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 Modbus RTU 主站指令庫

西門子在 Micro/WIN V4.0 SP5 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（Micro/WIN V4.0 SP5）

• 1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調(diào)用預先編好的程序功能塊實現(xiàn)的，該庫對 Port 0 和 Port 1 有效。該指令庫將設(shè)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 主站庫對CPU的版本有要求。CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01（即訂貨號為 6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的 S7-200 CPU 不支持。

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。

要使用 Modbus RTU 主站指令庫，須遵循下列步驟：

• 1.安裝西門子標準指令庫
• 2.按照要求編寫用戶程序調(diào)用 Modubs RTU 主站指令庫
安裝西門子標準指令庫

1.2 Modbus RTU 主站功能編程

1. 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序

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：

圖 2. 用 SM0.0 調(diào)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.	Timeout	超時：	主站等待從站響應(yīng)的時間，以毫秒為單位，典型的設(shè)置值為 1000 毫秒（1 秒），允許設(shè)置的范圍為 1 - 32767。
			注意： 這個值必須設(shè)置足夠大以保證從站有時間響應(yīng)。
f.	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）
g.	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＝ 模式選擇非法

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	從站地址：	0 ＝ 讀， 1 ＝ 寫
			注意：
			1. 開關(guān)量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能
			2. 開關(guān)量輸入和模擬量輸入只支持讀功能
e.	Addr	讀寫從站的數(shù)據(jù)地址：
			選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型
			00001 至 0xxxx - 開關(guān)量輸出
			10001 至 1xxxx - 開關(guān)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/寫的最大數(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(yīng)校驗錯誤
			2 ＝ 未用
			3 ＝ 接收超時（從站無響應(yīng)）
			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(yīng)錯誤（響應(yīng)不是請求的操作）
			8 ＝ 響應(yīng)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(shè)備故障
			105 ＝ 從站接受了信息，但是響應(yīng)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

• 如果多個 MBUS_MSG 指令同時使能會造成 6 號錯誤
• 庫存儲區(qū)被程序其它地方復用，有時也會造成6 號錯誤
• 從站 delay 參數(shù)設(shè)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(luò)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284個字節(jié)的全局 V 存儲區(qū)。

參考：分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)

1.3 關(guān)于 Modbus RTU 主站協(xié)議及地址

此為西門子正式推出的標準庫指令說明資料。

Modbus RTU Master 協(xié)議指令庫使通信口工作在自由口模式下，此時不能與 Micro/WIN 軟件通信。要在切換回 PPI 協(xié)議，可以：

• 將 MBUS_CTRL 指令的 Mode 輸入端設(shè)置為邏輯"0"
• 將 CPU 的允許模式選擇開關(guān)置為 STOP 位置

Modbus RTU Master 協(xié)議庫的 MBUS_CTRL 指令不需要很長的執(zhí)行時間。MBUS_需要 1.11 ms 用于初始化，在后續(xù)的每個掃描周期中只占用 0.41 ms。

調(diào)用 MBUS_MSG 子程序會加長處理時間。大部分時間都用于 CRC 校驗的計算。每讀、寫一個字的數(shù)據(jù)就需要 1.85 ms 掃描時間。數(shù)據(jù)最多的情況下（讀、寫 120 字的數(shù)據(jù)），掃描時間大概會擴增加 222 ms。讀操作的時間主要消耗在接收數(shù)據(jù)上；寫操作的時間主要消耗在發(fā)送數(shù)據(jù)上。

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

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

S7-200 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時，Modbus 地址和 S7-200 內(nèi)存儲區(qū)地址的 映射關(guān)系都類似。

Modbus 保持寄存器地址映射舉例：

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。第一個字節(jié)中的最低有效位對應(yīng) Modbus 地址的起始地址。如下圖所示：

圖 4. 數(shù)字量地址映射舉例

1.4 Modbus RTU 主站例程

為了更好地理解 Modbus 主站的編程，可參考下面的例程。

例子程序1: 多個MBUS_MSG指令輪詢執(zhí)行，

• 1. 該例程使用 Micro/WIN V4.0 SP5 保存。
• 2. 該例程僅訪問一個從站，若訪問不同的從站，可通過改變從站地址來實現(xiàn)。

Modbus RTU 主站指令庫應(yīng)用例程

Modbus RTU 主站變址方式輪詢訪問應(yīng)用例程

注意：此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負任何責任。使用該軟件的風險完全由用戶自行承擔。由于它是免費的，所以不提供任何擔保，錯誤糾正和熱線支持，用戶不必為 此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。

