如何通过Modbus协议实现S7-1200与S7-200通讯

如何通过Modbus协议实现S7-1200与S7-200通讯文献涉及产品西门子S7-1200紧凑型PLC在当前的市场中有着广泛的应用，由于其性价比高，所以常被用作小型自动化控制设备的控制器，这也使得它经常与Modbus仪表（扫描枪、打印机等设备进行通讯。因为没有第三方Modbus仪表，这里就以S7-200作为第三方的仪表为例介绍Modbus通讯。1．控制系统原理图1:通讯系统原理2．硬件需求S7-1200PLC目前有3种类型的CPU：1）S7-1211CCPU。2）S7-1212CCPU。3）S7-1214CCPU。这三种类型的CPU最多都可以连接三个串口通信模版。本例中使用的PLC硬件为：1）PM1207电源(6EP1332-1SH71)2）S7-1214C(6ES7214-1BE30-0XB0)3)CM1241RS485(6ES7241-1CH30-0XB0)4）CPU224XP（6ES7214-2AD23-0XB0）3．软件需求1)编程软件Step7BasicV10.5(6ES7822-0AA0-0YA0)2）编程软件STEP7MicroWIN；Modbus库软件选项包4．组态我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7BasicV10.5中组态S7-1214C和S7-200的Modbus通信。4.1S7-1200作Modbus主站，S7-200作Modbus从站S7-1200作为Modbus主站的配置步骤如下：点击桌面上的“TotallyIntegratedAutomationPortalV10”图标，打开如下图：图2：新建S7-1200项目首先需要选择“Createnewproject”选项，然后在“Projectname:”里输入Modbus_Master；在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\”；点击“Create”，这样就创建了一个文件Modbus的新项目。创建后的窗口如下图所示：图3：新建项目后点击门户视图左下角的“ProjectView”切换到项目视图下，如下图：图4：切换到项目视图打开后，在“Devices”标签下，点击“Addnewdevice”，在弹出的菜单中输入设备名“PLC_1”并在设备列表里选择CPU的类型。选择后如下图：图5：PLC硬件组态插入CPU后，点击CPU左边的空槽，在右边的“Catalog”里找到“Communication”下的RS485模块，拖拽或双击此模块，这样就把串口模块插入到硬件配置里，接下来就需要配置此RS485模块硬件接口参数，选择RS485模块，在其下方会出现该模块的硬件属性配置窗口，在属性窗口里有下面五个选项，“general”；“PortConfiguration”；“TransmitmessageConfiguration”；“ReceiveMessageConfiguration”；“IOAddress/HWidentify”。在“General”里包括了此模块的“项目信息”；而在“PortConfiguration”里可以对端口的进行参数配置，波特率为：9600；校验方式：无；数据位为：8；停止位：1；硬件流控制：无；等待时间：1ms设置参数如下图：图6：RS485端口配置在“TransmitmessageConfiguration”和“ReceiveMessageConfiguration”里保持默认设置，在“IOAddress/HWidentify”里确认一下“硬件识别号”为11。此时，完成了硬件的组态，接下来需要编写Modbus通讯程序。在PLC中编写发送程序。在项目管理视图下双击“Device”—》“Programblock”—》“Addnewblock”在弹出的窗口中选择“OrganizationsBlock(OB)”，然后在其右边的窗口里选择“Startup”，去除“SymbolicAccessOnly”的选项勾。如下图所示：图7：添加启动OB块点击“OK”后会打开此OB块，然后在启动OB块里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_MASTER功能块是在“ProjectLibrary”下的“Library”选项卡里，如下图所示：）图8：Library调用后如下图所示：图9：调用MB_COMM_LOAD块在调用MB_COMM_LOAD功能块时，都会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下图：图10：创建背景数据块按上面的步骤在OB1中插入MB_MASTER功能块如下图：图11：调用MB_MASTER块在插入功能块的过程，相应的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_MASTER_DB,两个背景数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击PLC_1项目下的“ProgramBlock”下的“Addnewblock”，在弹出的窗口中选择DB类型为“GlobalDB”，并去掉“Symbolicaccessonly”选项勾（这样可以对该DB块进行直接地址访问），并取名该DB块为MB_COMM_DB。建好这个DB块后，双击打开MB_COMM_DB预先定义数据区的大小，如下图所示：图12：数据区的定义完成数据区的定义后，接下来就可以对MB_COMM_LOAD功能块和MB_Master功能块进行参数赋值，赋值的参数见图9和图11。在上面的编程块里需要注意的是，在MB_MASTER功能块中的参数MB_ADDR参数是从站的Modbus的站地址。这里要读取的从站的站地址为2；关于MODE、DATA_ADDR、DATA_LEN可在下表中查看，DATA_PTR存放发送或接收到的数据。表1：MB_MASTERModbus功能表上面就完成了程序的编写，对项目进行编译；右击PLC_1项目在弹出的菜单里选择“CompliesALL”选项，这样就对硬件与软件进行编译，如下图：图13：编译项目编译且没有错误后就可以下载程序到PLC中，同样右击PLC_1项目，在弹出的菜单选择“DownloadtoDevice”。