S7-1200和S7-200MODBUS通信教程

如何通过 Modbus 实现 S7-1200 与 S7-200 通讯 How to communication between S7-1200 and S7-200 with Modbus protocol Getting Started Edition (2010 年 1 月) www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 摘 要 本文介绍了通过 Modbus 协议实现 S7-1200 与 S7-200 的通信。 关键词 Modbus 协议，S7-1200，S7-200 Key Words Modbus protocol，S7-1200，S7-200 IA&DT Service & Support Page 2-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 目 录 如何通过Modbus协议实现 S7-1200 与S7-200 通讯 ..............................................................1 1．控制系统原理...................................................................................................................4 2．硬件需求..........................................................................................................................4 3．软件需求..........................................................................................................................5 4．组态 .................................................................................................................................5 4.1 S7-1200 作Modbus主站，S7-200 作Modbus从站....................................................5 4.2 S7-200 作Modbus主站，S7-1200 作Modbus从站 .................................................. 16 附录－推荐网址................................................................................................................... 26 IA&DT Service & Support Page 3-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 西门子 S7-1200 紧凑型 PLC 在当前的市场中有着广泛的应用，由于其性价比高，所以 常被用作小型自动化控制设备的控制器，这也使得它经常与 Modbus 仪（扫描枪、打印机 等设备进行通讯。因为没有第三方 Modbus 仪表，这里就以 S7-200 作为第三方的仪表为例 介绍 Modbus 通讯。 1．控制系统原理 图 1:通讯系统原理 2．硬件需求 S7-1200 PLC 目前有 3 种类型的 CPU： 1）S7-1211C CPU。 2）S7-1212C CPU。 3）S7-1214C CPU。 这三种类型的 CPU 最多都可以连接三个串口通信模版。 本例中使用的 PLC 硬件为： 1）PM1207 电源 ( 6EP1 332-1SH71 ) 2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 ) 3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 ) IA&DT Service & Support Page 4-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 4）CPU224XP （6ES7 214-2AD23-0XB0） 3．软件需求 1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0) 2）编程软件 STEP 7 MicroWIN； Modbus 库软件选项包 4．组态 我们通过下述的实际操作来介绍如何在 Step7 Basic V10.5 中组态 S7-1214C 和 S7- 200 的 Modbus 通信。 4.1 S7-1200 作 Modbus 主站，S7-200 作 Modbus 从站 S7-1200 作为 Modbus 主站的配置步骤如下： 点击桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”图标，打开如下图： 图 2： 新建 S7 -1200 项目 首先需要选择“Create new project”选项，然后在“Project name:”里输入 Modbus_Master；在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\”；点击“Create”，这样就 IA&DT Service & Support Page 5-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 创建了一个文件 Modbus 的新项目。