1.5 Modbus RTU 主站常問問題

Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本是否有要求，為什么編譯例子程序時，會遇到 4 個錯誤？

Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本確實有要求，CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01(即訂貨號為6ES721*－***23-0BA*)，1.22 版本之前（包括 1.22 版本）的 S7-200 CPU 不支持。

Modbus 指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進行 CPU 監(jiān)控？

Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監(jiān)控。如果通信口都已經(jīng)被占用，可以考慮：

• 加一個通信模塊（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）擴展出一個編程通信口
• 中止自由口模式，可以將 CPU 上的模式開關(guān)從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態(tài)，用程序停止指令庫的 Modbus 模式（參見指令庫應(yīng)用）

 如何理解 Modbus 地址與功能碼的區(qū)別？

Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。

根據(jù) Modbus 通信協(xié)議，Modbus 數(shù)據(jù)的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx 的形式，分別表示數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸入等數(shù)據(jù)地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數(shù)據(jù)地址與 S7-200 的 I/O 和數(shù)據(jù)存儲區(qū)地址間有特定的對應(yīng)關(guān)系。

有些設(shè)備表明它支持 Modbus RTU 通信協(xié)議，但也詳細提供了讀寫數(shù)據(jù)的詳細通信幀格式，其中包括如何指定 Modbus 站的地址，需要讀寫數(shù)據(jù)類型、長度等等。數(shù)據(jù)幀有特定字節(jié)指出此指令讀寫的數(shù)據(jù)類型和地址，此字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容即所謂"功能碼"，如功能 1 指定讀取單個/多個數(shù)字量輸出點的值。

支持 Modbus 協(xié)議的設(shè)備或軟件，使用時用戶直接設(shè)置或看到的應(yīng)當是 Modbus 數(shù)據(jù)地址。Modbus 地址所訪問的數(shù)據(jù)，是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協(xié)議只有功能碼，則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應(yīng)關(guān)系。

如何訪問大于 9999 的保持寄存器地址？

通常 Modbus 協(xié)議的保持寄存器地址范圍在 40001 - 49999 之間。對于多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)夠了。但有些 Modbus 從站把地址映射到保持寄存器區(qū)的地址超過 9999 的部分。

Modbus Master 協(xié)議庫支持超過 9999 的保持寄存器地址。地址范圍為 400001 - 465536。只需在調(diào)用 MBUS_MSG 子程序時給 Addr 參數(shù)賦相應(yīng)的值即可，如 416768。

 Modubs Master 擴展地址模式僅支持保持寄存器區(qū)，不支持其他地址類型。

S7-200 作為 Modbus 主站方接收上來的數(shù)據(jù)格式與第三方設(shè)備不一樣怎么辦？

西門子PLC數(shù)據(jù)的存儲格式為高位低存方式。舉例：VD200中包含VW200和VW202，其中VW202是低字，VW200是高字。若第三方設(shè)備與西門子數(shù)據(jù)存儲格式不同，是低位低存的方式，那么通信上來的數(shù)據(jù)就會存在錯誤，需要進行轉(zhuǎn)換才能使用。編程的方式比較多樣，針對雙字中高低字的交換可以使用SWAP(字交換）指令，若是字節(jié)交換可以考慮循環(huán)移位指令。

S7-200 是否支持如 Modbus TCP 等其它協(xié)議？

不支持。S7-200自身的通信端口或其通信擴展模塊均不支持 Modbus TCP、CANopen、DeviceNet 以及 BACnet 通信協(xié)議。

 為什么 S7-200 作 Modbus 主站時 MBUS_MSG 指令報6號錯誤？

引起6號錯誤主要有兩方面的原因：1.多個 MBUS_MSG 指令同時使能執(zhí)行；2. Modbus庫存儲區(qū)中分配的建議地址區(qū)與編程中已使用的V存儲區(qū)有重疊。

2.1 CPU 上的通信口（Port0）支持 Modbus RTU 從站通信協(xié)議

S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU協(xié)議，成為Modbus RTU從站。此功能是通過S7-200的自由口通信模式實現(xiàn)，因此可以通過無線數(shù)據(jù)電臺等慢速通信設(shè)備傳輸。

