Modbus RTU 主站指令庫
西門子在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中正式推出 Modbus RTU 主站協(xié)議庫（西門子標(biāo)準(zhǔn)庫指令）。
圖 1. 西門子標(biāo)準(zhǔn)指令庫（STEP 7-Micro/WIN SMART）
注意：
1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調(diào)用預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的，該庫對 CPU 集成的 RS 485 通訊口 和 CM 01 信號板有效。該指令庫將設(shè)置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令庫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. Modbus RTU 主站指令庫可以同時(shí)應(yīng)用于CPU 集成的 RS 485 通訊口 和 CM01 信號板，此時(shí)集成的RS 485口使用Modbus RTU Master（v2.0）中指令，CM01信號板使用Modbus RTU Master2（v2.0）中指令，如果只有一個(gè)主站則不做區(qū)分。
使用 Modbus RTU 主站指令庫，可以讀寫 Modbus RTU 從站的數(shù)字量、模擬量 I/O 以及保持寄存器。
Modbus RTU 主站功能編程
1. 調(diào)用 Modbus RTU 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，并啟動其功能控制：
圖 2. 用 SM0.0 調(diào)用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序
各參數(shù)意義如下:
a. | EN | 使能： | 必須保證每一掃描周期都被使能（使用 SM0.0） |
|---|---|---|---|
b. | 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＝無校驗(yàn) | |||
1＝奇較驗(yàn) | |||
2＝偶較驗(yàn) | |||
| e. | Port | 端口號： | 0 = CPU 集成的 RS 485 通訊口 ； 1 = 可選 CM 01 信號板 。 |
f. | 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)。 | |||
g. | Done | 完成位： | 初始化完成，此位會自動置1?？梢杂迷撐粏?MBUS_MSG 讀寫操作（見例程） |
h. | Error | 初始化錯(cuò)誤代碼（只有在 Done 位為1時(shí)有效）： | |
0＝ 無錯(cuò)誤 | |||
1＝ 校驗(yàn)選擇非法 | |||
2＝ 波特率選擇非法 | |||
3＝ 超時(shí)無效 | |||
4＝ 模式選擇非法 | |||
9＝ 端口無效 | |||
10＝ 信號板端口 1 缺失或未組態(tài) | |||
2. 調(diào)用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個(gè)Modbus 請求；
圖 3. 調(diào)用Modbus RTU 主站讀寫子程序
各參數(shù)意義如下:
a. | EN | 使能： | 同一時(shí)刻只能有一個(gè)讀寫功能（即 MBUS_MSG）使能 |
|---|---|---|---|
| 注意：建議每一個(gè)讀寫功能（即 MBUS_MSG）都用上一個(gè) MBUS_MSG 指令的 Done 完成位來激活，以保證所有讀寫指令循環(huán)進(jìn)行（見例程）。 | |||
b. | First | 讀寫請求位： | 每一個(gè)新的讀寫請求必須使用脈沖觸發(fā) |
c. | Slave | 從站地址： | 可選擇的范圍 1 - 247 |
d. | RW | 讀寫請求： | 0 ＝ 讀， 1 ＝ 寫 |
| 注意： | |||
1. 數(shù)字量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能 | |||
2. 數(shù)字量輸入和模擬量輸入只支持讀功能 | |||
e. | Addr | 讀寫從站的 | 選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型 |
數(shù)據(jù)地址： | 00001 至 0xxxx - 數(shù)字量輸出 | ||
10001 至 1xxxx - 數(shù)字量輸入 | |||
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. 如果是寫指令，要寫出的數(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)（從站無響應(yīng)） | |||
4 ＝ 請求參數(shù)錯(cuò)誤（slave address, Modbus address, count, RW） | |||
5 ＝ Modbus/自由口未使能 | |||
6 ＝ Modbus正在忙于其它請求 | |||
7 ＝ 響應(yīng)錯(cuò)誤（響應(yīng)不是請求的操作） | |||
8 ＝ 響應(yīng)CRC校驗(yàn)和錯(cuò)誤 | |||
- | |||
101 ＝ 從站不支持請求的功能 | |||
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 ＝ 從站存儲器奇偶錯(cuò)誤 | |||
常見的錯(cuò)誤：
- 如果多個(gè) MBUS_MSG 指令同時(shí)使能會造成 6 號錯(cuò)誤