创建后的窗口如下图所示： 图 3： 新建项目后 点击门户视图左下角的“Project View”切换到项目视图下，如下图： 图 4： 切换到项目视图 IA&DT Service & Support Page 6-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 打开后，在“Devices”标签下，点击“Add new device”，在弹出的菜单中输入设备名 “PLC_1”并在设备列表里选择 CPU 的类型。选择后如下图： 图 5： PLC 硬件组态 插入 CPU 后，点击 CPU 左边的空槽，在右边的“Catalog ”里找到“Communication” 下的 RS485 模块，拖拽或双击此模块，这样就把串口模块插入到硬件配置里，接下来就需 要配置此 RS485 模块硬件接口参数，选择 RS485 模块，在其下方会出现该模块的硬件属性 配置窗口， 在属性窗口里有下面五个选项， “general”； “Port Configuration”； “Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模块的“项目信息”；而在“Port Configuration”里可以对端口的进行参数配置， 波特率为：9600 ； 校验方式：无 ； 数据位为：8 ； 停止位： 1； 硬件流控制：无； IA&DT Service & Support Page 7-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 等待时间： 1ms 设置参数如下图： 图 6： RS485 端口配置 在“Transmit message Configuration”和“Receive Message Configuration”里保持默 认设置，在“IO Address/HW identify”里确认一下“硬件识别号”为 11。 此时，完成了硬件的组态，接下来需要编写 Modbus 通讯程序。 在 PLC 中编写发送程序。在项目管理视图下双击“Device”—》“Program block”—》 “Add new block”在弹出的窗口中选择“Organizations Block(OB)”，然后在其右边的窗 口里选择“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的选项勾。如下图所示： 图 7： 添加启动 OB 块 IA&DT Service & Support Page 8-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 点击“OK”后会打开此 OB 块，然后在启动 OB 块里用 MB_COMM_LOAD（注： MB_COMM_LOAD 和 MB_MASTER 功能块是在“Project Library”下的“Library”选项卡 里，如下图所示：） 图 8： Library 调用后如下图所示： 图 9： 调用 MB_COMM_LOAD 块 IA&DT Service & Support Page 9-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 在调用 MB_COMM_LOAD 功能块时 ，都会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下 图： 图 10：创建背景数据块 按上面的步骤在 OB1 中插入 MB_MASTER 功能块如下图： 图 11：调用 MB_MASTER 块 IA&DT Service & Support Page 10-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 在插入功能块的过程，相应的生成 MB_COMM_LOAD_DB 和 MB_MASTER_DB,两个背 景数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击 PLC_1 项目下的“Program Block”下的“Add new block”，在弹出的窗口中选择 DB 类型为“Global DB”，并去掉 “Symbolic access only”选项勾（这样可以对该 DB 块进行直接地址访问），并取名该 DB 块为 MB_COMM_DB。建好这个 DB 块后，双击打开 MB_COMM_DB 预先定义数据区的大 小，如下图所示： 图 12：数据区的定义 完成数据区的定义后，接下来就可以对 MB_COMM_LOAD 功能块和 MB_Master 功能 块进行参数赋值，赋值的参数见图 9 和图 11。 在上面的编程块里需要注意的是，在 MB_MASTER 功能块中的参数 MB_ADDR 参数是从站的 Modbus 的站地址。这里要读取的 从站的站地址为 2；关于 MODE、DATA_ADDR、DATA_LEN 可在下表中查看， DATA_PTR 存放发送或接收到的数据。 IA&DT Service & Support Page 11-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 表 1：MB_MASTER Modbus 功能表 IA&DT Service & Support Page 12-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 上面就完成了程序的编写，对项目进行编译；右击 PLC_1 项目在弹出的菜单里选择 “Complies ALL”选项，这样就对硬件与软件进行编译，如下图： 图 13：编译项目 编译且没有错误后就可以下载程序到 PLC 中，同样右击 PLC_1 项目，在弹出的菜单选择 “Download to Device”。 S7-200 作为 Modbus 从站的配置步骤如下： 点击桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”图标（因为 STEP 7 MicroWIN 安装时并没有 安装 Modbus 的库程序，所以 Modbus 的库程序是需要单独安装的，安装后才可以在库程序 中调用 Modbus 的通讯功能块，关于库程序可以咨询西门子热线或访问西门子的官方网 站），打开后并编写 Modbus 从站程序如下图： IA&DT Service & Support Page 13-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 图 14：S7-200 Modbus 从站编程 在上面调用的是端口 0 的程序，所以在连接通讯线时，需要连接到端口 0 上，编译并下载项 目到 S7-200 的 PLC 中。