用PLC控制使用Modbus RTU协议的采集模块

一、试验设备的连接

准备的实验设备有：S7-200 SMART型PLC、M-1001和M-2101模块、SDS-1001转换器、K型热电偶以及一个直流电源。

我们首先说明各设备是如何连接的，将直流电源连接到PLC的24V电源接口，正极接L+，负极接M。因为RS485端口是集成在PLC的九针超小D型连接器上的，所以我们制作了一个连接器方便设备接线。具体的针脚分配，大家可以在STEP 7 SMART软件的在线帮助文档中的连接器引脚分配章节中看到。连接器的红线接M2101模块的485-A信号，黑线接485-B信号。因为用以太网电缆连接PLC和电脑，所以需要调整电脑的IP地址，它的具体操作我们之后说明，现在只要将电缆插入网口即可。此次实验我们依然使用SDS-1001为采集模块供电，将它们的+Vs、GND端连接就可以了。最后将K型热电偶接入M2101模块中的DI 1端口。为模块通电，这样设备接线就完成了。

二、使用Smart软件与模块建立连接

S7-200 SMART型PLC所用的编程软件是Smart软件，这个软件是免费使用的，大家可以到西门子的官网下载。

打开软件，在文件选项中打开范例M2101，此时设备正处于未连接的状态，双击主要窗口中的通信选项，在出现的的对话框中点击查找CPU，就能看到PLC的IP地址。我们可以点击旁边的闪烁指示灯，验证是否找到了CPU。如果PLC的指示灯交替闪烁，就说明我们查找CPU已经成功。

下一步的操作是设置电脑的IP地址。进入网络和Internet设置界面，进入网络和共享中心。

选项点击以太网。

选择属性。

在弹出的窗口中找到Internet协议版本4（TCP/IPv4）项目，点击属性。

选择使用下面的IP地址，输入相应的IP地址：192.168.2.111，子网掩码输入225.225.225.0，默认网关是：192.168.2.1。点击确定。

回到软件页面，如果成功的话，软件会显示已连接。

三、PLC范例程序说明以及实验

我们以程序2101为例，解释一下它的内容。在程序段1中的SM是PLC中的特殊标志继电器，SM0.0表示始终接通，与其连接的参数EN在输入接通（TURE）时，每次扫描均会执行该指令；

SM0.5表示提供一个周期为1秒钟的时钟脉冲，0.5秒为1，0.5秒为0，与它连接的参数First我们之后说明。

特殊寄存器（SM）的其它地址位，大家可以到在线帮助文档中查看。指令MBUS_CTRL，可以在主要窗口的库文件中的Modbus RTU Master(v2.0)中找到，右键选择帮助就可以看到它的说明文档。需要声明的是：在程序中，我们将PLC当作主站，M模块（如：M-2101）则作为从站使用。阅读说明内容我们知道MBUS_CTRL是程序在执行MBUS_MSG指令前必须调用的指令。

参数“模式”（Mode）用于选择通信协议，我们输入的是SM0.0，触点为常闭状态，所以输入值是1，意思是启用Modbus协议。参数“波特率”（Baud）的设置值要和从站设备的波特率一致才可以得到正确信息，所以输入值为M模块的默认波特率：9600。参数“奇偶校验”（Parity）的设置应与从站设备的奇偶校验相同，从站默认为偶校验，以数值2表示。参数“Port”是设置物理通信端口，实验中使用的是PLC中集成的RS-485接口，所以需要输入0值。参数“超时”（Timeout）为等待从站做出响应的毫秒数，范例中设置的是典型值1000ms。

所以指令Mbus_CTRL的作用是初始化主站，使得主从站设备的参数一致，两者可以进行正常的通信。

下面我们来介绍指令MBUS_MSG，它的作用是启动对Modbus从站的请求并处理响应。参数“First”是当主站有新请求发送时，First通过边沿检测元素（例如是上升沿），将导致程序发送一次，所以我们为此参数设置的是SM0.5。参数“从站”（Slave）是Modbus从站设备的地址，M系列模块的默认地址为1。参数“RW”是设置读取或写入信息，0表示读取，1表示写入。参数“地址”（Addr）是起始Modbus地址，范例中写入的数值就是我们在用户手册中给出的寄存器地址：30101。参数“计数”（Count）用于分配要在该请求中读取或写入的数据元素数，也就是根据地址参数的输入值向后延伸的个数。

打开范例M2100的用户手册，找到M2101远程IO模块Modbus映射表就可以看到地址、通道、属性等内容。

如我们现在打开的这个范例程序，它是要操作从热电偶输入寄存器30101到30108这8个寄存器，所以对Count的输入值为8。参数“DataPtr”是间接地址指针，指向CPU中与读/写请求相关的数据的V存储器，指针必须是VB类型。

这里的V、VB、VW是V存储器中不同类型数据的表达方式：V表示位数据，VB表示字节数据，VW表示字数据，一个字由两个字节构成，一个字节则有8位。在范例程序中，我们使用VB数据类型存储从模块读到的值，然后用VW数据类型表示出来。进行这样的数据操作是因为，当PLC发出读取请求时，采集模块返回的值是16位的整型数据，需要用两个VB类型的数据表示，而一个VW数据类型就表示两个字节，刚好可以表示模块返回的数据。

我们可以在状态图表中验证一下。调出图表窗口，下载程序，运行CPU，开启图表的监视状态，因为我们只为模块连接了一个温度传感器，所以在状态图表中只有第2行显示出实际温度值，当我们提高环境温度，第2行的当前值也会随之改变。其它没有接入温度传感器的端口，其寄存器的返回值是-2731。

接着验证我们刚才提到的V存储器的数据类型，在状态图表中输入VB1000，按回车键，就可以按顺序添加地址。将它们的格式更改为十六进制，VB1000为F5，VB1001为55，而VW1000是它俩的集合F555。所以说两个VB数据类型，构成一个VW数据类型。

更换M1001采集模块。

接下来我们打开范例M1001DI，它可以读取模块上的DI（离散量输入）的状态。连接设备后，打开状态图表的实时数值监控，当前值为1。当我们将DI 0接地，就会看到当前值变为0，其它的DI端口也是一样。这里的地址是位格式的，因为我们只需要一位的数据就可以表示端口当前所处的状态（闭合或是断开）。

打开范例M1001DO，此范例可以控制DO（继电器）的状态。建立通信后，下载程序到CPU，运行CPU，打开监控按钮，可以看到此时的继电器都处于关闭状态。在新值中输入1，点击图表中的写入按钮，就会看到当前值的改变而且M模块的继电器也会动作到开启状态。

这两个范例程序的寄存器地址大家可以在用户手册M1000的M1001远程IO模块Modbus映射表中找到。

以上就是模块与PLC连接的相关内容。文档中使用的范例程序及用户手册均可以在官网下载。文章视频版的内容点击如下链接跳转：M系列模块编程操作与PLC。

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再见。

审核编辑 黄宇