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重慶暑鴻自動化設(shè)備有限公司
所在地
渝北區(qū)
更新時間
2020-07-15 04:45:02
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line;color:#333333;?="">1. 概述
在現(xiàn)場應(yīng)用中，很多儀表和設(shè)備僅支持Modbus RTU的通訊協(xié)議，第三方儀表可以做Modbus主站或從站，西門子的通訊模塊CP341 / CP441-2 通過Dongle（硬件狗）可以擴(kuò)展該協(xié)議，S7-200 集成的口可以支持口通訊，通過指令庫也可以方便的實現(xiàn)Modbus RTU通訊。本文以S7-200作為Modbus 主站，CP341作為Modbus 從站，實現(xiàn)Modbus RTU通訊，闡述兩者在通訊方面的設(shè)置和注意事項。
line;color:#333333;?="">
2.
line;color:#333333;?="">2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于編寫 S7-300/400程序，此需要從西門子購買，本文檔中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的編寫。
line;color:#333333;?="">2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通訊模板的驅(qū)動程序，安裝此驅(qū)動后才能對PtP模板進(jìn)行參數(shù)配置，并在Step7中集成通訊編程需要使用的功能塊。此驅(qū)動隨購買模板一起提供，也可以從以下的鏈接下載：27013524
line;color:#333333;?="">2.3 CP PTP Modbus Sle V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus從站時，需要安裝此驅(qū)動協(xié)議，但安裝之前必須先安裝PtP Driver，此驅(qū)動可以在購買Modbus Dongle時選擇購買，也可以從以下的鏈接下載：
line;color:#333333;?="">2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200編程的，本文檔中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的編寫。此可以從西門子下載中心免費(fèi)下載，也可以從以下的鏈接下載。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 網(wǎng)站 自動化>>S7-200>>，文檔編號S0002。
line;color:#333333;?="">2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200實現(xiàn)Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令庫，要使用西門子的指令庫，必須先安裝指令庫的包 Instruction Library，安裝后，可以在Step 7-Micro/WIN的庫中找到Modbus相關(guān)的指令，該包可以從以下的鏈接下載。http://www.ad.siemens.com.cn/download 網(wǎng)站 自動化>>S7-200>>，文檔編號S0010。
line;color:#333333;?="">
3. 硬件列表和接線
line;color:#333333;?="">3.1 硬件列表
line;color:#333333;?="">表1 硬件設(shè)備
line;color:#333333;?="">3.2 硬件接線
line;color:#333333;?="">3.2.1 接口定義
S7-200的通訊口為RS485物理口（9針口），CP341是RS422/485的接口類型（15針口），兩種設(shè)備的接口引腳的示意圖如下所示，更詳細(xì)的信息可以參考CP341及S7-200通信接口的手冊。
line;color:#333333;?="">
圖1 S7-200 CPU通信口引腳定義
line;color:#333333;?="">
line;color:#333333;?="">
圖2 S7-300 CP341 RS422/485 通訊口引腳定義
line;color:#333333;?="">3.2.2 接線示意圖
line;color:#333333;?="">
圖3 硬件結(jié)構(gòu)和接線示意圖
line;color:#333333;?="">
4. 組態(tài)設(shè)置和編程
line;color:#333333;?="">4.1 S7-200做Modbus主站的設(shè)置
S7-200 CPU上的通信口在電氣上是的RS-485半雙工串行通信口，此串行字符通信的格式：1個起始位；7/8位數(shù)據(jù)位；1位奇/偶/無校驗；1停止位。通信波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合這些格式的串行通訊設(shè)備可以和S7-200進(jìn)行口通訊，Modbus RTU指令庫就是使用口編程實現(xiàn)的。
line;color:#333333;?="">4.1.1 Modbus RTU主站庫
line;color:#333333;?="">使用Modbus 主站指令庫時需要注意的幾點：
line;color:#333333;?="">
圖4 庫存儲區(qū)設(shè)置
表2需要從站支持的功能
line;color:#333333;?="">4.1.2 S7-200 Modbus主站編程
編程時，使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的參數(shù)初始化，詳細(xì)見下表，參數(shù)的說明也可以從子程序的局部變量表中找到。
line;color:#333333;?="">
圖5 Modbus RTU 主站初始化
line;color:#333333;?="">圖中各參數(shù)含義如下
line;color:#333333;?="">表3
line;color:#333333;?="">調(diào)用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus 請求。
line;color:#333333;?="">
圖6 調(diào)用Modbus RTU 主站讀寫子程序
line;color:#333333;?="">圖中各參數(shù)含義如下
line;color:#333333;?="">表4