下载后运行 PLC。 用 DP 电缆连接 S7-1200 与 S7-200。 在线监控 S7-200 中的程序，并监控变量表，修改 VB1000 到 VB1011 的值为 1 到 12 （VB1000 到 VB1011 对应的 Modbus 的地址为 40001-40006）。监控到的值如下图所示： IA&DT Service & Support Page 14-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 图 15：S7-200 监控变量值 在线监控 S7-1200 变量表如下图： 图 16：S7-1200 监控变量值 IA&DT Service & Support Page 15-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 4.2 S7-200 作 Modbus 主站，S7-1200 作 Modbus 从站 S7-1200 作为 Modbus 从站的配置步骤如下： 点击桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”图标，打开如下图： 图 17：S7-1200 监控变量值 首先需要选择“Create new project”选项，然后在“Project name:”里输入 Modbus_Slave 在“Path：”修改项目的存储路径为“C:\Backup file”；点击“Create”， 这样就创建了一个文件 Modbus_Slave 的新项目。创建后的窗口如下图所示： IA&DT Service & Support Page 16-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 图 18： 新建项目后 点击门户视图左下角的“Project View”切换到项目视图下，如下图： 图 19：切换到项目视图 IA&DT Service & Support Page 17-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 打开后，在“Devices”标签下，点击“Add new device”，在弹出的菜单中输入设备名 “PLC_1”并在设备列表里选择 CPU 的类型。选择后如下图： 图 20： PLC 硬件组态 插入 CPU 后，点击 CPU 左边的空槽，在右边的“Catalog ”里找到“Communication” 下的 RS485 模块，拖拽或双击此模块，这样就把串口模块插入到硬件配置里，接下来就需 要配置此 RS485 模块硬件接口参数，选择 RS485 模块，在其下方会出现该模块的硬件属性 配置窗口， 在属性窗口里有下面五个选项， “general”； “Port Configuration”； “Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模块的“项目信息”；而在“Port Configuration”里可以对端口的进行参数配置， 波特率为：9600 ； 校验方式：无 ； 数据位为：8 ； 停止位： 1； IA&DT Service & Support Page 18-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 硬件流控制：无； 等待时间： 1ms 设置参数如下图： 图 21： RS485 端口配置 在“Transmit message Configuration”和“Receive Message Configuration”里保持默 认设置，在“IO Address/HW identify”里确认一下“硬件识别号”为 11。 此时，完成了硬件的组态，接下来需要编写 Modbus 通讯程序。 在 PLC 中编写发送程序。在项目管理视图下双击“Device”—》“Program block”—》 “Add new block”在弹出的窗口中选择“Organizations Block(OB)”，然后在其右边的窗 口里选择“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的选项勾。如下图所示： IA&DT Service & Support Page 19-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 图 22： 添加启动 OB 块 点击“OK”后会打开此 OB 块，然后在启动 OB 块里用 MB_COMM_LOAD（注： MB_COMM_LOAD 和 MB_Slave 功能块是在“Project Library”下的“Library”选项卡里， 如下图所示：） 图 23： Library 调用后如下图所示： 图 24： 调用 MB_COMM_LOAD 块 IA&DT Service & Support Page 20-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 在调用 MB_COMM_LOAD 功能块时 ，都会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下 图： 图 25：创建背景数据块 按上面的步骤在 OB1 中插入 MB_Slave 功能块如下图： 图 26：调用 MB_Slave 块 IA&DT Service & Support Page 21-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 在插入功能块的过程，相应的生成 MB_COMM_LOAD_DB 和 MB_Slave_DB,两个背景 数据块。