1、Modbus通信概述
Modbus協(xié)議作為一個標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)協(xié)議,其最簡單的串行通信部分僅規(guī)定了在串行線路的基本數(shù)據(jù)傳輸格式,在OSI七層協(xié)議模型中只到1層和2層。Modbus具有兩種串行傳輸模式,ASCII和RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持Modbus協(xié)議的設(shè)備一般都支持RTU格式。
Modbus是一種單主站的主/從通信模式。Modbus網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主站存在,主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒有地址,從站的地址范圍為0-247,其中0為廣播地址。
Modbus通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以通過各種傳輸方式傳播,如RS232C、RS485、光纖、無線電等。詳細(xì)的協(xié)議和規(guī)范,請訪問Modbus組織的網(wǎng)站:http://www.modbus.org
1.1 Modbus主站尋址
Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址為五到六位數(shù),包含了數(shù)據(jù)類型和地址值。
不同的Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址通過不同的功能碼來讀取或者寫入,Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址定義如下:
◆00001至09999是離散量輸出(線圈)
◆10001至19999是離散量輸入(觸點)
◆30001至39999是輸入寄存器(通常是模擬量輸入)
◆40001至49999和400001至465535是保持寄存器
所有Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址均從xxxx1(或者xxxxx1)開始,不同的設(shè)備支持不同的數(shù)據(jù)類型和地址范圍。
1.2 Modbus主站讀取和寫入功能
Modbus主站指令使用Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址讀取或?qū)懭隡odbus數(shù)據(jù),相應(yīng)的從站設(shè)備必須要支持對應(yīng)的功能碼,如表1所示。
表1 Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址對應(yīng)Modbus從站需要支持的功能碼
S7-200 SMART CPU通過串行端口進行Modbus RTU通信,借助STEP 7?Micro/WIN SMART軟件中的庫指令,簡化了與Modbus設(shè)備的通信。
2、Modbus RTU庫
圖1 西門子標(biāo)準(zhǔn)指令庫(STEP 7-Micro/WIN SMART)
STEP 7-Micro/WIN SMART支持主站和從站設(shè)備通過RS485(集成端口0和可選信號板端口1)和RS232(僅限可選信號板端口1)進行Modbus通信, S7-200 SMART最多可以配置2個Modbus RTU主站。軟件本身集成了指令庫,如圖1所示。
3、Modbus RTU主站功能編程
調(diào)用Modbus RTU主站初始化和控制子程序。
圖2 調(diào)用主站初始化MBUS_CTRL指令
①使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的初始化,并啟動其功能控制:
表2 MBUS_CTRL指令參數(shù)意義
②調(diào)用Modbus RTU主站讀寫子程序MBUS_MSG,發(fā)送一個Modbus請求:
圖3 調(diào)用主站讀寫子程序MBUS_MSG指令
表3 MBUS_MSG指令參數(shù)意義
③庫存儲器分配
Modbus Master指令庫需要一個286個字節(jié)的全局V存儲區(qū)。
調(diào)用STEP 7-Micro/WIN SMART指令庫需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)。該數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)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:
a、在指令樹的Project(項目)中,以鼠標(biāo)右鍵單擊Program Block(程序塊),在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory(庫存儲器…)。如圖4所示:
圖4 “庫存儲器”按鈕
b、在彈出的選項卡中設(shè)置庫指令數(shù)據(jù)區(qū),如圖5所示
圖5 庫存儲器地址分配
4、注意事項
①S7 200 SMART CPU一共支持兩個Modbus RTU主站。如果您在項目中使用兩個主站,則要確保MBUS_CTRL/MBUS_MSG和MB_CTRL2/ MBUS_MSG2成對使用,并采用不同的端口號做區(qū)分,如果只有一個主站則使用任意一對指令均可以。
②S7-200 SMART CPU支持的Modbus消息為每條最多240個字節(jié)(1920位或120個寄存器)的數(shù)據(jù)。
③通常Modbus協(xié)議的保持寄存器范圍在40001到49999之間,這個范圍對于多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了,但有些Modbus從站保持寄存器區(qū)的地址會超出該范圍,此時主站協(xié)議庫也支持400001到465536的地址范圍,如果Modbus從站地址在該范圍內(nèi),只需在調(diào)用MBUS_MSG / MBUS_MSG2時給Addr參數(shù)賦相應(yīng)的值即可,如416768。
④庫存儲器分配,可以自定義起始地址,或者使用 “建議地址” 設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū),但要注意應(yīng)當(dāng)確保該地址不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突,這些數(shù)據(jù)區(qū)既包括一般尋址,還應(yīng)該考慮間接尋址訪問的地址。
⑤Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址和S7-200 SMART存儲區(qū)地址的映射舉例。