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S7-1200集成PN接口MODBUS TCP通信概述

Modbus TCP是標準的網絡通信協議，通過CPU上PN接口進行TCP/IP通信，不需要額外的通信硬件模塊，Modbus TCP使用開放式用戶通信連接作為Modbus通信路徑，所支持的混合客戶機和服務器連接數最大為CPU所允許的最大開放式用戶通信連接數8個。

軟件 STEP7 V11 SP1版本開始，S7-1200CPU 從Firmware V1.0.2開始，不再需要安裝Modbus TCP的庫文件，可以直接調用Modbus TCP的庫指令“MB_CLIENT”和“MB_SERVER”使用實現Modbus TCP通信功能，如圖1所示。

圖1. Modbus TCP的庫指令

S7-1200 做 Modbus Tcp Server（服務器）

“MB_SERVER”指令將處理Modbus TCP客戶機的連接請求、接收Modbus功能的請求并發送響應。

1.調用MB_SERVER通信指令，進入 “Program blocks” > “OB1” 主程序中調用，設置連接ID、IP端口等參數，如下圖2所示。

圖2.調用MB_SERVER通信指令

功能塊參數意義如下表5.

管腳	說明
DISCONNECT	“MB_SERVER”指令建立與客戶機的被動連接：0-建立與指定IP地址和端口號的通訊連接，默認為0；1-斷開通訊連接，在終止連接的過程中，不執行任何其他功能；
CONNECT_ID	連接的ID號：每個連接只有一個唯一的ID號；
IP_PORT IP	端口號將定義Modbus 客戶機連接請求中要監控的IP端口號，默認值：502；
HB_HOLD_REG	指向“MB_SERVER”指令的Modbus保持寄存器的指針：保持寄存器可以是全局DB塊或M區，如果是DB塊則需要定義為“標準與S7- 300/400兼容”的類型，如圖3所示，保持寄存器包含Modbus客戶機可通過Modbus功能 FC03(讀取)、FC06(寫入)和FC16（讀取）訪問的值；
NDR	新數據就緒：0-沒有新數據；1-從Modbus客戶機寫入新數據；
DR	數據讀取：0-沒有讀取數據；1-從Modbus客戶機讀取數據；
ERROR	錯誤位：0-無錯誤；1-出現錯誤，錯誤原因查看STATUS；
STATUS	錯誤代碼；

表1. 功能塊“MB_SERVER”參數

2.MB_DATA_PTR數據塊的新建

通過“Program blocks”>“Add new block”，選擇“Data block”創建 DB 塊，選擇“標準與S7- 300/400兼容” ，點擊“OK”鍵，定義數據區為100個字的數組，如圖3所示。

圖3.新建MB_DATA_PTR數據塊

3.Modbus地址的對應關系

“MB_SERVER”指令允許到達的Modbus功能（FC01、FC02、FC04、FC05、FC15）直接讀取和寫入訪問S7-1200CPU的過程映像輸入/輸出區（數據類型：BOOL和WORD），通過Modbus功能代碼（FC03、FC06和FC16）將到達的Modbus消息寫入Modbus保持寄存器或從寄存器中讀取（可通過MB_SERVER指令的參數“MB_HOLD_REG”指定保持寄存器），保持寄存器的大小（MB_HOLD_REG參數）必須大于1個字節，詳細參考表2.。

Modbus功能				S7-1200
代碼	功能	數據區	地址空間	數據區	CPU地址
FC01	讀取：位	Output	00001到08192	過程映像輸出	Q0.0到Q1023.7
FC02	讀取：位	Input	10001到18192	過程映像輸入	I0.0到I1023.7
FC04	讀取：字	Input	30001到30512	過程映像輸入	IW0到IW1022
FC05	寫入：位	Output	00001到08192	過程映像輸出	Q0.0到Q1023.7
FC15	寫多入：位	Output	00001到08192	過程映像輸出	Q0.0到Q1023.7

表2.Modbus地址的對應關系

4.客戶機端 Modscan32 軟件設置

注意：客戶機采用Modscan32軟件測試，Modscan32 做 Modbus TCP Client 測試軟件，是第三方軟件，可以從 internet 網絡上下載。

將測試電腦的IP地址設置成192.168.0.210，打開Modscan32 軟件，在Modscan32的“Setup->Data Definition”中設置功能碼、起始地址、長度等，如圖4所示。

圖4.設置“Data Definition”參數

在“Connection->connect...”中打開連接屬性對話框，選擇“Remote modbus TCP Server”，設置服務器的IP地址，端口號，如圖5所示。

圖5.設置連接屬性

注意：用Modsscan32做客戶機不需要考慮Device ID和服務器一致的情況，服務器自動響應客戶機的Device ID。

5.通訊測試

S7-1200作服務器，客戶機Modscan32用FC03功能碼讀取服務器的兩個字，設置客戶機和服務器的功能、起始地址、端口等參數相對應，具體設置如圖5~6所示，

圖6.S7-1200作服務器

通訊結果如下圖7所示，Modscan32從服務器讀到數據10，20到客戶機的DB4.DBW0和DB4.DBW2區域。

圖7.FC03通訊結果

用功能FC15向服務器的Q0.0~Q0.7寫8位數據，設置連接參數，Modscan32設置結果如下圖8所示。

圖8.使用FC15通訊，設置Modscan32

測試結果，服務器側直接對應過程映像輸出區，00001~00008對應Q0.0~Q0.7，如下圖9所示。

圖9. 使用FC15通訊測試結果

6.HR_Start_Offset背景參數

HR_Start_Offset是類型為字，用于指定Modbus保持寄存器的起始地址，存儲在MB_SERVER背景數據塊中，默認值是0，可以通過編程將值寫入HR_Start_Offset。以上面FC03功能讀2個字為例，將HR_Start_Offset的偏移量設置成2，其他參數不修改，HR_Start_Offset偏移前后地址對應關系如下表7，編程調用和結果如圖10~11所示。

HR_Start_Offset	地址	數據1	數據2
0	Modbus 地址（字）	40001	40002
0	S7-1200地址	DB4.DBW0	DB4.DBW2
2	Modbus 地址（字）	40003	40004
2	S7-1200地址	DB4.DBW0	DB4.DBW2

表3. HR_Start_Offset偏移前后地址對應關系

編程調用如下圖10所示

圖10.HR_Start_Offset的偏移量設置

通訊結果如下圖11所示

圖11. 通訊結果

7.MB_SERVER參數STATUS的查詢參考下面列表4.

STATUS（W#16#）	發送到Modbus客戶端的響應代碼（B#16#）	錯誤說明
7001		MB_SERVER 正在等待Modbus客戶機連接到指定的TCP端口，僅在第一次執行連接或斷開操作時才報告此代碼
7002		MB_SERVER 正在等待Modbus客戶機連接到指定的TCP端口，等待連接或斷開操作完成時，將針對任何后續執行報告此代碼
7003		斷開操作已成功完成（僅在一個PLC掃描周期內有效）
8187		參數MB_HOLD_REG中的指針無效，數據區過小
818C		參數MB_HOLD_REG指向優化的區域（必須為“標準與S7- 300/400兼容”的DB或M區）或因執行超時出錯（55秒）
8381	01	不支持此功能代碼
8382	03	數據長度錯誤
8383	02	數據地址錯誤或訪問了保持寄存器（MB_HOLD_REG參數）地址以外的區域
8384	03	數據值錯誤
8385	03	不支持此數據診斷代碼值（功能FC08）