.PAGE7/NUMPAGES7西門子S7200與變頻器MODBUS通訊實(shí)例詳解西門子S7200PLC簡(jiǎn)介西門子S7-200PLC在實(shí)時(shí)模式下具有速度快,具有通訊功能和較高的生產(chǎn)力的特點(diǎn)。一致的模塊化設(shè)計(jì)促進(jìn)了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)造和可擴(kuò)展性的解決方案。來(lái)自西門子的S7-200微型PLC可以被當(dāng)作獨(dú)立的微型PLC解決方案或與其他控制器相結(jié)合使用。Modbus通訊協(xié)議簡(jiǎn)介Modbus是由Modicon〔現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌在1979年發(fā)明的,是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng),由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過(guò)公用線路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控。ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)主機(jī),所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控制器,但實(shí)際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個(gè)系統(tǒng),各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。1MODBUSRTU協(xié)議在S7-200中的應(yīng)用原理1.1MODBUSRTU協(xié)議與S7-200相互關(guān)系簡(jiǎn)介S7-200CPU上的通訊口Port0可以支持MODBUSRTU協(xié)議,成為MODBUSRTU從站。此功能是通過(guò)S7-200的自由口通訊模式實(shí)現(xiàn),因此可以通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)電臺(tái)等慢速通訊設(shè)備傳輸。想在S7-200CPU與其他支持MODBUSRTU的設(shè)備使用MODBUSRTU協(xié)議通訊,需要由有S7-200CPU做MODBUS主站。S7-200CPU做主站必須由用戶自己用自由口模式,按相關(guān)協(xié)議編程。2從站指令的用法：S7-200控制系統(tǒng)應(yīng)用中,MODBUSRTU從站指令庫(kù)只支持CPU上的通訊0口<Port0>。要實(shí)現(xiàn)MODBUSRTU通訊,需要Step7-Micro/WIN32V3.2以上版本的編程軟件,而且須安裝Step7-Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary<指令庫(kù)>。MODBUSRTU功能是通過(guò)指令庫(kù)中預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的。MODBUSRTU協(xié)議在S7-200中應(yīng)用的基本過(guò)程<1>首先檢查S7-200控制系統(tǒng)中所用Micro/WIN軟件版本,應(yīng)當(dāng)是Step7-Micro/WINV3.2以上版本。<2>檢查Micro/WIN的指令樹(shù)中是否存在MODBUSRTU從站指令庫(kù)<圖1>,庫(kù)中應(yīng)當(dāng)包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個(gè)子程序。如果沒(méi)有,須安裝Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary<指令庫(kù)>軟件包編程時(shí)使用SM0.1—調(diào)用子程序MBUS_INIT進(jìn)行初始化,使用SM0.0—調(diào)用研究MBUS_SLAVE,并指定相應(yīng)參數(shù)。關(guān)于參數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明,可在子程序的局部變量表中找到。調(diào)用MODBUS通訊指令庫(kù)參數(shù)意義如下:

●模式選擇:啟動(dòng)/停止MODBUS,1=啟動(dòng);0=停止;

●從站地址:MODBUS從站址,取值1~247;

●波特率:可選1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600;

●奇偶校驗(yàn):0=無(wú)校驗(yàn);1=奇校驗(yàn);2=偶校驗(yàn);

●延時(shí):附加字符間延時(shí),缺省值為0;

●最大I/Q位:參與通訊的最大I/O點(diǎn)數(shù),S7-200I/O映像區(qū)為128/128,缺省值為128;

●最大AI字?jǐn)?shù):參與通訊的最大AI通道數(shù),可為16或32;

●最大保持寄存器區(qū):參與通訊的V存儲(chǔ)區(qū)字<VW>;

●保持寄存器區(qū)起始址:以&VBx指定<間接尋址方式>;

●初始化完成標(biāo)志:成功初始化后置1;

