1、Modbus通信概述
Modbus協(xié)議作為一個標準的工業(yè)協(xié)議，其最簡單的串行通信部分僅規(guī)定了在串行線路的基本數(shù)據(jù)傳輸格式，在OSI七層協(xié)議模型中只到1層和2層。Modbus具有兩種串行傳輸模式，ASCII和RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持Modbus協(xié)議的設備一般都支持RTU格式。

Modbus是一種單主站的主/從通信模式。Modbus網(wǎng)絡上只能有一個主站存在，主站在Modbus網(wǎng)絡上沒有地址，從站的地址范圍為0-247，其中0為廣播地址。

Modbus通信標準協(xié)議可以通過各種傳輸方式傳播，如RS232C、RS485、光纖、無線電等。詳細的協(xié)議和規(guī)范，請訪問Modbus組織的網(wǎng)站：http://www.modbus.org

1.1 Modbus主站尋址
Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址為五到六位數(shù)，包含了數(shù)據(jù)類型和地址值。

不同的Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址通過不同的功能碼來讀取或者寫入，Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址定義如下：
◆00001至09999是離散量輸出(線圈)
◆10001至19999是離散量輸入(觸點)
◆30001至39999是輸入寄存器(通常是模擬量輸入)
◆40001至49999和400001至465535是保持寄存器
所有Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址均從xxxx1(或者xxxxx1)開始，不同的設備支持不同的數(shù)據(jù)類型和地址范圍。

1.2 Modbus主站讀取和寫入功能
Modbus主站指令使用Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址讀取或寫入Modbus數(shù)據(jù)，相應的從站設備必須要支持對應的功能碼，如表1所示。

表1  Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址對應Modbus從站需要支持的功能碼



S7-200 SMART CPU通過串行端口進行Modbus RTU通信，借助STEP 7?Micro/WIN SMART軟件中的庫指令，簡化了與Modbus設備的通信。

2、Modbus RTU庫


圖1 西門子標準指令庫(STEP 7-Micro/WIN SMART)

STEP 7-Micro/WIN SMART支持主站和從站設備通過RS485(集成端口0和可選信號板端口1)和RS232(僅限可選信號板端口1)進行Modbus通信， S7-200 SMART最多可以配置2個Modbus RTU主站。軟件本身集成了指令庫，如圖1所示。

3、Modbus RTU主站功能編程
調用Modbus RTU主站初始化和控制子程序。


圖2  調用主站初始化MBUS_CTRL指令

①使用SM0.0調用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并啟動其功能控制：

表2 MBUS_CTRL指令參數(shù)意義



②調用Modbus RTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個Modbus請求：


圖3  調用主站讀寫子程序MBUS_MSG指令

表3 MBUS_MSG指令參數(shù)意義



③庫存儲器分配
Modbus Master指令庫需要一個286個字節(jié)的全局V存儲區(qū)。
調用STEP 7-Micro/WIN SMART指令庫需要分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)。該數(shù)據(jù)區(qū)是相應庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。
如果在編程時不分配庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，編譯時會產(chǎn)生許多相同的錯誤。

操作步驟：
a、在指令樹的Project(項目)中，以鼠標右鍵單擊Program Block(程序塊)，在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory(庫存儲器…)。如圖4所示：


圖4 “庫存儲器”按鈕

b、在彈出的選項卡中設置庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，如圖5所示


圖5 庫存儲器地址分配

4、注意事項
①S7 200 SMART CPU一共支持兩個Modbus RTU主站。如果您在項目中使用兩個主站，則要確保MBUS_CTRL/MBUS_MSG和MB_CTRL2/ MBUS_MSG2成對使用，并采用不同的端口號做區(qū)分，如果只有一個主站則使用任意一對指令均可以。

②S7-200 SMART CPU支持的Modbus消息為每條最多240個字節(jié)(1920位或120個寄存器)的數(shù)據(jù)。

③通常Modbus協(xié)議的保持寄存器范圍在40001到49999之間，這個范圍對于多數(shù)應用來說已經(jīng)足夠了，但有些Modbus從站保持寄存器區(qū)的地址會超出該范圍，此時主站協(xié)議庫也支持400001到465536的地址范圍，如果Modbus從站地址在該范圍內，只需在調用MBUS_MSG / MBUS_MSG2時給Addr參數(shù)賦相應的值即可，如416768。

④庫存儲器分配，可以自定義起始地址，或者使用 “建議地址” 設置數(shù)據(jù)區(qū)，但要注意應當確保該地址不與其他任何已使用的數(shù)據(jù)區(qū)重疊、沖突，這些數(shù)據(jù)區(qū)既包括一般尋址，還應該考慮間接尋址訪問的地址。

⑤Modbus數(shù)據(jù)區(qū)地址和S7-200 SMART存儲區(qū)地址的映射舉例。