S7-1200集成PN接口MODBUS TCP通信概述

S7-1200集成PN接口MODBUS TCP通信概述

Modbus TCP是标准的网络通信协议，通过CPU上PN接口进行TCP/IP通信，不需要额外的通信硬件模块，Modbus TCP使用开放式用户通信连接作为Modbus通信路径，所支持的混合客户机和服务器连接数最大为CPU所允许的最大开放式用户通信连接数8个。

软件 STEP7 V11 SP1版本开始，S7-1200CPU 从Firmware V1.0.2开始，不再需要安装Modbus TCP的库文件，可以直接调用Modbus TCP的库指令“MB_CLIENT”和“MB_SERVER”使用实现Modbus TCP通信功能，如图1所示。

图1. Modbus TCP的库指令

S7-1200 做 Modbus Tcp Server（服务器）

“MB_SERVER”指令将处理Modbus TCP客户机的连接请求、接收Modbus功能的请求并发送响应。

1.调用MB_SERVER通信指令，进入 “Program blocks” > “OB1” 主程序中调用，设置连接ID、IP端口等参数，如下图2所示。

图2.调用MB_SERVER通信指令

功能块参数意义如下表5.

管脚	说明
DISCONNECT	“MB_SERVER”指令建立与客户机的被动连接：0-建立与指定IP地址和端口号的通讯连接，默认为0；1-断开通讯连接，在终止连接的过程中，不执行任何其他功能；
CONNECT_ID	连接的ID号：每个连接只有一个唯一的ID号；
IP_PORT IP	端口号将定义Modbus 客户机连接请求中要监控的IP端口号，默认值：502；
HB_HOLD_REG	指向“MB_SERVER”指令的Modbus保持寄存器的指针：保持寄存器可以是全局DB块或M区，如果是DB块则需要定义为“标准与S7- 300/400兼容”的类型，如图3所示，保持寄存器包含Modbus客户机可通过Modbus功能 FC03(读取)、FC06(写入)和FC16（读取）访问的值；
NDR	新数据就绪：0-没有新数据；1-从Modbus客户机写入新数据；
DR	数据读取：0-没有读取数据；1-从Modbus客户机读取数据；
ERROR	错误位：0-无错误；1-出现错误，错误原因查看STATUS；
STATUS	错误代码；

表1. 功能块“MB_SERVER”参数

2.MB_DATA_PTR数据块的新建

通过“Program blocks”>“Add new block”，选择“Data block”创建 DB 块，选择“标准与S7- 300/400兼容” ，点击“OK”键，定义数据区为100个字的数组，如图3所示。

图3.新建MB_DATA_PTR数据块

3.Modbus地址的对应关系

“MB_SERVER”指令允许到达的Modbus功能（FC01、FC02、FC04、FC05、FC15）直接读取和写入访问S7-1200CPU的过程映像输入/输出区（数据类型：BOOL和WORD），通过Modbus功能代码（FC03、FC06和FC16）将到达的Modbus消息写入Modbus保持寄存器或从寄存器中读取（可通过MB_SERVER指令的参数“MB_HOLD_REG”指定保持寄存器），保持寄存器的大小（MB_HOLD_REG参数）必须大于1个字节，详细参考表2.。

Modbus功能				S7-1200
代码	功能	数据区	地址空间	数据区	CPU地址
FC01	读取：位	Output	00001到08192	过程映像输出	Q0.0到Q1023.7
FC02	读取：位	Input	10001到18192	过程映像输入	I0.0到I1023.7
FC04	读取：字	Input	30001到30512	过程映像输入	IW0到IW1022
FC05	写入：位	Output	00001到08192	过程映像输出	Q0.0到Q1023.7
FC15	写多入：位	Output	00001到08192	过程映像输出	Q0.0到Q1023.7

表2.Modbus地址的对应关系

4.客户机端 Modscan32 软件设置

注意：客户机采用Modscan32软件测试，Modscan32 做 Modbus TCP Client 测试软件，是第三方软件，可以从 internet 网络上下载。

将测试电脑的IP地址设置成192.168.0.210，打开Modscan32 软件，在Modscan32的“Setup->Data Definition”中设置功能码、起始地址、长度等，如图4所示。

图4.设置“Data Definition”参数

在“Connection->connect...”中打开连接属性对话框，选择“Remote modbus TCP Server”，设置服务器的IP地址，端口号，如图5所示。

图5.设置连接属性

注意：用Modsscan32做客户机不需要考虑Device ID和服务器一致的情况，服务器自动响应客户机的Device ID。

5.通讯测试

S7-1200作服务器，客户机Modscan32用FC03功能码读取服务器的两个字，设置客户机和服务器的功能、起始地址、端口等参数相对应，具体设置如图5~6所示，

图6.S7-1200作服务器

通讯结果如下图7所示，Modscan32从服务器读到数据10，20到客户机的DB4.DBW0和DB4.DBW2区域。

图7.FC03通讯结果

用功能FC15向服务器的Q0.0~Q0.7写8位数据，设置连接参数，Modscan32设置结果如下图8所示。

图8.使用FC15通讯，设置Modscan32

测试结果，服务器侧直接对应过程映像输出区，00001~00008对应Q0.0~Q0.7，如下图9所示。

图9. 使用FC15通讯测试结果

6.HR_Start_Offset背景参数

HR_Start_Offset是类型为字，用于指定Modbus保持寄存器的起始地址，存储在MB_SERVER背景数据块中，默认值是0，可以通过编程将值写入HR_Start_Offset。以上面FC03功能读2个字为例，将HR_Start_Offset的偏移量设置成2，其他参数不修改，HR_Start_Offset偏移前后地址对应关系如下表7，编程调用和结果如图10~11所示。

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

表3. HR_Start_Offset偏移前后地址对应关系

编程调用如下图10所示

图10.HR_Start_Offset的偏移量设置

通讯结果如下图11所示

图11. 通讯结果

7.MB_SERVER参数STATUS的查询参考下面列表4.

STATUS（W#16#）	发送到Modbus客户端的响应代码（B#16#）	错误说明
7001		MB_SERVER 正在等待Modbus客户机连接到指定的TCP端口，仅在第一次执行连接或断开操作时才报告此代码
7002		MB_SERVER 正在等待Modbus客户机连接到指定的TCP端口，等待连接或断开操作完成时，将针对任何后续执行报告此代码
7003		断开操作已成功完成（仅在一个PLC扫描周期内有效）
8187		参数MB_HOLD_REG中的指针无效，数据区过小
818C		参数MB_HOLD_REG指向优化的区域（必须为“标准与S7- 300/400兼容”的DB或M区）或因执行超时出错（55秒）
8381	01	不支持此功能代码
8382	03	数据长度错误
8383	02	数据地址错误或访问了保持寄存器（MB_HOLD_REG参数）地址以外的区域
8384	03	数据值错误
8385	03	不支持此数据诊断代码值（功能FC08）

表4.MB_SERVER参数STATUS