line;color:#333333;?="">從上圖中可見，S7-200作為Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校驗，連接從站的站地址是3，數(shù)據(jù)存儲區(qū)為VB2000開始的區(qū)域。
line;color:#333333;?="">4.2 CP341 做Modbus 從站的硬件組態(tài)
line;color:#333333;?="">4.2.1 硬件組態(tài)
line;color:#333333;?="">
圖7 S7-300側(cè)硬件組態(tài)
line;color:#333333;?="">4.2.2 設(shè)置Modbus參數(shù)
line;color:#333333;?="">
圖8 消息楨字符結(jié)構(gòu)
line;color:#333333;?="">按照上述操作設(shè)置參數(shù)，從上圖可以看出，本例中的傳輸波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，偶校驗位，1位停止位，從站站地址是3，主從通訊設(shè)備的字符幀格式和波特率等參數(shù)設(shè)置需要一致。
line;color:#333333;?="">
圖9 RS422/485 接口組態(tài)
line;color:#333333;?="">RS422/485接口只能一個有效，接口的選擇只需要組態(tài)而不需要在硬件上短接。
line;color:#333333;?="">4.2.3 Modbus驅(qū)動的下載
當(dāng)配置好Modbus通信的參數(shù)后，保存前需要向CP341下載Modbus Sle的驅(qū)動，一旦下載完成后無需再次下載。
需要注意的是，在下載驅(qū)動時（可以在無Dongle情況下下載），需要將CPU停機(jī)，然后下載，操作如下所示。
line;color:#333333;?="">
西門子EM DT08模塊
圖10 下載Dongle時，需要CPU停機(jī)
line;color:#333333;?="">
line;color:#333333;?="">
西門子EM DR08模塊
圖11 從站驅(qū)動下載后結(jié)果
line;color:#333333;?="">4.2.4 CP341做Modbus從站的編程
從Step7 下的EXAMPLE目錄中，找到項目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的項目，打開，然后將Modbus通訊模塊FB80傳遞到用戶項目中，打開路徑如下所示。
line;color:#333333;?="">
圖12 Modbus Sle 例程打開路徑
line;color:#333333;?="">OB1中調(diào)用FB80編程如下：
line;color:#333333;?="">
圖13 FB80程序塊調(diào)用
line;color:#333333;?="">CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK為1，否則CP_START_ERROR為1，同時可以從ERROR_NR察看錯誤信息，也可以在硬件組態(tài)中在線后的CP341的診斷緩沖區(qū)察看詳細(xì)的錯誤信息，錯誤信息對照和處理可以參考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 協(xié)議RTU格式S7的可裝載驅(qū)動程序為從站》的手冊。
line;color:#333333;?="">FB80的各參數(shù)含義如下
line;color:#333333;?="">表5
line;color:#333333;?="">
5. 通訊
Modbus RTU格式通信協(xié)議是以主從的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，在傳輸?shù)闹兄髡臼欠?，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請求報文到從站，從站返回響應(yīng)報文。Modbus 間的數(shù)據(jù)交換是通過功能碼來控制的，以下對現(xiàn)場常用的功能碼進(jìn)行分類，關(guān)于功能碼的詳細(xì)信息請參考手冊。
line;color:#333333;?="">5.1 FC01/05/15功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
line;color:#333333;?="">
圖14 FC01/05/15 參數(shù)組態(tài)界面
line;color:#333333;?="">FC01、FC05、FC15對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為位輸出，數(shù)據(jù)的傳遞以位為單位，可以讀寫操作，用戶地址區(qū)為0xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區(qū)不能沖突），右邊對應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對應(yīng)用戶地址區(qū)為00001 ~ 00008，對應(yīng)S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此為例說明FC01功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
line;color:#333333;?="">
圖15 功能碼FC01使用
line;color:#333333;?="">S7-200主站，用功能碼FC01讀取從站8點數(shù)字量輸出，接收的數(shù)據(jù)存VB2000開始的區(qū)域，截圖結(jié)果如下。
line;color:#333333;?="">
圖16 FC01功能碼數(shù)據(jù)交換
line;color:#333333;?="">5.2 FC02功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
line;color:#333333;?="">
圖17 FC02 參數(shù)組態(tài)界面
line;color:#333333;?="">FC02對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為位輸出，數(shù)據(jù)的傳遞以位為單位，只讀操作，用戶地址區(qū)為1xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始，如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區(qū)不能沖突），右邊對應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對應(yīng)用戶地址區(qū)為10001 ~ 10008，對應(yīng)S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此為例說明FC02功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
