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• 西門子S7-1200 Modbus RTU 通信概述

  西門子S7-1200 Modbus RTU 通信概述

  Modbus具有兩種串行傳輸模式：分別為ASCII和RTU。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(gè)主站存在，主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒有地址，每個(gè)從站必須有的地址，從站的地址范圍為0 - 247，其中0為廣播地址，從站的實(shí)際地址范圍為1 - 247。

  Modbus RTU通信以主從的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸?shù)倪^程中Modbus RTU主站是主動(dòng)方，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文到從站，Modbus RTU從站返回響應(yīng)報(bào)文。

  S7-1200以下模塊支持 Modbus RTU通信：

  通信模塊/通信板	訂貨號(hào)
  CM1241 RS232	6ES7 241-1AH32-0XB0
  CM1241 RS485	6ES7 241-1CH30-0XB0
  CM1241 RS422/485	6ES7 241-1CH32-0XB0
  CB 1241 RS485	6ES7 241-1CH30-1XB0

  注意：
  1. 使用通信模塊CM 1241 RS232作為Modbus RTU主站時(shí)，只能與一個(gè)從站通訊。
  2. 使用通信模塊CM 1241 RS485作為Modbus RTU主站時(shí)，則允許建立多與 32 個(gè)從站的通訊。
  3. 使用通信板CB 1241 RS485時(shí)，CPU 固件必須為 V2.0 或更高版本，且使用軟件必須為STEP 7 Basic V11 或STEP 7 Professional V11 以上更高版本。

  S7-1200 Modbus RTU 指令

  隨著 TIA PORATL 軟件和 S7-1200 CPU 固件的不斷更新，S7-1200 Modbus RTU 指令也出現(xiàn)了不同的版本。 用戶需要根據(jù)使用的軟件和硬件，正確選擇使用符合要求的 S7-1200 Modbus RTU 指令來實(shí)現(xiàn) Modbus RTU 通信。

  軟件，硬件要求和指令版本說明如下。

  軟件 STEP 7 V11 中的 S7-1200 Modbus RTU 指令

  軟件 STEP 7 V11版本開始，可以從“指令”→“通信處理器”→“MODBUS”下直接調(diào)用 “MB_COMM_LOAD”和“MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令，如下圖1所示：

  

  圖1 Modbus RTU指令

  Modbus RTU指令有兩個(gè)版本：分別為V1 和V2。版本V1初在 STEP 7 Basic V10.5 中提供；版本V2 在 STEP 7 Basic/Professional V11 中提供。

  軟件 STEP 7 V13 SP1 中的 S7-1200 Modbus RTU 指令

  TIA V13 SP1版本軟件中提供了2個(gè)版本的 Modbus RTU指令。如下圖 2 所示：

• 早期版本的 Modbus RTU 指令（圖2. 中 MODBUS (V2.2)）僅可通過 CM1241 通信模塊或 CB1241 通信板進(jìn)行 Modbus RTU 通信。
• 新版本的 Modbus RTU 指令（圖2. 中 MODBUS(RTU) V3.0）擴(kuò)展了 Modbus RTU 的功能，該指令除了支持 CM1241 通信模塊、CB1241 通信板，還支持 PROFINET 或 PROFIBUS 分布式 I/O 機(jī)架上的 PTP 通信模塊實(shí)現(xiàn) Modbus RTU 通信。

•  注意：新版本 Modbus RTU 指令的使用限制條件
  新版本 Modbus RTU 指令通過CM1241通信模塊或CB1241通信板進(jìn)行Modbus RTU通信時(shí)，需要滿足如下條件：
  a. S7-1200 CPU 的固件版本不能低于V4.1；
  b. CM1241通信模塊 V2.1 以上或 CB1241。

  

  圖2. 兩個(gè)版本 Modbus RTU 指令

  常問問題：

  S7-1200 是否支持 Modbus ASCII 通信模式？

  西門子不提供支持上述通信模式的的現(xiàn)成指令，需要用戶自己用自由口模式編程。

  Modbus RTU指令V1和V2兩個(gè)版本有什么區(qū)別？

  Modbus RTU指令版本 V2 將參數(shù) “REQ” 和 “DONE” 添加到“MB_COMM_LOAD”指令。而且，“MB_MASTER”和“MB_SLAVE ”指令的“MB_ADDR ”參數(shù)現(xiàn)在允許一個(gè) UInt 值以進(jìn)行擴(kuò)展尋址。