S7-200作为Modbus从站的配置步骤如下：点击桌面上的“V4.0STEP7MicroWINSP6”图标（因为STEP7MicroWIN安装时并没有安装Modbus的库程序，所以Modbus的库程序是需要单独安装的，安装后才可以在库程序中调用Modbus的通讯功能块，关于库程序可以咨询西门子热线或访问西门子的官方网站），打开后并编写Modbus从站程序如下图：图14：S7-200Modbus从站编程在上面调用的是端口0的程序，所以在连接通讯线时，需要连接到端口0上，编译并下载项目到S7-200的PLC中。下载后运行PLC。用DP电缆连接S7-1200与S7-200。在线监控S7-200中的程序，并监控变量表，修改VB1000到VB1011的值为1到12（VB1000到VB1011对应的Modbus的地址为40001-40006）。监控到的值如下图所示：图15：S7-200监控变量值在线监控S7-1200变量表如下图：图16：S7-1200监控变量值4.2S7-200作Modbus主站，S7-1200作Modbus从站S7-1200作为Modbus从站的配置步骤如下：点击桌面上的“TotallyIntegratedAutomationPortalV10”图标，打开如下图：图17：S7-1200监控变量值首先需要选择“Createnewproject”选项，然后在“Projectname:”里输入Modbus_Slave在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\Backupfile”；点击“Create”，这样就创建了一个文件Modbus_Slave的新项目。创建后的窗口如下图所示：图18：新建项目后点击门户视图左下角的“ProjectView”切换到项目视图下，如下图：图19：切换到项目视图打开后，在“Devices”标签下，点击“Addnewdevice”，在弹出的菜单中输入设备名“PLC_1”并在设备列表里选择CPU的类型。选择后如下图：图20：PLC硬件组态插入CPU后，点击CPU左边的空槽，在右边的“Catalog”里找到“Communication”下的RS485模块，拖拽或双击此模块，这样就把串口模块插入到硬件配置里，接下来就需要配置此RS485模块硬件接口参数，选择RS485模块，在其下方会出现该模块的硬件属性配置窗口，在属性窗口里有下面五个选项，“general”；“PortConfiguration”；“TransmitmessageConfiguration”；“ReceiveMessageConfiguration”；“IOAddress/HWidentify”。在“General”里包括了此模块的“项目信息”；而在“PortConfiguration”里可以对端口的进行参数配置，波特率为：9600；校验方式：无；数据位为：8；停止位：1；硬件流控制：无；等待时间：1ms设置参数如下图：图21：RS485端口配置在“TransmitmessageConfiguration”和“ReceiveMessageConfiguration”里保持默认设置，在“IOAddress/HWidentify”里确认一下“硬件识别号”为11。此时，完成了硬件的组态，接下来需要编写Modbus通讯程序。在PLC中编写发送程序。在项目管理视图下双击“Device”—》“Programblock”—》“Addnewblock”在弹出的窗口中选择“OrganizationsBlock(OB)”，然后在其右边的窗口里选择“Startup”，去除“SymbolicAccessOnly”的选项勾。如下图所示：图22：添加启动OB块点击“OK”后会打开此OB块，然后在启动OB块里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_Slave功能块是在“ProjectLibrary”下的“Library”选项卡里，如下图所示：）图23：Library调用后如下图所示：图24：调用MB_COMM_LOAD块在调用MB_COMM_LOAD功能块时，都会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下图：图25：创建背景数据块按上面的步骤在OB1中插入MB_Slave功能块如下图：图26：调用MB_Slave块在插入功能块的过程，相应的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_Slave_DB,两个背景数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击PLC_1项目下的“ProgramBlock”下的“Addnewblock”，在弹出的窗口中选择DB类型为“GlobalDB”，并去掉“Symbolicaccessonly”选项勾（这样可以对该DB块进行直接地址访问），并取名该DB块为MB_COMM_DB。建好这个DB块后，双击打开MB_COMM_DB预先定义数据区的大小，如下图所示：图27：数据区的定义完成数据区的定义后，接下来就可以对MB_COMM_LOAD功能块和MB_SLAVE功能块进行参数赋值，赋值的参数见图24和图26。在上面的编程块里需要注意的是，在MB_SLAVE功能块中的参数MB_ADDR参数是此从站的Modbus站地址。这里定义为此从站的站地址为2；MB_HOLD_REG是指向Modbus保持寄存器DB的指针。保持寄存器DB必须为典型的全局DB。MB_SLAVE所提供给主站的功能见下表：表3：MB_SLAVEModbus功能表A表4：MB_SLAVEModbus功能表B上面就完成了程序的编写，对项目进行编译；右击PLC_1项目在弹出的菜单里选择“CompliesALL”选项，这样就对硬件与软件进行编译，如下图：图28：编译项目编译且没有错误后就可以下载程序到PLC中，同样右击PLC_1项目，在弹出的菜单选择“DownloadtoDevice”。S7-200作为Modbus主站的配置步骤如下：点击桌面上的“V4.0STEP7MicroWINSP6”图标（因为STEP7MicroWIN安装时并没有安装Modbus的库程序，