 詳情請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》之相關(guān)章節(jié)。

要實現(xiàn)Modbus RTU通信，需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的編程軟件，而且須安裝STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令庫）。Modbus RTU功能是通過指令庫中預先編好的程序功能塊實現(xiàn)的。

 Modbus RTU從站指令庫只支持CPU上的通信0口（Port0）。

2.2 編程基本步驟：

檢查Micro/WIN的軟件版本，應(yīng)當是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。

檢查Micro/WIN的指令樹中是否存在Modbus RTU從站指令庫（圖1），庫中應(yīng)當包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個子程序。如果沒有，須安裝Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library（指令庫）軟件包；

圖1. 指令樹中的庫指令

編程時使用SM0.1調(diào)用子程序MBUS_INIT進行初始化，使用SM0.0調(diào)用MBUS_SLAVE，并指定相應(yīng)參數(shù)。關(guān)于參數(shù)的詳細說明，可在子程序的局部變量表中找到；

圖2. 調(diào)用Modbus RTU通信指令庫

圖中參數(shù)意義如下：

• 模式選擇：啟動/停止Modbus，1=啟動；0=停止
• 從站地址：Modbus從站地址，取值1~247
• 波特率：可選1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200
• 奇偶校驗：0=無校驗；1=奇校驗；2=偶校驗
• 延時：附加字符間延時，缺省值為0
• 最大I/Q位：參與通信的最大I/O點數(shù)，S7-200的I/O映像區(qū)為128/128，缺省值為128
• 最大AI字數(shù)：參與通信的最大AI通道數(shù)，可為16或32
• 最大保持寄存器區(qū)：參與通信的V存儲區(qū)字（VW）
• 保持寄存器區(qū)起始地址：以&VBx指定（間接尋址方式）
• 初始化完成標志：成功初始化后置1
• 初始化錯誤代碼
• Modbus執(zhí)行：通信中時置1，無 Modbus 通信活動時為 0。
• 錯誤代碼：0=無錯誤

在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)（Library Memory）；

如有必要，使用主站軟件測試。

注意：由子程序參數(shù)HoldStart和MaxHold指定的保持寄存器區(qū)，是在S7-200 CPU的V數(shù)據(jù)存儲區(qū)中分配，此數(shù)據(jù)區(qū)不能和庫指令數(shù)據(jù)區(qū)有任何重疊，否則在運行時會產(chǎn)生錯誤，不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器區(qū)按"字"尋址，即MaxHold規(guī)定的是VW而不是VB的個數(shù)。

在圖2的例子中，規(guī)定了 Modbus 保持寄存器區(qū)從 VB0 開始（HoldStart ＝ VB0），并且保持寄存器為1000個字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（兩個字節(jié)）為單位，實際上這個通信緩沖區(qū)占用了VB0～VB1999共2000個字節(jié)。因此分配庫指令保留數(shù)據(jù)區(qū)時至少要從VB2000開始。當然保持區(qū)不一定要從VB0開始。

注意：你選用的CPU的V存儲區(qū)大?。PU型號不同V數(shù)據(jù)存儲區(qū)大小不同。應(yīng)根據(jù)需要選擇Modbus保持寄存器區(qū)域的大小。

包含 Modbus RTU 從站指令庫的項目編譯、下載到CPU中后，在編程計算機（PG/PC）上運行一些 Modbus 測試軟件可以檢驗S7-200的Modbus RTU通信是否正常，這對查找故障點很有用。測試軟件通過計算機串口（RS-232）和PC/PPI電纜連接CPU。如果必要，須將PC/PPI電纜設(shè)置在自由口通信方式。

可到一些軟件下載網(wǎng)站尋找類似軟件，如 ModScan32 等。

2.3 Modbus RTU 從站地址與S7-200的地址對應(yīng)

Modbus地址總是以00001、30004之類的形式出現(xiàn)。S7-200內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲區(qū)與Modbus的0、1、3、4共4類地址的對應(yīng)關(guān)系如下：

表2. Modbus地址對應(yīng)表

其中T為S7-200中的緩沖區(qū)起始地址，即 HoldStart。

如果已知S7-200中的V存儲區(qū)地址，推算Modbus地址的公式如下：

Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T為偶數(shù)