line;color:#333333;?="">
圖18 功能碼FC02使用
line;color:#333333;?="">S7-200主站，用功能碼FC02讀取從站8點數(shù)字量輸入，接收的數(shù)據(jù)存VB2000開始的區(qū)域，截圖結(jié)果如下。
line;color:#333333;?="">
圖19 FC02功能碼數(shù)據(jù)交換
line;color:#333333;?="">5.3 FC03/06/16 功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
line;color:#333333;?="">
圖20 FC03/06/16參數(shù)組態(tài)界面
line;color:#333333;?="">FC03/06/16 對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為寄存器，數(shù)據(jù)的傳遞以字為單位，可以讀寫操作，用戶地址區(qū)為4xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)，左邊傳輸?shù)刂凡豢筛?，右邊只對?yīng)一個數(shù)據(jù)區(qū)。例如用戶地址
區(qū)為，對應(yīng)S7-300數(shù)據(jù)區(qū)為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明
FC03功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
line;color:#333333;?="">
圖21功能碼FC03使用
line;color:#333333;?="">S7-200主站，用功能碼FC03讀取從站4個字寄存器，接收的數(shù)據(jù)存VB2000開始的區(qū)域，截圖結(jié)果如下。
line;color:#333333;?="">
圖22 FC03功能碼數(shù)據(jù)交換
line;color:#333333;?="">
5.4 FC04 功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
line;color:#333333;?="">
圖23 FC04參數(shù)組態(tài)界面
line;color:#333333;?="">FC04對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為寄存器輸入，數(shù)據(jù)的傳遞也以字為單位，只讀操作，用戶地址區(qū)3xxxx，Modbus地址在信息傳送中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)，左邊傳輸?shù)刂凡豢筛?，右邊只對?yīng)一個數(shù)據(jù)區(qū)。例如用戶地址區(qū)為30001 ~ 30004，對應(yīng)S7-300數(shù)據(jù)區(qū)為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明FC04功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
line;color:#333333;?="">
line;color:#333333;?="">
圖24功能碼FC04使用
line;color:#333333;?="">S7-200主站，用功能碼FC04讀取從站4個字輸入寄存器，接收的數(shù)據(jù)存VB2000開始的區(qū)域，截圖結(jié)果如下。
line;color:#333333;?="">
圖25 FC04功能碼數(shù)據(jù)交換
line;color:#333333;?="">5.5 Limits 欄
line;color:#333333;?="">
圖26 Limits 參數(shù)組態(tài)界面
line;color:#333333;?="">對于寫功能碼FC05、06、15、16，可以禁用或訪問相關(guān)S7-300存儲區(qū)，即使用這些功能碼時，S7-300存儲區(qū)需要在設(shè)定的和的范圍之間，如果訪問的區(qū)域出這個范圍，則訪問會被拒絕，同時輸出報錯誤信息。
西門子S7-400電源模塊
6ES7 407-0DA02-0AA0 西門子電源模塊(4A)
6ES7 407-0KA02-0AA0 西門子電源模塊(10A)
6ES7 407-0KR02-0AA0 西門子電源模塊(10A)冗余
6ES7 407-0RA02-0AA0 西門子電源模塊(20A)
6ES7 405-0DA02-0AA0 西門子電源模塊(4A)
6ES7 405-0KA02-0AA0 西門子電源模塊(10A)
6ES7 405-0RA01-0AA0 西門子電源模塊(20A)
6ES7 971-0BA00 西門子備用電池
西門子S7-400CPU
6ES7 412-3HJ14-0AB0 西門子CPU 412-3H; 512KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-4HM14-0AB0 西門子CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0 西門子CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM
6ES7 400-0HR00-4AB0 西門子412H 套件包括 2 個CPU、1個H型機(jī)架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS407 10A)
6ES7 400-0HR50-4AB0 西門子412H 套件包括 2 個CPU、1個H型機(jī)架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS405 10A)
