如何通過Modbus協(xié)議實現(xiàn)S7-1200與S7-200通訊

1、如何通過Modbus協(xié)議實現(xiàn)S7-1200與S7-200通訊· 文獻(xiàn) · 涉及產(chǎn)品西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場中有著廣泛的應(yīng)用，由于其性價比高，所以常被用作小型自動化控制設(shè)備的控制器，這也使得它經(jīng)常與Modbus儀表（掃描槍、打印機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通訊。因為沒有第三方Modbus儀表，這里就以S7-200作為第三方的儀表為例介紹Modbus通訊。1控制系統(tǒng)原理圖1:通訊系統(tǒng)原理2硬件需求S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：1）S7-1211C CPU。2）S7-1212C CPU。3）S7-1214C CPU。這三種類型的CPU最多都可以連接

2、三個串口通信模版。本例中使用的PLC硬件為：1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )4）CPU224XP （6ES7 214-2AD23-0XB0）3軟件需求1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)2）編程軟件 STEP 7 MicroWIN； Modbus庫軟件選項包4組態(tài)我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和

3、S7-200的Modbus通信。4.1 S7-1200作Modbus主站，S7-200作Modbus從站S7-1200作為Modbus主站的配置步驟如下：點擊桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”圖標(biāo)，打開如下圖：圖2： 新建S7 -1200項目首先需要選擇“Create new project”選項，然后在“Project name:”里輸入Modbus_Master；在“Path：”修改項目的存儲路徑為“C:”；點擊“Create”，這樣就創(chuàng)建了一個文件Modbus的新項目。創(chuàng)建后的窗口如下圖所示：圖3： 新建項目后點擊門戶視圖左下角的

4、“Project View”切換到項目視圖下，如下圖：圖4： 切換到項目視圖打開后，在“Devices”標(biāo)簽下，點擊“Add new device”，在彈出的菜單中輸入設(shè)備名“PLC_1”并在設(shè)備列表里選擇CPU的類型。選擇后如下圖：圖5： PLC硬件組態(tài)插入CPU后，點擊CPU左邊的空槽，在右邊的“Catalog ”里找到“Communication”下的RS485模塊，拖拽或雙擊此模塊，這樣就把串口模塊插入到硬件配置里，接下來就需要配置此RS485模塊硬件接口參數(shù)，選擇RS485模塊，在其下方會出現(xiàn)該模塊的硬件屬性配置窗口， 在屬性窗口里有下面五個選項， “general”； “Port

5、Configuration”；“Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模塊的“項目信息”；而在“Port Configuration”里可以對端口的進(jìn)行參數(shù)配置，波特率為：9600 ；校驗方式：無 ；數(shù)據(jù)位為：8 ；停止位： 1；硬件流控制：無；等待時間： 1ms設(shè)置參數(shù)如下圖：圖6： RS485端口配置在“Transmit message Configuration”和“Receive Message Configurati

6、on”里保持默認(rèn)設(shè)置，在“IO Address/HW identify”里確認(rèn)一下“硬件識別號”為11。此時，完成了硬件的組態(tài)，接下來需要編寫Modbus通訊程序。在PLC中編寫發(fā)送程序。在項目管理視圖下雙擊“Device”“Program block”“Add new block”在彈出的窗口中選擇“Organizations Block(OB)”，然后在其右邊的窗口里選擇“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的選項勾。如下圖所示：圖7： 添加啟動OB塊點擊“OK”后會打開此OB塊，然后在啟動OB塊里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB

7、_MASTER功能塊是在“Project Library”下的“Library”選項卡里，如下圖所示：）圖8： Library調(diào)用后如下圖所示：圖9： 調(diào)用MB_COMM_LOAD塊在調(diào)用MB_COMM_LOAD功能塊時 ，都會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖：圖10：創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊按上面的步驟在OB1中插入MB_MASTER功能塊如下圖：圖11：調(diào)用MB_MASTER塊在插入功能塊的過程，相應(yīng)的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_MASTER_DB,兩個背景數(shù)據(jù)塊。然后再創(chuàng)建一個發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，點擊PLC_1項目下的“Program Block”下的“Add new b

