S7-1200 Modbus TCP客戶端

時(shí)間：2021-10-19作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：409

S7-1200 Modbus TCP 通信指令塊

STEP 7 V13 SP1 軟件版本中的 Modbus TCP 庫(kù)指令目前較新的版本已升至V4.0，該版本的使用需要具備以下兩個(gè)條件：

1. 軟件版本： STEP 7 V13 SP1及其以上

2. 固件版本： S7-1200 CPU 的固件版本V4.1及其以上

圖1. Modbus TCP V4.0 版本指令塊

S7-1200 Modbus TCP 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

下面以兩臺(tái)S7-1200之間進(jìn)行 Modbus TCP 通信為例，詳細(xì)闡述客戶端與服務(wù)器側(cè)如何編程及通信的過程。表格列出了具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)境：

操作系統(tǒng)	WIN7 SP1 專業(yè)版 64位
編程軟件	STEP 7 Professional V13 SP1 Update 5
系統(tǒng)硬件	1.CPU1215C   6ES7215-1AG40-0XB0   V4.1 2.CPU1212C   6ES7212-1AE40-0XB0   V4.1 3.CSM1277    6GK7277-1aa10-0aa0

表1. Modbus TCP 通信的實(shí)驗(yàn)環(huán)境

	CPU類型	IP地址	端口號(hào)	硬件標(biāo)識(shí)符
客戶端	CPU 1212C	192.168.0.6	0	64
服務(wù)器	CPU 1215C	192.168.0.4	502	64

表2. Modbus TCP 通信雙方的基本配置

硬件標(biāo)識(shí)符是在“設(shè)備組態(tài)”中，雙擊 PROFINET 接口，然后在“屬性”中的“硬件標(biāo)識(shí)符”中查看。

圖2. S7-1200設(shè)備的PROFINET接口硬件標(biāo)識(shí)符

S7-1200 Modbus TCP 客戶端編程

S7-1200 客戶端側(cè)需要調(diào)用MB_CLIENT指令塊，該指令塊主要完成客戶機(jī)和服務(wù)器的TCP連接、發(fā)送命令消息、接收響應(yīng)以及控制服務(wù)器斷開的工作任務(wù)。

1. 將MB_CLIENT 指令塊在“ 程序塊 -> OB1 ”中的程序段里調(diào)用，調(diào)用時(shí)會(huì)自動(dòng)生成背景DB ，點(diǎn)擊確定即可。

圖3. Modbus TCP 客戶端側(cè)指令塊

該功能塊各個(gè)引腳定義如下：

REQ	與服務(wù)器之間的通信請(qǐng)求，上升沿有效。
DISCONNECT	通過該參數(shù)，可以控制與 Modbus TCP服務(wù)器建立和終止連接。 0（默認(rèn)）：建立連接；1：斷開連接。
MB_MODE	選擇 Modbus 請(qǐng)求模式（讀取、寫入或診斷）。0：讀；1：寫。
MB_DATA_ADDR	由“MB_CLIENT”指令所訪問數(shù)據(jù)的起始地址。
MB_DATA_LEN	數(shù)據(jù)長(zhǎng)度： 數(shù)據(jù)訪問的位或字的個(gè)數(shù)。
MB_DATA_PTR	指向 Modbus 數(shù)據(jù)寄存器的指針。
CONNECT	指向連接描述結(jié)構(gòu)的指針。TCON_IP_v4（S7-1200）
DONE	最后一個(gè)作業(yè)成功完成，立即將輸出參數(shù) DONE 置位為“1”。
BUSY	作業(yè)狀態(tài)位：0：無(wú)正在處理的“MB_CLIENT”作業(yè)；1：“MB_CLIENT”作業(yè)正在處理。
ERROR	錯(cuò)誤位：0：無(wú)錯(cuò)誤；1：出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤原因查看STATUS。
STATUS	指令的詳細(xì)狀態(tài)信息。