6ES7 412-1XJ05-0AB0 西門子CPU412-1,144KB程序內(nèi)存/144KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 412-2XJ05-0AB0 西門子CPU412-2,256KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-2XK05-0AB0 西門子CPU414-2,512KB程序內(nèi)存/512KB數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 414-3XM05-0AB0 西門子CPU414-3,1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0 西門子CPU414-N/DP 1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0 西門子CPU416-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 416-3XR05-0AB0 西門子CPU416-3,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0 西門子CPU416-N/DP 5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個IF模板插槽
6ES7 416-2FN05-0AB0 西門子CPU416F-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 416-3FR05-0AB0 西門子CPU416F-N/DP,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存
6ES7 417-4XT05-0AB0 西門子CPU417-4,15M程序內(nèi)存/15M數(shù)據(jù)內(nèi)存
西門子S7-400內(nèi)存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0 西門子2 X 2M字節(jié) RAM
6ES7 955-2AM00-0AA0 西門子2 X 4M字節(jié) RAM
6ES7 952-0AF00-0AA0 西門子64K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0 西門子256K字節(jié) RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0 西門子1M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0 西門子2M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0 西門子4M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0 西門子8M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0 西門子16M字節(jié) RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0 西門子64M字節(jié) RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0 西門子64K字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0 西門子256K字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KK00-0AA0 西門子1M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KL00-0AA0 西門子2M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KM00-0AA0 西門子4M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KP00-0AA0 西門子8M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KS00-0AA0 西門子16M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KT00-0AA0 西門子32M字節(jié) FLASH EPROM
6ES7 952-1KY00-0AA0 西門子64M字節(jié) FLASH EPROM
西門子S7-400開關(guān)量輸入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0 西門子開關(guān)量輸入模塊(16點,24VDC)中斷
6ES7 421-1BL01-0AA0 西門子開關(guān)量輸入模塊(32點,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 西門子開關(guān)量輸入模塊(32點,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 西門子開關(guān)量輸入模塊(16點,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 西門子開關(guān)量輸入模塊(16點,24V到60VUC)
西門子S7-400開關(guān)量輸出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0 西門子開關(guān)量輸出模塊(16點,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0 西門子32點輸出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 西門子32點輸出，24VDC,0.5A,中斷
6ES7 422-1FH00-0AA0 西門子16點輸出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 西門子16點輸出，繼電器，5A
西門子S7-400功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0 西門子FM450-1計數(shù)器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0 西門子FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0 西門子FM452電子凸輪控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0 西門子FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0 西門子FM455C閉環(huán)控制模塊
6ES7 455-1VS00-0AE0 西門子FM455S閉環(huán)控制模塊
6DD1 607-0AA2 西門子FM 458-1DP快速處理
6ES7 953-8LJ20-0AA0 西門子用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
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