西門子S7-1200 與S7-200Modbus通訊案例精講

西門子S7-1200 緊湊型PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，由于其，所以常被用作小型自動化控制設備的控制器，這也使得它經常與Modbus儀表（掃描槍、打印機等設備進行通訊。因為沒有第三方Modbus儀表，這里就以S7-200作為第三方的儀表為例介紹Modbus通訊。

1．控制系統原理

圖1:通訊系統原理

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU多都可以連接三個串口通信模版。
本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4）CPU224XP （6ES7 214-2AD23-0XB0）

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
2）編程軟件 STEP 7 MicroWIN； Modbus庫軟件選項包

4．組態

我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態S7-1214C 和S7-200的Modbus通信。

4.1 S7-1200作Modbus主站，S7-200作Modbus從站
S7-1200作為Modbus主站的配置步驟如下：
點擊桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”圖標，打開如下圖：

圖2： 新建S7 -1200項目

首先需要選擇“Create new project”選項，然后在“Project name:”里輸入Modbus_Master；在“Path：”修改項目的存儲路徑為“C:\”；點擊“Create”，這樣就創建了一個文件Modbus的新項目。創建后的窗口如下圖所示：

圖3： 新建項目后

點擊門戶視圖左下角的“Project View”切換到項目視圖下，如下圖：

圖4： 切換到項目視圖

打開后，在“Devices”標簽下，點擊“Add new device”，在彈出的菜單中輸入設備名“PLC_1”并在設備列表里選擇CPU的類型。選擇后如下圖：

圖5： PLC硬件組態

插入CPU后，點擊CPU左邊的空槽，在右邊的“Catalog ”里找到“Communication”下的RS485模塊，拖拽或雙擊此模塊，這樣就把串口模塊插入到硬件配置里，接下來就需要配置此RS485模塊硬件接口參數，選擇RS485模塊，在其下方會出現該模塊的硬件屬性配置窗口， 在屬性窗口里有下面五個選項， “general”； “Port Configuration”；“Transmit message Configuration”；“Receive Message Configuration”；“IO Address/HW identify”。在“General”里包括了此模塊的“項目信息”；而在“Port Configuration”里可以對端口的進行參數配置，

波特率為：9600 ；
校驗方式：無 ；
數據位為：8 ；
停止位： 1；
硬件流控制：無；
等待時間： 1ms

設置參數如下圖：

圖6： RS485端口配置

在“Transmit message Configuration”和“Receive Message Configuration”里保持默認設置，在“IO Address/HW identify”里確認一下“硬件識別號”為11。

此時，完成了硬件的組態，接下來需要編寫Modbus通訊程序。

在PLC中編寫發送程序。在項目管理視圖下雙擊“Device”—》“Program block”—》“Add new block”在彈出的窗口中選擇“Organizations Block(OB)”，然后在其右邊的窗口里選擇“Startup”，去除“Symbolic Access Only”的選項勾。如下圖所示：

圖7： 添加啟動OB塊

點擊“OK”后會打開此OB塊，然后在啟動OB塊里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_MASTER功能塊是在“Project Library”下的“Library”選項卡里，如下圖所示：）

圖8： Library

調用后如下圖所示：

圖9： 調用MB_COMM_LOAD塊

在調用MB_COMM_LOAD功能塊時 ，都會自動彈出創建相應背景數據塊的界面，如下圖：

圖10：創建背景數據塊

按上面的步驟在OB1中插入MB_MASTER功能塊如下圖：

圖11：調用MB_MASTER塊

在插入功能塊的過程，相應的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_MASTER_DB,兩個背景數據塊。然后再創建一個發送或接收的數據緩沖區，點擊PLC_1項目下的“Program Block”下的“Add new block”，在彈出的窗口中選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項勾（這樣可以對該DB塊進行直接地址訪問），并取名該DB塊為MB_COMM_DB。建好這個DB塊后，雙擊打開MB_COMM_DB預先定義數據區的大小，如下圖所示：