8、lock”，在彈出的窗口中選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項勾（這樣可以對該DB塊進(jìn)行直接地址訪問），并取名該DB塊為MB_COMM_DB。建好這個DB塊后，雙擊打開MB_COMM_DB預(yù)先定義數(shù)據(jù)區(qū)的大小，如下圖所示：圖12：數(shù)據(jù)區(qū)的定義完成數(shù)據(jù)區(qū)的定義后，接下來就可以對MB_COMM_LOAD功能塊和MB_Master功能塊進(jìn)行參數(shù)賦值，賦值的參數(shù)見圖9和圖11。 在上面的編程塊里需要注意的是，在MB_MASTER功能塊中的參數(shù)MB_ADDR參數(shù)是從站的Modbus的站地址。這里要讀取的從站的站地址為2；關(guān)于MODE、DATA_AD

9、DR、DATA_LEN可在下表中查看，DATA_PTR存放發(fā)送或接收到的數(shù)據(jù)。表1：MB_MASTER Modbus功能表上面就完成了程序的編寫，對項目進(jìn)行編譯；右擊PLC_1項目在彈出的菜單里選擇“Complies ALL”選項，這樣就對硬件與軟件進(jìn)行編譯，如下圖：圖13：編譯項目編譯且沒有錯誤后就可以下載程序到PLC中，同樣右擊PLC_1項目，在彈出的菜單選擇“Download to Device”。S7-200作為Modbus從站的配置步驟如下：點擊桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”圖標(biāo)（因為STEP 7 MicroWIN安裝時并沒有安裝Modbus的庫程序，所

10、以Modbus的庫程序是需要單獨安裝的，安裝后才可以在庫程序中調(diào)用Modbus的通訊功能塊，關(guān)于庫程序可以咨詢西門子熱線或訪問西門子的官方網(wǎng)站），打開后并編寫Modbus從站程序如下圖：圖14：S7-200 Modbus從站編程在上面調(diào)用的是端口0的程序，所以在連接通訊線時，需要連接到端口0上，編譯并下載項目到S7-200的PLC中。下載后運(yùn)行PLC。用DP電纜連接S7-1200與S7-200。在線監(jiān)控S7-200中的程序，并監(jiān)控變量表，修改VB1000到VB1011的值為1到12（VB1000到VB1011對應(yīng)的Modbus的地址為40001-40006）。監(jiān)控到的值如下圖所示：圖15：S7

11、-200監(jiān)控變量值在線監(jiān)控 S7-1200變量表如下圖：圖16：S7-1200監(jiān)控變量值4.2 S7-200作Modbus主站，S7-1200作Modbus從站S7-1200作為Modbus從站的配置步驟如下：點擊桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”圖標(biāo)，打開如下圖：圖17：S7-1200監(jiān)控變量值首先需要選擇“Create new project”選項，然后在“Project name:”里輸入Modbus_Slave在“Path：”修改項目的存儲路徑為“C:Backup file”；點擊“Create”，這樣就創(chuàng)建了一個文件Modbu

12、s_Slave的新項目。創(chuàng)建后的窗口如下圖所示：圖18： 新建項目后點擊門戶視圖左下角的“Project View”切換到項目視圖下，如下圖：圖19：切換到項目視圖打開后，在“Devices”標(biāo)簽下，點擊“Add new device”，在彈出的菜單中輸入設(shè)備名“PLC_1”并在設(shè)備列表里選擇CPU的類型。選擇后如下圖：圖20： PLC硬件組態(tài)插入CPU后，點擊CPU左邊的空槽，在右邊的“Catalog ”里找到“Communication”下的RS485模塊，拖拽或雙擊此模塊，這樣就把串口模塊插入到硬件配置里，接下來就需要配置此RS485模塊硬件接口參數(shù)，選擇RS485模塊，在其下方會出現(xiàn)該

