Modbus RTU 主站

時間：2021-10-25

Modbus RTU 主站指令庫

西門子在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中正式推出 Modbus RTU 主站協(xié)議庫（西門子標準庫指令）。

圖 1. 西門子標準指令庫（STEP 7-Micro/WIN SMART）

注意：

1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調用預先編好的程序功能塊實現(xiàn)的，該庫對 CPU 集成的 RS 485 通訊口和 CM 01 信號板有效。該指令庫將設置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令庫使用了一些用戶中斷功能，編其他程序時不能在用戶程序中禁止中斷。
3. Modbus RTU 主站指令庫可以同時應用于CPU 集成的 RS 485 通訊口和 CM01 信號板，此時集成的RS 485口使用Modbus RTU Master（v2.0）中指令，CM01信號板使用Modbus RTU Master2（v2.0）中指令，如果只有一個主站則不做區(qū)分。

使用 Modbus RTU 主站指令庫，可以讀寫 Modbus RTU 從站的數(shù)字量、模擬量 I/O 以及保持寄存器。

Modbus RTU 主站功能編程

1. 調用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序

使用 SM0.0 調用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并啟動其功能控制：

圖 2. 用 SM0.0 調用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序

各參數(shù)意義如下:

a.	EN	使能：	必須保證每一掃描周期都被使能（使用 SM0.0）
b.	Mode	模式：	為 1 時，使能 Modbus 協(xié)議功能；為 0 時恢復為系統(tǒng) PPI 協(xié)議
c.	Baud	波特率：	支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。
d.	Parity	校驗：	校驗方式選擇
			0＝無校驗
			1＝奇較驗
			2＝偶較驗
e.	Port	端口號：	0 = CPU 集成的 RS 485 通訊口； 1 = 可選 CM 01 信號板。
f.	Timeout	**時：	主站等待從站響應的時間，以毫秒為單位，典型的設置值為 1000 毫秒（1 秒），允許設置的范圍為 1 - 32767。
			注意：這個值必須設置足夠大以保證從站有時間響應。
g.	Done	完成位：	初始化完成，此位會自動置1?？梢杂迷撐粏?MBUS_MSG 讀寫操作（見例程）
h.	Error		初始化錯誤代碼（只有在 Done 位為1時有效）：
			0＝無錯誤
			1＝校驗選擇非法
			2＝波特率選擇非法
			3＝ **時無效
			4＝模式選擇非法
			9＝端口無效
			10＝信號板端口 1 缺失或未組態(tài)

2. 調用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus 請求；

圖 3. 調用Modbus RTU 主站讀寫子程序

各參數(shù)意義如下:

a.	EN	使能：	同一時刻只能有一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）使能
			注意：建議每一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）都用上一個 MBUS_MSG 指令的 Done 完成位來激活，以保證所有讀寫指令循環(huán)進行（見例程）。
b.	First	讀寫請求位：	每一個新的讀寫請求必須使用脈沖觸發(fā)
c.	Slave	從站地址：	可選擇的范圍 1 - 247
d.	RW	讀寫請求：	0 ＝讀， 1 ＝寫
			注意：
			1. 數(shù)字量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能
			2. 數(shù)字量輸入和模擬量輸入只支持讀功能
e.	Addr	讀寫從站的	選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型
		數(shù)據(jù)地址：	00001 至 0xxxx - 數(shù)字量輸出
			10001 至 1xxxx - 數(shù)字量輸入
			30001 至 3xxxx - 模擬量輸入
			40001 至 4xxxx - 保持寄存器
f.	Count	數(shù)據(jù)個數(shù)	通訊的數(shù)據(jù)個數(shù)（位或字的個數(shù)）
			注意： Modbus主站可讀/寫的較大數(shù)據(jù)量為120個字（是指每一個 MBUS_MSG 指令）
g.	DataPtr	數(shù)據(jù)指針：	1. 如果是讀指令，讀回的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中
			2. 如果是寫指令，要寫出的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中
h.	Done	完成位	讀寫功能完成位
i.	Error	錯誤代碼：	只有在 Done 位為1時，錯誤代碼才有效
			0 ＝無錯誤
			1 ＝響應校驗錯誤
			2 ＝未用
			3 ＝接收**時（從站無響應）
			4 ＝請求參數(shù)錯誤（slave address, Modbus address, count, RW）
			5 ＝ Modbus/自由口未使能
			6 ＝ Modbus正在忙于其它請求
			7 ＝響應錯誤（響應不是請求的操作）
			8 ＝響應CRC校驗和錯誤
			-
			101 ＝從站不支持請求的功能
			102 ＝從站不支持數(shù)據(jù)地址
			103 ＝從站不支持此種數(shù)據(jù)類型
			104 ＝從站設備故障
			105 ＝從站接受了信息，但是響應被延遲
			106 ＝從站忙，拒絕了該信息
			107 ＝從站拒絕了信息
			108 ＝從站存儲器奇偶錯誤

常見的錯誤：
如果多個 MBUS_MSG 指令同時使能會造成 6 號錯誤
從站 delay 參數(shù)設的時間過長會造成主站 3 號錯誤
從站掉電或不運行，網(wǎng)絡故障都會造成主站 3 號錯誤

3. 在 CPU 的 V 數(shù)據(jù)區(qū)中為庫指令分配存儲區(qū)（Library Memory）

Modbus Master 指令庫需要一個286個字節(jié)的全局 V 存儲區(qū)。

調用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library（指令庫）需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)（Library Memory）。庫指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。

