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Zui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。 

詳細的協(xié)議和規(guī)范，請訪問 Modbus 組織的網(wǎng)站：https://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。

SIMATIC S7?200 SMART

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 RS 485（集成端口 0 和可選信號板端口 1）和 RS-232（jinxian可選信號板端口 1）進行 Modbus 通信， S7-200 SMARTZui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。

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

注意事項

1）S7 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。

2）S7-200 SMART CPU 支持的 Modbus 消息為每條Zui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。

5）Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址和S7-200 SMART存儲區(qū)地址的映射舉例。