2.4 Modbus RTU 從站指令庫支持的功能碼

Modbus RTU 從站指令庫支持特定的 Modbus 功能。訪問使用此指令庫的主站必須遵循這個指令庫的要求。

表 3. Modbus RTU 從站功能碼

2.5 Modbus RTU 從站例程

Modbus RTU 從站例程

需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打開

2.6 Modbus RTU 從站常見問題

Modbus 從站的網(wǎng)絡(luò)地址與 S7-200 的 CPU 網(wǎng)絡(luò)地址有什么關(guān)系？

沒有關(guān)系。支持網(wǎng)絡(luò)通信的通信協(xié)議必須有其自己的網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)定。 Modbus 從站的地址只是它在 Modbus 網(wǎng)絡(luò)上的地址，而通常所說的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西門子的 PPI 網(wǎng)絡(luò)上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通過 PPI 網(wǎng)絡(luò)完成，例如編程、網(wǎng)絡(luò)讀寫通信等。

 如何理解 Modbus 地址與功能碼的區(qū)別？

Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。

根據(jù) Modbus 通信協(xié)議，Modbus 數(shù)據(jù)的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式，分別表示數(shù)字量輸出、數(shù)字量輸入、模擬量輸入等數(shù)據(jù)地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數(shù)據(jù)地址與 S7-200 的 I/O 和數(shù)據(jù)存儲區(qū)地址間有特定的對應(yīng)關(guān)系。

有些設(shè)備表明它支持 Modbus RTU 通信協(xié)議，但也詳細提供了讀寫數(shù)據(jù)的詳細通信幀格式，其中包括如何指定 Modbus 站的地址，需要讀寫數(shù)據(jù)類型、長度等等。數(shù)據(jù)幀有特定字節(jié)指出此指令讀寫的數(shù)據(jù)類型和地址，此字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容即所謂"功能碼"，如功能 1 指定讀取單個/多個數(shù)字量輸出點的值。

支持 Modbus 協(xié)議的設(shè)備或軟件，使用時用戶直接設(shè)置或看到的應(yīng)當是 Modbus 數(shù)據(jù)地址。Modbus 地址所訪問的數(shù)據(jù)，是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協(xié)議只有功能碼，則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應(yīng)關(guān)系。

Modbus 指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進行 CPU 監(jiān)控？

Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監(jiān)控。如果通信口都已經(jīng)被占用，可以考慮：

• 加一個通信模塊（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）擴展出一個編程通信口
• 中止自由口模式，可以將 CPU 上的模式開關(guān)從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態(tài)，用程序停止指令庫的 Modbus 模式（參見指令庫應(yīng)用）

為何有些 HMI 軟件使用 Modbus RTU 讀取S7-200中的實數(shù)會出現(xiàn)錯誤？

有些HMI軟件使用Modbus RTU通信協(xié)議時，處理存儲在數(shù)據(jù)保持寄存器中的實數(shù)（浮點數(shù)）的方式與西門子的實數(shù)保存格式不同。西門子的PLC遵循"高字節(jié)低地址、低字節(jié)高地址"的規(guī)律。

Modbus RTU的保持寄存器總是以"字（雙字節(jié)）"為單位，而一個實數(shù)需要4個字節(jié)（雙字）表示。HMI軟件在處理時可能會把保持寄存器的兩個"字"互換位置，造成不能識別以西門子格式表示的實數(shù)。如果HMI軟件一方無法處理這種實數(shù)，則可在S7-200 CPU中編程將存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（保持寄存器區(qū)）的實數(shù)的高字和低字互換。

為何有的HMI軟件用Modbus RTU可以讀取作為從站的S7-200的內(nèi)容，但不能寫入？

可能此軟件使用了Modbus功能15（寫多個離散量）或類似功能（功能 16）。S7-200從站協(xié)議遵守"以整字節(jié)地址邊界（如Q0.0、Q2.0）開始、以8的整數(shù)倍為位個數(shù)"的規(guī)約。如果HMI軟件未嚴格執(zhí)行此規(guī)律就可能發(fā)生寫入錯誤的情況。