13、模塊的硬件屬性配置窗口， 在屬性窗口里有下面五個選項， “general”； “Port Configuration”；“Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模塊的“項目信息”；而在“Port Configuration”里可以對端口的進(jìn)行參數(shù)配置，波特率為：9600 ；校驗方式：無 ；數(shù)據(jù)位為：8 ；停止位： 1；硬件流控制：無；等待時間： 1ms設(shè)置參數(shù)如下圖：圖21： RS485端口配置在“Transmit messa

14、ge Configuration”和“Receive Message Configuration”里保持默認(rèn)設(shè)置，在“IO Address/HW identify”里確認(rèn)一下“硬件識別號”為11。此時，完成了硬件的組態(tài)，接下來需要編寫Modbus通訊程序。在PLC中編寫發(fā)送程序。在項目管理視圖下雙擊“Device”“Program block”“Add new block”在彈出的窗口中選擇“Organizations Block(OB)”，然后在其右邊的窗口里選擇“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的選項勾。如下圖所示：圖22： 添加啟動OB塊點擊“OK”后會

15、打開此OB塊，然后在啟動OB塊里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_Slave功能塊是在“Project Library”下的“Library”選項卡里，如下圖所示：）圖23： Library調(diào)用后如下圖所示：圖24： 調(diào)用MB_COMM_LOAD塊在調(diào)用MB_COMM_LOAD功能塊時 ，都會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖：圖25：創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊按上面的步驟在OB1中插入MB_Slave功能塊如下圖：圖26：調(diào)用MB_Slave塊在插入功能塊的過程，相應(yīng)的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_Slave_DB,兩個背景數(shù)據(jù)塊。然后再創(chuàng)建一個發(fā)送或接收

16、的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，點擊PLC_1項目下的“Program Block”下的“Add new block”，在彈出的窗口中選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項勾（這樣可以對該DB塊進(jìn)行直接地址訪問），并取名該DB塊為MB_COMM_DB。建好這個DB塊后，雙擊打開MB_COMM_DB預(yù)先定義數(shù)據(jù)區(qū)的大小，如下圖所示：圖27：數(shù)據(jù)區(qū)的定義完成數(shù)據(jù)區(qū)的定義后，接下來就可以對MB_COMM_LOAD功能塊和MB_SLAVE功能塊進(jìn)行參數(shù)賦值，賦值的參數(shù)見圖24和圖26。 在上面的編程塊里需要注意的是，在MB_SLAVE功能塊中的參數(shù)MB_ADDR參數(shù)

17、是此從站的Modbus站地址。這里定義為此從站的站地址為2；MB_HOLD_REG是指向Modbus保持寄存器DB的指針。保持寄存器DB必須為典型的全局DB。MB_SLAVE所提供給主站的功能見下表：表3：MB_SLAVE Modbus功能表A 表4：MB_SLAVE Modbus功能表B上面就完成了程序的編寫，對項目進(jìn)行編譯；右擊PLC_1項目在彈出的菜單里選擇“Complies ALL”選項，這樣就對硬件與軟件進(jìn)行編譯，如下圖：圖28：編譯項目編譯且沒有錯誤后就可以下載程序到PLC中，同樣右擊PLC_1項目，在彈出的菜單選擇“Download to Device”。S7-200作為Modbus主站的配置步驟如下：點擊桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”圖標(biāo)（因為STEP 7 MicroWIN安裝時并沒有安裝Modbus的庫程序，所以Modbus的庫程序是需要單獨安裝的，安裝后才可以在庫程序中調(diào)用Modbus的通訊功能塊，關(guān)于庫程序可以咨詢西門子熱線或訪問西門子的官方網(wǎng)站），打開后并編寫Modbus主站程序如下圖：圖29：S7-200 Modbus主站編程在上面調(diào)用的是端口0的程序，所以在連接通訊線時，需要連接到端口0上，編譯并下載項目到S7-200的PLC中。下載后運(yùn)行PLC。用DP電纜連接S7-1200與S