或写入的起始Modbus地址，'地址'的指定取值范围基于Modbus从站支持的地址。一般都取40001。

Count (计数) 指定在该请求中读取或写入的数据元素的数目，MBUS_MSG指令将读取或写入最大120个字或1920个位(240字节的数据)。'计数'的实际限值将取决于Modbus从站中的限制。

DataPtr(地址指针) 指向S7-200 CPU的V存储器中与读取或写入请求相关的数据的间接地址指针。DataPtr值作为间接地址指针传递到MBUS_MSG。例如，如果要写入Modbus从站的数据从S7-200 CPU中的地址VW200开始，则DataPtr的数值将会是&VB200 (VB200的地址)。指针必须始终是VB类型，即使它们指向字数据。

Done(完成位) 输出在发送请求和接收应答时关闭。'完成'输出在应答完成或MBUS_MSG指令因错误而中止时打开。完成信息存入辅助寄存器中（如M10.1）Error(错误) 输出仅当'完成'输出打开时有效，反馈错误代码，存入辅助位寄存器中（如MB6）MBUS_MSG。

错误代码         说明

0       无错误

1       应答时奇偶校验错误：仅当使用偶校验或奇校验时才会发生。传输被干扰，可能会收到不正确的数据。该错误通常是由电气故障(例如错误接线或者影响通讯的电噪声)引起的。

2       未使用

3       接收超时：在'超时'时间内，没有来自从站的应答。可能有以下一些原因：与从站的电气连接有问题、主设备和从站设置为不同的波特率/奇偶校验设置，以及错误的从站地址。

4       请求参数出错：一个或多个输入参数(从站、读写、地址或计数)被设置为非法值。检查文档中输入参数的允许值。

5       Modbus主设备未启用：在调用MBUS_MSG前，每次扫描时都调用MBUS_CTRL。

6       Modbus忙于处理另一个请求：一次只能激活一条MBUS_MSG指令。

7       应答时出错：收到的应答与请求不相关。这表示从站中出现了某些错误，或者错误的从站应答了请求。

8       应答时CRC错误：传输被干扰，可能会收到不正确的数据。该错误通常是由电气故障(例如错误接线或者影响通讯的电噪声)引起的。

101  从站不支持在该地址处所请求的功能：请参阅'使用Modbus主设备指令'帮助主题中的所需Modbus从站功能支持表。

102  从站不支持数据地址：'地址'加上'计数'所要求的地址范围超出了从站所允许的地址范围。

103  从站不支持数据类型：该'地址'类型不被从站支持。

104  从站故障

105  从站已接受消息但应答延迟：这是MBUS_MSG的错误，用户程序应在稍后重新发送请求。

106  从站忙，因此拒绝消息：可以再次尝试相同的请求，以获得应答。

107  从站因未知原因而拒绝消息。

108  从站存储器奇偶校验错误：从站中有错误。

低位编号的错误代码(1到8)是由MBUS_MSG指令检测到的错误。这些错误代码通常指示与MBUS_MSG指令的输入参数有关的问题，或接收来自从站的应答时出现的问题。奇偶校验和CRC错误指示存在应答但是数据未正确接收。这通常是由电气故障(例如连接有问题或者电噪声)引起的。

高位编号的错误代码(从101开始)是由Modbus从站返回的错误。这些错误指示从站不支持所请求的功能，或者所请求的地址(或数据类型或地址范围)不被Modbus从站支持。

由于一次只能激活一条MBUS_MSG指令。所以在第一条MBUS_MSG指令完成后，启动第二条指令，同时必须复位第一条指令。如果启用了多条MBUS_MSG指令，则将处理所执行的第一条MBUS_MSG指令，之后的所有MBUS_MSG指令将中止并产生错误代码6。

写操作

M10.0动作之后启动第二条MBUS_MSG指令（写指令）（所谓通讯就是主/从的读、写或者读写的交互过程），将主站的数据写入到从站的处理器中。

Slave(从站地址) 同读操作不变，地址与从站相一致。

RW写1，启动“写”功能。

Addr 不能与“读”地址重合。

Count 同上。

DataPtr 同上，不能与读操作地址重复。

Done 同上，存储器不能重复。

Error 同上，位寄存器最好不要重复。

写操作完成后，置位读操作，复位写操作。

读写循环执行

 
 

数据传送，（进行对话）

从站

MBUS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止Modbus通讯。在使用MBUS_SLAVE指令之前，必须正确执行MBUS_INIT指令。指令完成后立即设定'完成'位，才能继续执行下一条指令。

Mode(模式) 为1，启用Modbus协议。

Addr(地址) 与主站的寻址对应一致。

Baud （波特率）一般选择9600。

Parity (奇偶校验) 参数被设为与Modbus从站奇偶校验相匹配。所有设置使用一个起始位和一个停止位。一般选择偶校验2.（和主站保持一致）

Delay('延时')参数通过将指定的毫秒数增加至标准Modbus信息超时的方法延长标准Modbus信息结束超时条件。该参数的典型数值在有线网络上应为0。

MaxIQ 参数将供Modbus地址0xxxx和1xxxx使用的I和Q点数设为0至128之间的数值。建议使用的MaxIQ数值是128，该数值可在S7-200中存取所有的I和Q点。

MaxAI参数将供Modbus地址3xxxx使用的字输入(AI)寄存器数目设为0至32之间的数值。

建议使用的MaxAI数值如下，这些数值可允许存取所有的S7-200模拟输入：（根据CPU型号选择数值）

0用于CPU 221

16用于CPU 222

32用于CPU 224、224XP、226和226XM。

MaxHold 参数设定供Modbus地址4xxxx使用的V存储器中的字保持寄存器数目。例如，为了允许主设备存取2000个字节的V存储器，将MaxHold 设为1000个字的数值(保持寄存器)。

HoldStart参数是V存储器中保持寄存器的起始地址，Modbus主设备可存取V内存MaxHold个字数，从HoldStart开始。

Done（完成）MBUS_INIT指令完成时，'完成'输出打开。

Error(错误)'错误'输出字节包含执行指令的结果。

错误代码         说明

0       无错误

1       内存范围错误

2       非法波特率或奇偶校验

3       非法从属地址

4       非法Modbus参数值

5       保持寄存器与Modbus从属符号重叠

6       收到奇偶校验错误

7       收到CRC错误

8       非法功能请求/功能不受支持

9       请求中的非法内存地址

10     从属功能未启用

MBUS_SLAVE指令被用于为Modbus主设备发出的请求服务。

如果'完成'关闭，错误参数不会改变。

40001至4xxxx是映射至V存储器的保持寄存器。

所有Modbus地址均以1为基位。

下表显示映射至S7-200地址的Modbus地址。

4xxxx        HoldStart+2 x (xxxx-1)。

40011   1000+2*（11-1）=1020 。

接收数据

编辑：黄飞