S7-200是否支持 Modbus ASCII 模式？

S7-200可以支持上述模式，但是沒有現(xiàn)成的指令庫，需要用戶自己編程。

項目編譯后為何出現(xiàn)很多錯誤？

使用指令庫時，若編譯后出現(xiàn)很多錯誤，一般是因為未指定庫指令數(shù)據(jù)存儲區(qū)。請參考相關(guān)條目。

S7-200 CPU的Port1是否可以支持Modbus RTU協(xié)議？

可以。用戶可以自己編程實現(xiàn)。

在S7-200的"Tips and Tricks"幫助文檔中，Tip041是Modbus RTU從站程序，用戶可以參考。

S7-200是否可以組成Modbus RTU通信網(wǎng)絡(luò)？如何組網(wǎng)？

S7-200可以組成RS-485基礎(chǔ)上的Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)。如果通信對象是不同標準的通信口，可能還需要轉(zhuǎn)換。
參見：RS-485網(wǎng)絡(luò)組成

STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版內(nèi)部已經(jīng)帶有新的指令庫，但在未安裝西門子 Instruction Library 軟件包的情況下，不能顯示出來使用。

要使用西門子的標準指令庫，必須先安裝西門子的指令庫軟件包 Instruction Library。安裝了 Instruction Library 之后，只要安裝的 STEP 7-Micro/WIN 版本是最新的，就能獲得相應(yīng)版本的新指令庫。安裝 Micro/WIN 的升級包（Service Pack）也會更新指令庫的版本。

用戶可以直接從下面獲得西門子 Instruction Library 軟件安裝包：

Instruction Library

最新的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下幾種西門子標準指令庫：

• USS通信協(xié)議庫：
  可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持與Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master 4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICS G110系列的USS通信控制，通過一些預先編好的子程序和中斷程序，以方便地控制變頻器的運行和讀寫其參數(shù)。
  Micro/WIN V4.0的USS指令庫現(xiàn)在已經(jīng)針對西門子的Master Drive做了優(yōu)化。
• Modbus RTU Slave（從站）通信協(xié)議庫：
  可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU從站通信功能。
• Modbus RTU Master （主站）通信協(xié)議庫: 
  可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。

以上通信協(xié)議庫都是使用了S7-200 CPU的自由口通信功能。

圖1. 西門子標準庫以淺藍色圖標表示（Micro/WIN V4.0 SP5）

從以下兩種途徑可以獲得STEP 7-Micro/WIN指令庫：

• 安裝STEP 7-Micro/WIN32 附加軟件包Instruction Library V1.1，訂貨號6ES7830-2BC00-0YX0。
• 已安裝STEP 7-Micro/WIN32 V3.1和Toolbox V1.0（包括為TP070配置的TP Designer和老的指令庫，訂貨號6ES7810-2TC00-0YX0），再安裝正式的STEP 7-Micro/WIN32 V3.2（或V4.0）版，也可自動獲得新的指令庫。新舊版本的軟件及其指令庫可以在一臺計算機上共存（V4.0 的各升級包不能共存）。

注意：

• 所有舊的CPU21x不能使用新的指令庫
• 舊版本的指令庫不能與新的指令庫在同一個項目文件中共存
• 安裝了新版本的指令庫后，舊版本的指令庫不再能夠看到
• 用戶自定義的指令庫不能與西門子的庫重名

有時因為系統(tǒng)和軟件安裝有問題，可能在安裝完西門子標準指令庫后仍然不能看到西門子標準庫。這時可以嘗試添加標準庫。標準庫的文件存在Micro/WIN安裝目錄下的Standard Libs目錄下。

3.1 分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)

調(diào)用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 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(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（錯誤18）。

操作步驟（以Modbus RTU庫指令為例）：

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2所示：

圖2

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

圖3.缺省情況下是從VB0開始，但因為與Modbus的保持寄存區(qū)沖突，所以手動改為VB2000。按"Suggest Address"按鈕也可以自動分配。

可以使用Suggest Address（推薦地址）設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)，但要注意編程軟件設(shè)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(shè)置。應(yīng)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(yīng)重復按Suggest Address按鈕，否則也會造成混亂。

在STEP 7-Micro/WIN32 V3.1中，有分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)時有不同的操作方法，需要在Symbol Table（符號表）中設(shè)置一個首地址。我們強烈建議使用當時最新的編程版本。

3.2 添加指令庫

注意：添加自定義指令庫，需要關(guān)閉編輯庫指令的項目，新建立一個項目。如果要添加其他來源的庫指令自然不需要如此。

第一步：在Micro/WIN的File（文件）菜單中選擇Add/Remove Libraries...（添加/刪除指令庫）命令 ；或者在指令樹的Libraries（指令庫）分支上單擊鼠標右鍵，選擇Add/Remove Libraries...