  同一CPU程序中是否可以同時(shí)使用V1和V2兩個(gè)不同版本的Modbus RTU指令？

  不能在同一CPU 程序中同時(shí)使用V1（V1.x）和V2（V2.y）指令版本。用戶程序的 Modbus 指令必須具有相同的主版本號(hào)；主版本組內(nèi)的各個(gè)指令可具有不同的次版本號(hào)。

  S7-1200 通信模塊CM1241是否可作為Modbus RTU主站或作為Modbus RTU從站？

  對(duì)S7-1200 通信模塊CM1241組態(tài)并編程調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令，可將其設(shè)置為Modbus RTU通信模式。通過編程調(diào)用“MB_MASTER”指令，S7-1200 通信模塊CM1241可作為Modbus RTU主站，或調(diào)用“MB_SLAVE”指令，S7-1200 通信模塊CM1241可作為Modbus RTU從站。

  注意：無論S7-1200 通信模塊CM1241作為Modbus RTU主站還是從站，都需要調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令進(jìn)行編程。

  S7-1200 CM1241/CB1241 Modbus RTU 通信是否支持兩位停止位？

  支持。

  注意：S7-1200 CM1241/CB1241屬性里可以設(shè)置停止位， 但是該模塊用于 Modbus 通信時(shí)，此設(shè)置的停止位無效， 需要在 Modbus_Commload 指令的背景 DB 里 Static 修改 STOP_BITS停止位數(shù)值為 2。如下圖 3， 4所示：

  

  圖3. CM1241 配置停止位參數(shù)

  Modbus_Commload 指令的背景 DB 里 Static 修改 STOP_BITS停止位數(shù)值為 2（默認(rèn)值=1）

  

  WinCC V7.2與S7-1200PLC常規(guī)通信

• 1.設(shè)置PLC通訊參數(shù)以及DB塊屬性設(shè)置
• 2. WinCC添加新驅(qū)動(dòng)
• 3. 電腦網(wǎng)卡參數(shù)設(shè)置
• 4 設(shè)置PG/PC接口
• 5 WinCC 軟件設(shè)置
• 6 通訊診斷

• 在新建的連接列表中，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的變量，如圖12.所示。

  

  圖 12. 創(chuàng)建變量

  6 通訊診斷

  項(xiàng)目激活后，在變量管理界面可以直接觀察到通訊是否建立，綠勾表示通訊建立，如圖13.所示。通訊建立后在變量管理中組態(tài)相對(duì)應(yīng)的變量。

  

  目錄

  自WinCC V7.2版本起，軟件新增加了 “SIMATIC S7-1200, S7-1500 Channel”通道,用于WinCC與 S7-1200/S7-1500 PLC之間的通信。此驅(qū)動(dòng)只支持以太網(wǎng)通訊，使用 TCP/IP 協(xié)議。

  文檔示例的軟/硬件環(huán)境

  硬件：WinCC項(xiàng)目運(yùn)行的電腦自帶普通以太網(wǎng)卡、CPU 1214C

  軟件：WinCC V7.2 Upd6、Simatic NET V8.2 SP1、Step7 V13（用于組態(tài)S7-1200）

  1.設(shè)置PLC通訊參數(shù)以及DB塊屬性設(shè)置

  在Step7 V13組態(tài)軟件中打開S7-1200項(xiàng)目，關(guān)于PLC硬件組態(tài)步驟在此不詳述。

  注意，如果您使用固件版本為 V4.0 以上的 S7-1200 CPU，則需要如下額外設(shè)置，才能保證通信正常。

  請(qǐng)點(diǎn)開 CPU 的設(shè)備組態(tài)，“屬性->常規(guī)->保護(hù)”里“連接機(jī)制”一項(xiàng)需要勾選“允許從遠(yuǎn)程伙伴（PLCHMIOPC...)使用 PUT/GET 通信訪問”，如下圖所示：

  