然后再创建一个发送或接收的数据缓冲区，点击 PLC_1 项目下的“Program Block”下的“Add new block”，在弹出的窗口中选择 DB 类型为“Global DB”，并去掉 “Symbolic access only”选项勾（这样可以对该 DB 块进行直接地址访问），并取名该 DB 块为 MB_COMM_DB。建好这个 DB 块后，双击打开 MB_COMM_DB 预先定义数据区的大 小，如下图所示： 图 27：数据区的定义 完成数据区的定义后，接下来就可以对 MB_COMM_LOAD 功能块和 MB_SLAVE 功能 块进行参数赋值，赋值的参数见图 24 和图 26。 在上面的编程块里需要注意的是，在 MB_SLAVE 功能块中的参数 MB_ADDR 参数是此从站的 Modbus 站地址。这里定义为此从 站的站地址为 2；MB_HOLD_REG 是指向 Modbus 保持寄存器 DB 的指针。保持寄存器 DB 必须为典型的全局 DB。MB_SLAVE 所提供给主站的功能见下表： IA&DT Service & Support Page 22-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 表 3：MB_SLAVE Modbus 功能表 A 表 4：MB_SLAVE Modbus 功能表 B 上面就完成了程序的编写，对项目进行编译；右击 PLC_1 项目在弹出的菜单里选择 “Complies ALL”选项，这样就对硬件与软件进行编译，如下图： 图 28：编译项目 IA&DT Service & Support Page 23-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 编译且没有错误后就可以下载程序到 PLC 中，同样右击 PLC_1 项目，在弹出的菜单选择 “Download to Device”。 S7-200 作为 Modbus 主站的配置步骤如下： 点击桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”图标（因为 STEP 7 MicroWIN 安装时并没有 安装 Modbus 的库程序，所以 Modbus 的库程序是需要单独安装的，安装后才可以在库程序 中调用 Modbus 的通讯功能块，关于库程序可以咨询西门子热线或访问西门子的官方网 站），打开后并编写 Modbus 主站程序如下图： 图 29：S7-200 Modbus 主站编程 IA&DT Service & Support Page 24-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 在上面调用的是端口 0 的程序，所以在连接通讯线时，需要连接到端口 0 上，编译并下载项 目到 S7-200 的 PLC 中。下载后运行 PLC。 用 DP 电缆连接 S7-1200 与 S7-200。 在线监控 S7-1200 中的程序，并监控变量表，修改 DB3.DBB0 到 DB3.DBB20 的值为 1 到 21（DB3.DBB0 到 DB3.DBB19 对应的 Modbus 的地址为 40001-40010）。监控到的值如 下图所示： 图 30：S7-1200 监控变量值 在线监控 S7-200 变量表如下图： IA&DT Service & Support Page 25-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 图 31：S7-1200 监控变量值 从上面的变量监控表里可以看到 VB420 中没有数据，因为在主站的 S7-200 里的程序里只读 取 10 个变量（即 40001-40010）对应着的 VB400-VB419，所以 VB420 的数据没有接收。 如果您对该文档有任何建议，请将您的宝贵建议提交至下载中心留言板。 该文档文当编号：A0413 IA&DT Service & Support Page 26-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 附录－推荐网址 自动化系统 西门子（中国）有限公司 工业自动化与驱动技术集团 客户服务与支持中心 网站首页：www.4008104288.com.cn 自动化系统 下载中心： http://www.ad.siemens.com.cn/download/DocList.aspx?TypeId=0&CatFirst=1 自动化系统 全球技术资源： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805045/130000 “找答案”自动化系统版区： http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1027 驱动技术 西门子（中国）有限公司 工业自动化与驱动技术集团 客户服务与支持中心 网站首页：www.4008104288.com.cn 驱动技术 下载中心： http://www.ad.siemens.com.cn/download/DocList.aspx?TypeId=0&CatFirst=85 驱动技术 全球技术资源： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10803928/130000 “找答案”驱动技术版区： http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1038 IA&DT Service & Support Page 27-28 www.plcworld.cnwww.plcworld.cn 注意事项 应用示例与所示电路、设备及任何可能结果没有必然联系，并不完全相关。应用示例不表示 客户的具体解决。它们仅对典型应用提供支持。用户负责确保所述产品的正确使用。这 些应用示例不能免除用户在确保安全、专业使用、安装、操作和维护设备方面的责任。当使 用这些应用示例时，应意识到西门子不对在所述责任条款范围之外的任何损坏/索赔承担责 任。我们保留随时修改这些应用示例的权利，恕不另行通知。如果这些应用示例与其它西门 子出版物(例如，目录)给出的建议不同，则以其它文档的内容为准。 声明 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