圖4. 選擇添加/刪除指令庫命令

添加/刪除對話框中將顯示已經(jīng)在本機的Micro/WIN中集成的用戶自定義指令庫。

圖5. 已安裝的庫指令

第二步：按Add（添加）按鈕，選擇新定義的庫文件路徑。用戶自定義庫將自動添加到Micro/WIN指令樹的Libraries分支下。

圖6. 選擇庫文件

 缺省情況下，Micro/WIN到圖8中的路徑下尋找?guī)熘噶钗募Ｓ脩粢部梢灾付ㄆ渌窂?。但要注意庫文件?yīng)當保持在非移動的介質(zhì)上，如果指定了一個可移動硬盤，則硬盤不在時會發(fā)生找不到庫的錯誤。建議用戶使用缺省設(shè)置。

3.3 刪除庫指令

第一步：選擇添加/刪除指令庫命令

圖7. 選擇命令

第二步：選中須卸載的庫所對應(yīng)的庫文件，按Remove（刪除）按鈕

圖8. 選中要刪除的庫指令文件

S7-200系統(tǒng)支持的PPI、MPI和PROFIBUS-DP協(xié)議通常以RS-485電氣網(wǎng)絡(luò)為硬件基礎(chǔ)。
RS-485串行通信標準采用平衡信號傳輸方式，或者稱為差動模式。平衡傳輸方式可以有效地抑制傳輸過程中干擾。
平衡方式采用一對導線，利用兩根導線間的電壓差傳輸傳輸信號。這兩根導線被命名為A（TxD/RxD-）和B（TxD/RxD+）。當B的電壓比A高時，認為傳輸?shù)氖沁壿?高"電平；當B的電壓比A低時，認為傳輸?shù)氖沁壿?低"電平信號。能夠有效工作的差動電壓范圍十分寬廣，可以從零點幾伏到接近十伏。
RS-485通信端口可以做到很高的通信速率，較長的通信距離，以及并聯(lián)連接多個端口。

平衡通信方式能否有效工作受到共模電壓差的影響。RS-485接口的兩根導線相對于通信對象信號地的電壓差就是共模電壓。非電氣隔離的RS-485接口能在一定的范圍內(nèi)抵抗共模電壓對通信的干擾。

S7-200 CPU通信口的共模抑制電壓是12V。所以對于這類非隔離型的RS-485端口，保證通信口之間的信號地等電位非常重要，最好將它們連接在一起（并不是說一定要接地）。

S7-200系統(tǒng)中的RS-485端口是半雙工的，不能同時發(fā)送和接收信號。
在S7-200系統(tǒng)中，選擇合適的通信設(shè)備，可以做到波特率從1200到12M，單段距離1000m，單段站點32個的通信網(wǎng)絡(luò)。通過中繼器，RS-485電氣網(wǎng)絡(luò)還可以擴展通信距離，增加通信站點。詳情請參考《S7-200系統(tǒng)手冊》關(guān)于通信的專門一章。
雖然常見的RS-485通信器件在電氣性能上基本一致，但物理接口卻五花八門，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。

 西門子系統(tǒng)中的 D-Sub 9 針型 RS-485 端口，引腳定義是基本一致的。

4.1 S7-200系統(tǒng)中的RS-485通信

在S7-200系統(tǒng)中，CPU上的通信口（編程口），以及EM277模塊上的通信端口都是符合RS-485電氣標準的。但它們也有所不同：

• S7-200 CPU上的通信口是非隔離型的，最高通信速率187.5K波特
• EM277上的通信口是隔離的，最高通信速率12M，并且速率自適應(yīng)

以下三種協(xié)議，都可以在RS-485的硬件基礎(chǔ)上實現(xiàn)通信：

• PPI（包括編程通信、S7-200 CPU之間、S7-200 CPU與HMI之間的通信等）
• MPI（S7-200 CPU與S7-300/400 CPU、S7-200 CPU與HMI之間、EM277與HMI之間的通信等）
• PROFIBUS-DP（EM277與其他PROFIBUS-DP主站之間的通信）

實際上，如果各通信站點的地址不同，通信波特率相同，上述三個協(xié)議可以在一個RS-485網(wǎng)絡(luò)上同時實現(xiàn)各自的通信。當然，一個站點支持什么協(xié)議受到自身條件所限。

