实现S7-200PLC之间的Modbus通信

1.控制要求

两台型号为S7-200 CPU226 CN的PLC进行Modbus通信，其中一台作为Modbus通信主站，另一台作为Modbus通信从站。当主站I0.1为ON时，主站给从站发送信息，并使从站的输出Q0.0～Q0.7随主站&VB1000的值变化。

2.硬件配置

1台PC、2台PLC、1根PROFIBUS网络电缆（含有两个网络总线连接器）。

3.通信的建立

如图5-16所示，Modbus通信在两个S7-200 PLC的Port0通信口之间进行。选择具有两个通信口的CPU构成通信系统较为方便，一个作通信口用，一个与计算机连接。在主站侧可以选择Port0或Port1作Modbus通信口，这取决于在主站指令库中对相关指令的选择。在这里Port1通信口与PC连接，便于实现程序编制、下载和在线监控，两个CPU的Port0通信口通过PROFIBUS电缆进行连接，实现两台PLC的Modbus通信传输。

图5-16 硬件连接

对于Modbus通信，主站侧需要使用“MBUS_CTRL”和“MBUS_MSG”指令，从站侧需要使用“MBUS_INIT”和“MBUS_SLAVE”指令。

（1）主站侧MBUS_CTRL指令

MBUS_CTRL指令如图5-17所示，各个参数意义见表5-6，用于初始化主站通信，可初始化、监视或禁用Modbus通信。

MBUS_CTRL指令必须在每次扫描时且“EN”输入使能时被调用，以允许监视随MBUS_MSG指令启动的任何突出消息的进程。指令完成后立即设定“Done”位，才能继续执行下一条指令。在使用MBUS_MSG指令之前，必须正确执行MBUS_CTRL指令。

表5-6 MBUS_CTRL参数选项及其意义

（2）主站侧MBUS_MSG指令

MBUS_MSG指令如图5-18所示，各个参数意义见表5-7，用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。当“EN”输入和“First”输入都为1时，MBUS_MSG指令启动对Modbus从站的请求；通常需要多次扫描完成发送请求、等待应答和处理应答。

图5-17 MBUS_CTRL指令

图5-18 MBUS_MSG指令

表5-7 MBUS_MSG参数选项及其意义

MBUS_MSG指令一次只能激活一条，如果启用了多条MBUS_MSG指令，则将处理所执行的第一条MBUS_MSG指令，其后的所有MBUS_MSG指令将被中止并产生错误代码6。

（3）从站侧MBUS_INIT指令

MBUS_INIT指令如图5-19所示，各个参数意义见表5-8，用于启用和初始化或禁止Modbus通信。指令完成后立即设定“Done”位，才能继续执行下一条指令。应当在每次通信状态改变时执行MBUS_INIT指令，因此“EN”输入采用一个上升沿或下降沿打开，或者仅在首次扫描时执行。在使用MBUS_SLAVE指令之前，必须正确执行MBUS_INIT指令。

表5-8 MBUS_INIT参数选项及其意义

（4）从站侧MBUS_SLAVE指令

MBUS_SLAVE指令如图5-20所示，各个参数意义见表5-9，用于为Modbus主设备发出请求服务。在每次扫描且“EN”输入使能时执行该指令，以便检查和回答Modbus请求。MBUS_SLAVE指令无输入参数，当MBUS_SLAVE指令对Modbus请求作出应答时，“Done”置为1，如果没有需要服务的请求时，“Done”置为0。“Error”输出包含执行指令的结果，该输出只有在“Done”为1时才有效，否则错误参数不会改变。

图5-19 MBUS_INIT指令

图5-20 MBUS_SLAVE指令

表5-9 MBUS_SLAVE参数意义

4.功能的实现

1）编写作为Modbus主站的S7-200 CPU的PLC程序，将程序下载到主站PLC中。

如图5-21所示，网络1用于每次扫描时调用MBUS_CTRL指令，初始化和监视Modbus主站设备。Modbus主设备设置为9600bit/s、奇校验、允许从站延时1ms应答时间。

如图5-22所示，网络2实现在I0.1正跳变时执行MBUS_MSG指令，将地址VB1000的值写入从站5的保持寄存器中。

图5-21 主站程序-网络1(www.xing528.com)

图5-22 主站程序-网络2

参数“DataPtr”代表了V区被读的起始地址，设为VB1000，即主站读取VB1000的值并写入地址为“40001”的保持寄存器中。保持寄存器以字为单位，与从站的V区地址对应。

如图5-23所示，网络3为给VB1000存储器赋初值，使其低4位为1，以便监视从站的变化。

需要注意的是，利用指令库编程前首先应为其分配存储区，否则STEP 7-Micro/WIN编译时会报错。具体方法如下：

①执行STEP 7-Micro/WIN菜单命令“文件”→“库存储区”，打开“库存储区分配”对话框，如图5-24所示。

图5-23 主站程序-网络3

图5-24 主站库存储区分配

②在“库存储区分配”对话框中输入库存储区的起始地址VB0，注意避免该地址和程序中已经采用或准备采用的其他地址重合。

③单击“建议地址”按钮，系统将自动计算存储区的截止地址。

④单击“确定”按钮确认分配，关闭对话框。

2）编写作为Modbus从站的S7-200 CPU的PLC程序，将程序下载到从站PLC中。

如图5-25所示，网络1用于初始化Modbus从站，即将从站地址设为5，将端口0的波特率设为9600bit/s、奇校验、延迟时间为0；MaxIQ取值128、MaxAI取值32，表明允许存取所有的I、Q和AI数值；可以使用的V区寄存器地址字数设为1000，起始地址为VB1000，即主站的保持寄存器40001的值写入从站的&VB1000中。

如图5-26所示，网络2用于在每次扫描时执行Modbus_Slave指令，以便响应主站报文。

图5-25 从站程序-网络1

图5-26 从站程序-网络2

如图5-27所示，网络3为将主站传给从站的值传给QB0，使得输出Q0.0～Q0.7受主站的控制，满足控制要求。

同样需要注意的是，利用指令库编程前首先应为其分配存储区，否则STEP 7-Micro/WIN编译时会报错，如图5-28所示。

图5-27 从站程序-网络3

图5-28 从站库存储区分配

3）用串口电缆连接Modbus主从站，观察Modbus从站PLC的Q0.0～Q0.7输出指示灯，或者在Modbus从站的STEP 7-Micro/WIN状态表中观察Q0.0～Q0.7的数值。操作步骤如下：

①用串口电缆连接主从站PLC的Port0。

②将主从站PLC设置为RUN状态。

③将主站I0.1的开关闭合，使其状态为ON。

④利用STEP 7-Micro/WIN状态表，在线监控从站QB0的数值，如图5-29所示。

图5-29 从站状态监控表

从图5-29中可以看出，当主站的I0.1使能后，主站VB1000中的数据就被发送到从站，并写入从站的VB1000中。

5.系统设计要点

1）必须保证主站与从站的“Baud”和“Parity”的参数设置一致，并且“MBUS_MSG”指令中的“Slave”参数要与“MBUS_INIT”中的“Addr”参数设置一致。

2）注意在STEP7-Micro/WIN中定义库的存储地址。

3）在从站的“MBUS_INIT”指令中，参数“HoldStart”确定了与保持寄存器起始地址40001相对应的V存储区初始地址。从站的V区目标指针可以这样计算：

2*（Addr-40001）+HoldStart=2*（40001-40001）+&VB1000=&VB1000

4）在从站的“MBUS_INIT”指令中，参数“MaxHold”设置的数据区要能够包含主站侧所要写入的全部数据。