  在樹形菜單中打開“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”，打開網(wǎng)絡(luò)視圖點(diǎn)擊CPU 1214C 通訊端口，在“屬性”界面中設(shè)置通訊參數(shù)，在“子網(wǎng)”列表中可把接口連接到某一子網(wǎng)，設(shè)置 “IP地址”和“子網(wǎng)掩碼”參數(shù)。簡(jiǎn)單通訊情況下，可以不用啟用IP路由器，如圖 1. 所示。

  

  圖 1. S7-1200通訊參數(shù)

  打開項(xiàng)目中“程序塊”，創(chuàng)建DB塊，創(chuàng)建數(shù)據(jù)，如圖2.所示。

  

  圖 2. 創(chuàng)建DB塊

  注意：WinCC需要讀寫的DB塊，不能使用符號(hào)尋址，只能使用尋址。所建的DB塊屬性中需要取消“優(yōu)化的塊訪問”，如圖3. 所示。

  

  圖3. DB塊屬性

  編寫相應(yīng)的PLC程序，下載到實(shí)際硬件。

  2. WinCC添加新驅(qū)動(dòng)

  在WinCC項(xiàng)目中可添加此驅(qū)動(dòng)，如圖4. 所示，打開變量管理界面，選擇“變量管理”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”，在驅(qū)動(dòng)列表中選擇“SIMATIC S7-1200, S7-1500 Channel”驅(qū)動(dòng)。

  

  圖 4. 添加驅(qū)動(dòng)

  3. 電腦網(wǎng)卡參數(shù)設(shè)置

  在操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接中設(shè)置此網(wǎng)卡的IP地址以及子網(wǎng)掩碼，在此例中，IP地址和PLC的IP地址在同一樣網(wǎng)段中，子網(wǎng)掩碼*，如圖5.所示。

  

  圖5.網(wǎng)卡參數(shù)

  在PLC和電腦之間接入以太網(wǎng)通訊電纜，測(cè)試電腦與PLC之間物理連接是否正常。選擇操作系統(tǒng)左下角“開始”菜單，在下一行運(yùn)行欄中輸入“CMD”命令，然后敲回車進(jìn)入DOS命令界面。在界面中輸入ping命令，格式：ping  <PLC IP地址> 回車。如果物理連接正常如圖6. 所示；如果顯示超時(shí)或者硬件故障，請(qǐng)檢查IP地址設(shè)置、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)以及物理網(wǎng)線。

  

  圖6.測(cè)試物理連接

  4 設(shè)置PG/PC接口

  打開電腦的控制面板，選擇“設(shè)置 PG/PC 接口”選項(xiàng)，在界面中點(diǎn)擊“應(yīng)用程序訪問點(diǎn)”下拉列表，選擇<添加/刪除>，如圖7.所示。

  

  圖7. 設(shè)置PG/PC 接口

  在彈出框中“新建訪問點(diǎn)”填寫“CP-TCPIP”，點(diǎn)擊“添加”按鈕添加訪問點(diǎn)，如圖8.所示，完成后關(guān)閉對(duì)話框。

  

  圖8.新建訪問點(diǎn)

  返回“設(shè)置 PG/PC 接口”界面，“應(yīng)用程序訪問點(diǎn)”選擇“CP-TCPIP”，“為使用的接口分配參數(shù)”選擇普通以太網(wǎng)卡的TCPIP協(xié)議，如圖9.所示，完成后點(diǎn)擊“確定“退出。

  

  圖9.設(shè)置訪問點(diǎn)

  5 WinCC 軟件設(shè)置

  鼠標(biāo)右鍵“SIMATIC S7-1200, S7-1500 Channel”驅(qū)動(dòng)下“OMS+”選項(xiàng)，選擇“新建連接”新建與S7-1200 PLC的連接。右鍵選擇連接名稱，選擇“連接參數(shù)”，如圖10.所示。

  

  圖10.新建連接

  連接參數(shù)中，“IP地址”填寫PLC通訊端口的IP地址，“訪問點(diǎn)”填寫“設(shè)置 PG/PC接口”中設(shè)置的訪問點(diǎn)，“產(chǎn)品系列”填寫“ S7 1200”，如圖11.所示。