1、Modbus通信概述
Modbus協(xié)議作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)協(xié)議，其最簡(jiǎn)單的串行通信部分僅規(guī)定了在串行線路的基本數(shù)據(jù)傳輸格式，在OSI七層協(xié)議模型中只到1層和2層。Modbus具有兩種串行傳輸模式，ASCII和RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持Modbus協(xié)議的設(shè)備一般都支持RTU格式。
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(méi)有地址，從站的地址范圍為0-247，其中0為廣播地址。
Modbus通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可以通過(guò)各種傳輸方式傳播，如RS232C、RS485、光纖、無(wú)線電等。詳細(xì)的協(xié)議和規(guī)范，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Modbus組織的網(wǎng)站：http://www.modbus.org
1.1 Modbus主站尋址
Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址為五到六位數(shù)，包含了數(shù)據(jù)類(lèi)型和地址值。
不同的Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址通過(guò)不同的功能碼來(lái)讀取或者寫(xiě)入，Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址定義如下：
◆00001至09999是離散量輸出(線圈)
◆10001至19999是離散量輸入(觸點(diǎn))
◆30001至39999是輸入寄存器(通常是模擬量輸入)
◆40001至49999和400001至465535是保持寄存器
所有Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址均從xxxx1(或者xxxxx1)開(kāi)始，不同的設(shè)備支持不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型和地址范圍。
1.2 Modbus主站讀取和寫(xiě)入功能
Modbus主站指令使用Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址讀取或?qū)懭隡odbus數(shù)據(jù)，相應(yīng)的從站設(shè)備必須要支持對(duì)應(yīng)的功能碼，如表1所示。
表1 Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址對(duì)應(yīng)Modbus從站需要支持的功能碼
S7-200 SMART CPU通過(guò)串行端口進(jìn)行Modbus RTU通信，借助STEP 7?Micro/WIN SMART軟件中的庫(kù)指令，簡(jiǎn)化了與Modbus設(shè)備的通信。
2、Modbus RTU庫(kù)
圖1 西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)指令庫(kù)(STEP 7-Micro/WIN SMART)
STEP 7-Micro/WIN SMART支持主站和從站設(shè)備通過(guò)RS485(集成端口0和可選信號(hào)板端口1)和RS232(僅限可選信號(hào)板端口1)進(jìn)行Modbus通信， S7-200 SMART最多可以配置2個(gè)Modbus RTU主站。軟件本身集成了指令庫(kù)，如圖1所示。
3、Modbus RTU主站功能編程
調(diào)用Modbus RTU主站初始化和控制子程序。
圖2 調(diào)用主站初始化MBUS_CTRL指令
①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：
表2 MBUS_CTRL指令參數(shù)意義
②調(diào)用Modbus RTU主站讀寫(xiě)子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個(gè)Modbus請(qǐng)求：
圖3 調(diào)用主站讀寫(xiě)子程序MBUS_MSG指令
表3 MBUS_MSG指令參數(shù)意義
③庫(kù)存儲(chǔ)器分配
Modbus Master指令庫(kù)需要一個(gè)286個(gè)字節(jié)的全局V存儲(chǔ)區(qū)。
調(diào)用STEP 7-Micro/WIN SMART指令庫(kù)需要分配庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū)。該數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫(kù)的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲(chǔ)空間。
如果在編程時(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。
操作步驟：
a、在指令樹(shù)的Project(項(xiàng)目)中，以鼠標(biāo)右鍵單擊Program Block(程序塊)，在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory(庫(kù)存儲(chǔ)器…)。如圖4所示：
圖4 “庫(kù)存儲(chǔ)器”按鈕
b、在彈出的選項(xiàng)卡中設(shè)置庫(kù)指令數(shù)據(jù)區(qū)，如圖5所示
圖5 庫(kù)存儲(chǔ)器地址分配
4、注意事項(xiàng)
①S7 200 SMART CPU一共支持兩個(gè)Modbus RTU主站。如果您在項(xiàng)目中使用兩個(gè)主站，則要確保MBUS_CTRL/MBUS_MSG和MB_CTRL2/ MBUS_MSG2成對(duì)使用，并采用不同的端口號(hào)做區(qū)分，如果只有一個(gè)主站則使用任意一對(duì)指令均可以。
②S7-200 SMART CPU支持的Modbus消息為每條最多240個(gè)字節(jié)(1920位或120個(gè)寄存器)的數(shù)據(jù)。
③通常Modbus協(xié)議的保持寄存器范圍在40001到49999之間，這個(gè)范圍對(duì)于多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，但有些Modbus從站保持寄存器區(qū)的地址會(huì)超出該范圍，此時(shí)主站協(xié)議庫(kù)也支持400001到465536的地址范圍，如果Modbus從站地址在該范圍內(nèi)，只需在調(diào)用MBUS_MSG / MBUS_MSG2時(shí)給Addr參數(shù)賦相應(yīng)的值即可，如416768。
④庫(kù)存儲(chǔ)器分配，可以自定義起始地址，或者使用 “建議地址” 設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)，但要注意應(yīng)當(dāng)確保該地址不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突，這些數(shù)據(jù)區(qū)既包括一般尋址，還應(yīng)該考慮間接尋址訪問(wèn)的地址。
⑤Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址和S7-200 SMART存儲(chǔ)區(qū)地址的映射舉例。