如果在編程時不分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，編譯時會產(chǎn)生許多相同的錯誤。

操作步驟：

1）在指令樹的Project（項目）中，以鼠標右鍵單擊Program Block（程序塊），在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory。如圖4所示：

圖4. “庫存儲器”按鈕

2）在彈出的選項卡中設置庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，如圖5所示：

圖5. 缺省情況下是從VB0開始，但要保證該存儲器使用地址范圍與其他程序使用的地址不能有重疊。按“建議地址”按鈕也可以自動分配。

可以使用 “建議地址” 設置數(shù)據(jù)區(qū)，但要注意編程軟件設置的數(shù)據(jù)區(qū)地址，只考慮到了其他一般尋址，而未考慮到諸如Modbus數(shù)據(jù)保持寄存器區(qū)等的設置。應當確保不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突。不應重復按 “建議地址” 按鈕，否則也會造成混亂。

關于 Modbus RTU 主站協(xié)議庫的補充說明

Modbus 地址

通常 Modbus 地址由 5 位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master 協(xié)議庫把標準的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號，讀寫從站的數(shù)據(jù)。Modbus Master 協(xié)議庫支持如下地址：

00001 - 09999：數(shù)字量輸出（線圈）

10001 - 19999：數(shù)字量輸入（觸點）

30001 - 39999：輸入數(shù)據(jù)寄存器（通常為模擬量輸入）

40001 - 49999：數(shù)據(jù)保持寄存器

Modbus Master 協(xié)議庫支持的功能

為了支持上述 Modbus 地址的讀寫，Modbus Master 協(xié)議庫需要從站支持下列功能：

表 1. 需要從站支持的功能

Modbus 地址	讀/寫	Modbus 從站須支持的功能
00001 - 09999 數(shù)字量輸出	讀	功能 1
00001 - 09999 數(shù)字量輸出	寫	功能 5：寫單輸出點功能 15：寫多輸出點
10001 - 19999 數(shù)字量輸入	讀	功能 2
10001 - 19999 數(shù)字量輸入	寫	－
30001 - 39999 輸入寄存器	讀	功能 4
30001 - 39999 輸入寄存器	寫	－
40001 - 49999 保持寄存器	讀	功能 3
40001 - 49999 保持寄存器	寫	功能 6：寫單寄存器單元功能 16：寫多寄存器單元

Modbus 地址和 S7-200 SMART 存儲區(qū)地址的映射

S7-200 SMART 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時，Modbus 地址和 S7-200 SMART CPU內存儲區(qū)地址的映射關系都類似。

Modbus 保持寄存器地址映射舉例：

Modbus 保持寄存器地址

40001	12 34
40002	56 78
40003	9A BC

S7-200 SMART 存儲區(qū)字尋址

VW200	12 34
VW202	56 78
VW204	9A BC

S7-200 SMART 存儲區(qū)字節(jié)尋址

VB200	12
VB201	34
VB202	56
VB203	78
VB204	9A
VB205	BC

Modbus 數(shù)字量地址映射舉例：

位地址（0xxxx 和 1xxxx）數(shù)據(jù)總是以字節(jié)為單位打包讀寫。**個字節(jié)中的較低有效位對應 Modbus 地址的起始地址。如下圖所示：

圖6 . 數(shù)字量地址映射舉例

Modbus RTU 主站例程

為了較好地理解 Modbus 主站的編程，可參考下面的輪詢例程。

注意：

1. 該例程使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 編寫，針對端口0。
2. 該例程僅訪問一個從站，多個MBUS_MSG指令輪詢執(zhí)行，若訪問不同的從站，可通過改變從站地址來實現(xiàn)。

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詞條
詞條說明
在工作區(qū)中的各元素之間進行切換
在工作區(qū)中的各元素之間進行切換可隨時在工作區(qū)中的各元素之間進行切換。在工作區(qū)中的各元素之間進行切換要切換到上一個或下一個編輯器，請執(zhí)行下列步驟：在“窗口”菜單中，選擇命令“下一個編輯器”或“上一個編輯器”。將顯示下一個或上一個編輯器。
STEP 7 TIA Portal 軟件下載一個項目到 CPU
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1200*輸入和輸出的地址
*輸入和輸出的地址系統(tǒng)會自動設置默認的輸入和輸出的地址。但用戶以后可以更改該地址分配。模塊的所有地址都位于過程映像區(qū)中。過程映像將自動進行周期性較新。要求已經(jīng)打開并激活設備視圖。步驟要更改預設的地址范圍，請按以下步驟操作：在設備視圖中，單擊要設置起始地址的模塊。轉到巡視窗口中“屬性”(Properties) 的“I/O 地址”(I/O addresses)。在“起始地址”(Start add
移動無線電信號記錄器
信號記錄器提示只有與設備存在在線連接時才顯示該頁面。信號記錄器顯示設備所登錄的無線蜂窩區(qū)的信號強度。顯示值說明圖形包含下列元素：滾動條借助該滾動條，可以瀏覽整個測量情況。為此，可使用“<>”按鈕或者鍵盤上的箭頭鍵。左側欄在左側欄中，根據(jù)顏色方案實時顯示信號強度。顏色方案綠色 = 良好，黃色 = 中等，橙色 = 弱，紅色 = 很弱x 軸x 軸顯示測量過程（單位為秒）