●錯(cuò)誤代碼:0=無(wú)錯(cuò)誤。1.3注意的問(wèn)題調(diào)用Step7-Mciro/WIN32V3.2InstructionLibrary<指令庫(kù)>需要分配庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū)<LibraryMemory>。庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫(kù)子程序和中斷程序所要用到變量存儲(chǔ)空間。編程時(shí)不分配庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū),編譯時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多相同的錯(cuò)誤。由子程序參數(shù)HoldStart和MaxHold指定保持寄存器區(qū),是S7-200CPUV數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中分配,此數(shù)據(jù)區(qū)不能和庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū)有任何重疊,否則運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤,不能正常通訊。注意MODBUS中保持寄存器區(qū)按"字"尋址,即MaxHold規(guī)定是VW而VB個(gè)數(shù)。3主站指令的用法：1.MODBUSRTU主站指令庫(kù)的功能是通過(guò)在用戶程序中調(diào)用預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的,該庫(kù)對(duì)Port0和Port1有效。該指令庫(kù)將設(shè)置通信口工作在自由口模式下。2.MODBUSRTU主站指令庫(kù)使用了一些用戶中斷功能,編其他程序時(shí)不能在用戶程序中禁止中斷。3.MODBUSRTU主站庫(kù)對(duì)CPU的版本有要求。CPU的版本必須為2.00或者2.01〔即訂貨號(hào)為6ES721*－***23-0BA*,1.22版本之前〔包括1.22版本的S7-200CPU不支持。使用MODBUSRTU主站指令庫(kù),可以讀寫(xiě)MODBUSRTU從站的數(shù)字量、模擬量I/O以及保持寄存器。要使用MODBUSRTU主站指令庫(kù),須遵循下列步驟：安裝西門子標(biāo)準(zhǔn)指令庫(kù)按照要求編寫(xiě)用戶程序調(diào)用MODBUSRTU主站指令庫(kù)MODBUSRTU主站功能編程1.調(diào)用MODBUSRTU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(dòng)其功能控制：用SM0.0調(diào)用MODBUSRTU主站初始化與控制子程序各參數(shù)意義如下:EN使能：必須保證每一掃描周期都被使能〔使用SM0.0b.Mode模式：為1時(shí),使能MODBUS協(xié)議功能；為0時(shí)恢復(fù)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(yàn)：校驗(yàn)方式選擇0＝無(wú)校驗(yàn)1＝奇較驗(yàn)2＝偶較驗(yàn)e.Timeout超時(shí)：主站等待從站響應(yīng)的時(shí)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(gè)值必須設(shè)置足夠大以保證從站有時(shí)間響應(yīng)。f.Done完成位：初始化完成,此位會(huì)自動(dòng)置1。可以用該位啟動(dòng)MBUS_MSG讀寫(xiě)操作〔見(jiàn)例程g.Error初始化錯(cuò)誤代碼〔只有在Done位為1時(shí)有效：0＝無(wú)錯(cuò)誤1＝校驗(yàn)選擇非法2＝波特率選擇非法3＝模式選擇非法2.調(diào)用MODBUSRTU主站讀寫(xiě)子程序MBUS_MSG,發(fā)送一個(gè)MODBUS請(qǐng)求；調(diào)用MODBUSRTU主站讀寫(xiě)子程序各參數(shù)意義如下:EN使能：同一時(shí)刻只能有一個(gè)讀寫(xiě)功能〔即MBUS_MSG使能注意：建議每一個(gè)讀寫(xiě)功能〔即MBUS_MSG都用上一個(gè)MBUS_MSG指令的Done完成位來(lái)激活,以保證所有讀寫(xiě)指令循環(huán)進(jìn)行〔見(jiàn)例程。b.First讀寫(xiě)請(qǐng)求位：每一個(gè)新的讀寫(xiě)請(qǐng)求必須使用脈沖觸發(fā)c.Slave從站地址：可選擇的范圍1-247d.RW從站地址：0＝讀,1＝寫(xiě)注意：1.開(kāi)關(guān)量輸出和保持寄存器支持讀和寫(xiě)功能2.開(kāi)關(guān)量輸入和模擬量輸入只支持讀功能e.Addr讀寫(xiě)從站的選擇讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)地址：00001至0xxxx-開(kāi)關(guān)量輸出10001至1xxxx-開(kāi)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(gè)數(shù)通訊的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)〔位或字的個(gè)數(shù)注意：MODBUS主站可讀/寫(xiě)的最大數(shù)據(jù)量為120個(gè)字〔是指每一個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中2.