表4. MB_CLIENT 各引腳定義說明

2. CONNECT 引腳的指針類型

第一步，先創(chuàng)建一個(gè)新的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊 DB2：

圖4. 創(chuàng)建全局?jǐn)?shù)據(jù)塊

第二步，雙擊打開新生成的DB塊，定義變量名稱為“aa"，數(shù)據(jù)類型為“TCON_IP_v4”（可以將 TCON_IP_v4 拷貝到該對(duì)話框中），然后點(diǎn)擊“回車”按鍵。該數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)創(chuàng)建完畢。如圖5所示：

圖5. 創(chuàng)建 MB_CLIENT 中的TCP連接結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類型

各個(gè)引腳定義說明如下：

InterfaceId	硬件標(biāo)識(shí)符。
ID	連接ID，取值范圍1~4095
Connection Type	連接類型。TCP連接默認(rèn)為：16#0B
ActiveEstablished	建立連接。主動(dòng)為1（客戶端），被動(dòng)為0（服務(wù)器）。
ADDR	服務(wù)器側(cè)的IP地址
RemotePort	遠(yuǎn)程端口號(hào)
LocalPort	本地端口號(hào)

表4. TCON_IP_v4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的引腳定義

本文遠(yuǎn)程服務(wù)器的IP地址為192.168.0.4，遠(yuǎn)程端口號(hào)設(shè)為502。所以客戶端側(cè)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)值為：

圖6. MB_CLIENT 側(cè) CONNECT 引腳數(shù)據(jù)定義

注意： CONNECT引腳的填寫需要用符號(hào)尋址的方式。

3. 創(chuàng)建 MB_DATA_PTR 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

第一步，創(chuàng)建一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)塊 DB3，創(chuàng)建方法可以參考上面的圖3，數(shù)據(jù)塊的名稱如圖7所示：

圖7. 生成的兩個(gè)DB塊名稱

第二步，建議一個(gè)數(shù)組的數(shù)據(jù)類型，以便通信中存放數(shù)據(jù)，請(qǐng)參考圖8所示：

圖8. MB_DATA_PTR 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)

注意： MB_DATA_PTR*的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以為DB塊或M存儲(chǔ)區(qū)地址中。DB塊可以為優(yōu)化的數(shù)據(jù)塊，也可以為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)。若為優(yōu)化的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)，編程時(shí)需要以符號(hào)尋址的方式填寫該引腳；若為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)（可以右鍵單擊DB塊，“屬性”中將“優(yōu)化的塊訪問”**的勾去掉，如下圖9所示），需要以**地址的方式填寫該引腳。本文以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)塊（默認(rèn)）為例進(jìn)行編程。

圖9. 修改 DB 塊屬性為標(biāo)準(zhǔn)的塊結(jié)構(gòu)

4. 客戶端側(cè)完成指令塊編程

調(diào)用 MB_CLIENT 指令塊，實(shí)現(xiàn)從 Modbus TCP 通信服務(wù)器中讀取2個(gè)保持寄存器的值，如圖10所示：

圖10. MB_CLIENT 指令塊編程

5. 將整個(gè)項(xiàng)目下載到S7-1200

待Modbus TCP 服務(wù)器側(cè)準(zhǔn)備就緒，給MB_CLIENT指令塊的REQ引腳一個(gè)上升沿，將讀取到的數(shù)據(jù)放入 MB_DATA_PTR引腳*的DB 塊中。具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以查看S7-1200 服務(wù)器側(cè)編程。

常見問題

 MB_CLIENT 指令的背景數(shù)據(jù)塊中的 "MB_Unit_ID" 有什么功能？

S7-1200 CPU 作為 Modbus TCP 客戶端與 Modbus TCP 服務(wù)器通信，當(dāng)嘗試訪問比 Modbus TCP 服務(wù)器較低端的串行子網(wǎng)中的設(shè)備，會(huì)有報(bào)錯(cuò) "無(wú)法建立連接"。