因此考察上述電氣網(wǎng)絡(luò)的通信時，我們應(yīng)注意到它們都受RS-485網(wǎng)絡(luò)電氣基礎(chǔ)的制約。上述網(wǎng)絡(luò)所用的網(wǎng)絡(luò)硬件基本一樣。

在S7-200系統(tǒng)中，無論是組成PPI、MPI還是RPOFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，或是Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)，用到的主要部件都是一樣的：

• PROFIBUS電纜：電纜型號有多種，其中最基本的是PROFIBUS FC（Fast Connect快速連接）Standard電纜（訂貨號6XV1 830-0EH10）
• PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器：網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式，如出線角度不同等等

5.1 連接網(wǎng)絡(luò)連接器

A. 電纜和剝線器。使用FC技術(shù)不用剝出裸露的銅線。

圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器（FCS，訂貨號6GK1905-6AA00）。

B. 打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊，然后掀開芯線鎖。

圖2. 打開的PROFIBUS連接器

C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護層，將芯線按照相應(yīng)的顏色標記插入芯線鎖，再把鎖塊用力壓下，使內(nèi)部導體接觸。應(yīng)注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。

圖3. 插入電纜

由于通信頻率比較高，因此通信電纜采用雙端接地。電纜兩頭都要連接屏蔽層。

D. 復位電纜壓塊，擰緊螺絲，消除外部拉力對內(nèi)部連接的影響。

5.2 網(wǎng)絡(luò)連接器

網(wǎng)絡(luò)連接器主要分為兩種類型：帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網(wǎng)，帶編程口的插頭可以在聯(lián)網(wǎng)的同時仍然提供一個編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。

圖4. 左側(cè)為不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號：6ES7 972-0BA52-0XA0）
右側(cè)的是帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器（訂貨號：6ES7 972-0BB52-0XA0）

5.3 線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通過PROFIBUS電纜連接網(wǎng)絡(luò)插頭，構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖5. 總線型網(wǎng)絡(luò)連接

在上圖中，網(wǎng)絡(luò)連接器A、B、C分別插到三個通信站點的通信口上；電纜a把插頭A和B連接起來，電纜b連接插頭B和C。線型結(jié)構(gòu)可以照此擴展。

注意圓圈內(nèi)的"終端電阻"開關(guān)設(shè)置。網(wǎng)絡(luò)終端的插頭，其終端電阻開關(guān)必須放在"ON"的位置；中間站點的插頭其終端電阻開關(guān)應(yīng)放在"OFF"位置。

5.4 終端電阻和偏置電阻

一個正規(guī)的RS-485網(wǎng)絡(luò)使用終端電阻和偏置電阻。在網(wǎng)絡(luò)連接線非常短、臨時或?qū)嶒炇覝y試時也可以不使用終端和偏置電阻。

終端電阻：在線型網(wǎng)絡(luò)兩端（相距最遠的兩個通信端口上），并聯(lián)在一對通信線上的電阻。根據(jù)傳輸線理論，終端電阻可以吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射波，有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯(lián)后的值應(yīng)當基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗 偏置電阻：偏置電阻用于在電氣情況復雜時確保A、B信號的相對關(guān)系，保證"0"、"1"信號的可靠性

西門子的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器已經(jīng)內(nèi)置了終端和偏置電阻，通過一個開關(guān)方便地接通或斷開。終端和偏置電阻的值完全符合西門子通信端口和PROFIBUS電纜的要求。

合上網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)插頭的終端電阻開關(guān)，可以非常方便地切斷插頭后面的部分網(wǎng)絡(luò)的信號傳輸。

與其他設(shè)備通信時（采用PROFIBUS電纜），對方的通信端口可能不是D-SUB9針型的，或者引腳定義完全不同。如西門子的MM4x0變頻器，RS-485通信口采用端子接線形式，這種情況下需要另外連接終端電阻，西門子可以提供一個比較規(guī)整的外接電阻。對于其他設(shè)備，可以參照《S7-200系統(tǒng)手冊》上的技術(shù)數(shù)據(jù)制作。

 西門子網(wǎng)絡(luò)插頭中的終端電阻、偏置電阻的大小與西門子PROFIBUS電纜的特性阻抗相匹配，強烈建議用戶配套使用西門子的PROFIBUS電纜和網(wǎng)絡(luò)插頭?？梢员苊庠S多麻煩。