如果是寫(xiě)指令,要寫(xiě)出的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中h.Done完成位讀寫(xiě)功能完成位i.Error錯(cuò)誤代碼：只有在Done位為1時(shí),錯(cuò)誤代碼才有效0＝無(wú)錯(cuò)誤1＝響應(yīng)校驗(yàn)錯(cuò)誤2＝未用3＝接收超時(shí)〔從站無(wú)響應(yīng)4＝請(qǐng)求參數(shù)錯(cuò)誤〔slaveaddress,MODBUSaddress,count,RW5＝MODBUS/自由口未使能6＝MODBUS正在忙于其它請(qǐng)求7＝響應(yīng)錯(cuò)誤〔響應(yīng)不是請(qǐng)求的操作8＝響應(yīng)CRC校驗(yàn)和錯(cuò)誤-101＝從站不支持請(qǐng)求的功能102＝從站不支持?jǐn)?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(chǔ)器奇偶錯(cuò)誤常見(jiàn)的錯(cuò)誤：如果多個(gè)MBUS_MSG指令同時(shí)使能會(huì)造成6號(hào)錯(cuò)誤從站delay參數(shù)設(shè)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成主站3號(hào)錯(cuò)誤從站掉電或不運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)故障都會(huì)造成主站3號(hào)錯(cuò)誤3.在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中為庫(kù)指令分配存儲(chǔ)區(qū)〔LibraryMemoryMODBUSMaster指令庫(kù)需要一個(gè)284個(gè)字節(jié)的全局V存儲(chǔ)區(qū)。西門子S7200PLCMODBUS支持的功能碼功能碼描述1讀取單個(gè)/多個(gè)線圈的實(shí)際輸出狀態(tài)。功能1返回任意數(shù)量輸出點(diǎn)的接通/斷開(kāi)狀態(tài)〔Q。2讀取單個(gè)/多個(gè)線圈的實(shí)際輸入狀態(tài)。功能2返回任意數(shù)量的輸入點(diǎn)的接通/斷開(kāi)狀態(tài)〔I3多個(gè)保持寄存器。功能3返回V存儲(chǔ)器的內(nèi)容。保持寄存器在MODBUS下是字類型,在一個(gè)請(qǐng)求中最多可讀120個(gè)字。4讀單個(gè)/多個(gè)輸入寄存器,返回模擬輸入值。5寫(xiě)單個(gè)線圈〔實(shí)際輸出。功能5將實(shí)際輸出點(diǎn)設(shè)置為指定值。該輸出點(diǎn)不是被強(qiáng)制,用戶程序可以重寫(xiě)由MODBUS的請(qǐng)求而寫(xiě)入的值。6寫(xiě)單個(gè)保持寄存器。功能6寫(xiě)一個(gè)單個(gè)保持寄存器的值到S7-200的V存儲(chǔ)區(qū)。15寫(xiě)多個(gè)線圈〔實(shí)際輸出。功能15寫(xiě)多個(gè)實(shí)際輸出值到S7-200的Q映像區(qū)。起始輸出點(diǎn)必須是一個(gè)字節(jié)的開(kāi)始〔如Q0.0或Q2.0,并且要寫(xiě)得輸出的數(shù)量是8的倍數(shù)。這是MODBUS從站協(xié)議指令的限定。這些點(diǎn)不是被強(qiáng)制,用戶程序可以重寫(xiě)由MODBUS的請(qǐng)求而寫(xiě)入的值。16寫(xiě)多個(gè)保持寄存器。功能16寫(xiě)多個(gè)保持寄存器到S7-200的V區(qū)。在一個(gè)請(qǐng)求中最多可寫(xiě)120字。例國(guó)產(chǎn)精驅(qū)變頻器與S7200CPU224XPPLC通訊〔1設(shè)置變頻器的通訊參數(shù)參數(shù)設(shè)置值說(shuō)明P0.014啟動(dòng)命令改為串行通訊P0.032頻率給定改為串行通訊P3.091339600波特率無(wú)奇偶校驗(yàn)P3.103從站地址3硬件接線S7200通訊口1第3腳RS485+第8腳RS485-<3>初始化程序變頻器的控制地址,因?yàn)樽冾l器控制地址為2000H,所以換位10進(jìn)制為8192,MUDBUS地址40001開(kāi)頭,需要加1,控制地址為8193,功能碼4為讀寫(xiě)寄存器,因?yàn)閱?dòng)變頻器的控制命令為17,所以傳送17到VW200則啟動(dòng)變頻器<5>設(shè)置變頻器的給定頻率變頻器的通信控制字節(jié)西門子通訊MUDBUS協(xié)議在工控上使用最廣泛的一種協(xié)議,具備以下幾個(gè)特點(diǎn)1使用簡(jiǎn)單,利用MUDBUS庫(kù)文件簡(jiǎn)單的幾條指令就能實(shí)現(xiàn)與智能儀表,變頻器,打印機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通訊,且無(wú)需加其他硬件上的成本MODBUS總線廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能高低壓電器、變送器、可編程控制器、人機(jī)界面、變頻器、