這種情況下， Modbus TCP 服務(wù)器作為 Modbus RTU 協(xié)議中的網(wǎng)關(guān)，"MB_Unit_ID" 參數(shù)相當(dāng)于 Modbus RTU 協(xié)議中的從站地址。

Modbus TCP 客戶端直接向 Modbus TCP 服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，Modbus TCP 服務(wù)器通過識(shí)別 "MB_UNIT_ID" 參數(shù)，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到從站設(shè)備。

在 S7-1200 項(xiàng)目中，選擇系統(tǒng)塊，雙擊打開 MB_CLIENT 指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_CLIENT_DB”, 在靜態(tài)變量Static下可以找到 MB_Unit_ID (默認(rèn)起始值16#FF，等于十進(jìn)制 255)。如下圖 11 所示：

圖 11. MB_Unit_ID

例如，當(dāng) S7-1200 做客戶端與電腦上的 Modbus TCP 調(diào)試軟件 Modsim 通信時(shí)，會(huì)遇到如上“無(wú)法建立連接”的問題。

這時(shí)，修改調(diào)試軟件 Modsim 中Device Id 為255，使之等于 MB_Unit_ID 的值，即可建立聯(lián)系。如下圖 12 所示：

圖 12. Device Id

 注意：如果 Modbus TCP 服務(wù)器無(wú)法更改 Device Id 的值, 則修改S7-1200 項(xiàng)目中MB_Unit_ID數(shù)值， 使雙方的參數(shù)一致。


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• 詞條

  詞條說明

• 在 DPV1 模式下組態(tài) ET 200S

  在 DPV1 模式下組態(tài) ET 200SPROFIBUS DPV1 允許用戶訪問擴(kuò)展的 PROFIBUS 功能。要求必須打開并激活網(wǎng)絡(luò)視圖。具有 DPV1 功能的 DP 主站必須可用。必須已通過 PROFIBUS 建立主站-從站連接。步驟要將 DP 從站切換到 DPV1，請(qǐng)按以下步驟操作：選擇 DP 從站。在巡視窗口的“屬性 > 模塊參數(shù)”(Properties > Module pa

• S7-CM/CP

  S7-CM/CPV3 以下版本的 CP 300/400 作為路由器時(shí)不會(huì)進(jìn)行 S7 路由在 S7?1200 或 S7?1500 站間進(jìn)行 S7 路由時(shí)，如果其中連接了舊版本 S7?300/400 CP 作為路由器，則不會(huì)建立任何連接。以下幾種通過 ISO 傳輸或 ISO-on-TCP 連接運(yùn)行的通信將受影響：S7 通信PG 通信HMI 通信該特性適用于固件版本

• 組態(tài)安全功能 本地用戶

  本地用戶提示只有與設(shè)備存在在線連接時(shí)，才會(huì)針對(duì)某些設(shè)備顯示該頁(yè)面。本地用戶在此頁(yè)面上，針對(duì) WBM 和 CLI 創(chuàng)建具有相應(yīng)權(quán)限的本地用戶。要?jiǎng)?chuàng)建用戶帳戶，登錄的用戶必須具有“admin”角色。提示顯示的值取決于已登錄用戶的權(quán)限。說明該頁(yè)面包含以下內(nèi)容：用戶帳戶 (User Account)輸入用戶的名稱。該名稱必須滿足以下條件：-?名稱必須一。-?名稱長(zhǎng)度必須在 1 到 2

• 靜態(tài)租用

  靜態(tài)租用在此頁(yè)面中，*將為其分配特定 IP 地址的一些設(shè)備?；?MAC 地址、客戶端 ID 或 DUID 分配地址。說明該頁(yè)面包含以下框：池 ID (Pool ID)選擇所需的地址段?？蛻舳藰?biāo)識(shí)方法 (Client Identification Method)選擇用于標(biāo)識(shí)客戶端的方法。-?Ethernet MAC基于該 MAC 地址進(jìn)行識(shí)別。在“值”(Value) 中輸入 MAC 地