- 從站 delay 參數(shù)設(shè)的時(shí)間過長會造成主站 3 號錯(cuò)誤
- 從站掉電或不運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)故障都會造成主站 3 號錯(cuò)誤
3. 在 CPU 的 V 數(shù)據(jù)區(qū)中為庫指令分配存儲區(qū)（Library Memory）
Modbus Master 指令庫需要一個(gè)286個(gè)字節(jié)的全局 V 存儲區(qū)。
調(diào)用STEP 7 - Mciro/WIN SMART Instruction Library（指令庫）需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)（Library Memory）。庫指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。
如果在編程時(shí)不分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，編譯時(shí)會產(chǎn)生許多相同的錯(cuò)誤。
操作步驟：
1）在指令樹的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。如圖4所示：
圖4. “庫存儲器”按鈕
2）在彈出的選項(xiàng)卡中設(shè)置庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，如圖5所示：
圖5. 缺省情況下是從VB0開始，但要保證該存儲器使用地址范圍與其他程序使用的地址不能有重疊。按“建議地址”按鈕也可以自動分配。
可以使用 “建議地址” 設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)，但要注意編程軟件設(shè)置的數(shù)據(jù)區(qū)地址，只考慮到了其他一般尋址，而未考慮到諸如Modbus數(shù)據(jù)保持寄存器區(qū)等的設(shè)置。應(yīng)當(dāng)確保不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突。不應(yīng)重復(fù)按 “建議地址” 按鈕，否則也會造成混亂。
關(guān)于 Modbus RTU 主站協(xié)議庫的補(bǔ)充說明
Modbus 地址
通常 Modbus 地址由 5 位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master 協(xié)議庫把標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號，讀寫從站的數(shù)據(jù)。Modbus Master 協(xié)議庫支持如下地址：
- 00001 - 09999：數(shù)字量輸出（ 線圈）
- 10001 - 19999：數(shù)字量輸入（觸點(diǎn)）
- 30001 - 39999：輸入數(shù)據(jù)寄存器（通常為模擬量輸入）
- 40001 - 49999：數(shù)據(jù)保持寄存器
Modbus Master 協(xié)議庫支持的功能
為了支持上述 Modbus 地址的讀寫，Modbus Master 協(xié)議庫需要從站支持下列功能：
表 1. 需要從站支持的功能
| Modbus 地址 | 讀/寫 | Modbus 從站須支持的功能 |
|---|---|---|
| 00001 - 09999 數(shù)字量輸出 | 讀 | 功能 1 |
| 寫 | 功能 5：寫單輸出點(diǎn) 功能 15：寫多輸出點(diǎn) | |
| 10001 - 19999 數(shù)字量輸入 | 讀 | 功能 2 |
| 寫 | － | |
30001 - 39999 | 讀 | 功能 4 |
| 寫 | － | |
| 40001 - 49999 保持寄存器 | 讀 | 功能 3 |
| 寫 | 功能 6：寫單寄存器單元 功能 16：寫多寄存器單元 |
Modbus 地址和 S7-200 SMART 存儲區(qū)地址的映射
S7-200 SMART 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時(shí)，Modbus 地址和 S7-200 SMART CPU內(nèi)存儲區(qū)地址的 映射關(guān)系都類似。
Modbus 保持寄存器地址映射舉例：
Modbus 保持寄存器地址
|  | S7-200 SMART 存儲區(qū)字尋址
| | S7-200 SMART 存儲區(qū)字節(jié)尋址
|
Modbus 數(shù)字量地址映射舉例：
位地址（0xxxx 和 1xxxx）數(shù)據(jù)總是以字節(jié)為單位打包讀寫。第一個(gè)字節(jié)中的最低有效位對應(yīng) Modbus 地址的起始地址。如下圖所示：
圖6 . 數(shù)字量地址映射舉例
Modbus RTU 主站例程
為了更好地理解 Modbus 主站的編程，可參考下面的輪詢例程。
注意：
1. 該例程使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 編寫，針對端口0。
2. 該例程僅訪問一個(gè)從站，多個(gè)MBUS_MSG指令輪詢執(zhí)行，若訪問不同的從站，可通過改變從站地址來實(shí)現(xiàn)。
下載掃碼關(guān)注公眾號菜單欄回復(fù)：Modbusrtulx
注意：此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負(fù)任何責(zé)任。使用該軟件的風(fēng)險(xiǎn)完全由用戶自行承擔(dān)。由于它是免費(fèi)的，所以不提供任何擔(dān)保，錯(cuò)誤糾正和熱線支持，用戶不必為此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。