圖12：數據區的定義

完成數據區的定義后，接下來就可以對MB_COMM_LOAD功能塊和MB_Master功能塊進行參數賦值，賦值的參數見圖9和圖11。 在上面的編程塊里需要注意的是，在MB_MASTER功能塊中的參數MB_ADDR參數是從站的Modbus的站地址。這里要讀取的從站的站地址為2；關于MODE、DATA_ADDR、DATA_LEN可在下表中查看，DATA_PTR存放發送或接收到的數據。

表1：MB_MASTER Modbus功能表

上面就完成了程序的編寫，對項目進行編譯；右擊PLC_1項目在彈出的菜單里選擇“Complies ALL”選項，這樣就對硬件與軟件進行編譯，如下圖：

圖13：編譯項目

編譯且沒有錯誤后就可以下載程序到PLC中，同樣右擊PLC_1項目，在彈出的菜單選擇“Download to Device”。

S7-200作為Modbus從站的配置步驟如下：

點擊桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”圖標（因為STEP 7 MicroWIN安裝時并沒有安裝Modbus的庫程序，所以Modbus的庫程序是需要單獨安裝的，安裝后才可以在庫程序中調用Modbus的通訊功能塊，關于庫程序可以咨詢西門子熱線或訪問西門子的guanfangwangzhan），打開后并編寫Modbus從站程序如下圖：

圖14：S7-200 Modbus從站編程

在上面調用的是端口0的程序，所以在連接通訊線時，需要連接到端口0上，編譯并下載項目到S7-200的PLC中。下載后運行PLC。

用DP電纜連接S7-1200與S7-200。

在線監控S7-200中的程序，并監控變量表，修改VB1000到VB1011的值為1到12（VB1000到VB1011對應的Modbus的地址為40001-40006）。監控到的值如下圖所示：

圖15：S7-200監控變量值

在線監控 S7-1200變量表如下圖：

圖16：S7-1200監控變量值

4.2 S7-200作Modbus主站，S7-1200作Modbus從站
S7-1200作為Modbus從站的配置步驟如下：
點擊桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”圖標，打開如下圖：

圖17：S7-1200監控變量值

首先需要選擇“Create new project”選項，然后在“Project name:”里輸入Modbus_Slave在“Path：”修改項目的存儲路徑為“C:\Backup file”；點擊“Create”，這樣就創建了一個文件Modbus_Slave的新項目。創建后的窗口如下圖所示：

圖18： 新建項目后

點擊門戶視圖左下角的“Project View”切換到項目視圖下，如下圖：

圖19：切換到項目視圖

圖20： PLC硬件組態

設置參數如下圖：

圖21： RS485端口配置

此時，完成了硬件的組態，接下來需要編寫Modbus通訊程序。

圖22： 添加啟動OB塊

點擊“OK”后會打開此OB塊，然后在啟動OB塊里用MB_COMM_LOAD（注：MB_COMM_LOAD和MB_Slave功能塊是在“Project Library”下的“Library”選項卡里，如下圖所示：）

圖23： Library

調用后如下圖所示：

圖24： 調用MB_COMM_LOAD塊

在調用MB_COMM_LOAD功能塊時 ，都會自動彈出創建相應背景數據塊的界面，如下圖：

圖25：創建背景數據塊

按上面的步驟在OB1中插入MB_Slave功能塊如下圖：

圖26：調用MB_Slave塊

在插入功能塊的過程，相應的生成MB_COMM_LOAD_DB和MB_Slave_DB,兩個背景數據塊。然后再創建一個發送或接收的數據緩沖區，點擊PLC_1項目下的“Program Block”下的“Add new block”，在彈出的窗口中選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項勾（這樣可以對該DB塊進行直接地址訪問），并取名該DB塊為MB_COMM_DB。建好這個DB塊后，雙擊打開MB_COMM_DB預先定義數據區的大小，如下圖所示：

圖27：數據區的定義

完成數據區的定義后，接下來就可以對MB_COMM_LOAD功能塊和MB_SLAVE功能塊進行參數賦值，賦值的參數見圖24和圖26。 在上面的編程塊里需要注意的是，在MB_SLAVE功能塊中的參數MB_ADDR參數是此從站的Modbus站地址。這里定義為此從站的站地址為2；MB_HOLD_REG是指向Modbus保持寄存器DB的指針。保持寄存器DB必須為典型的全局DB。MB_SLAVE所提供給主站的功能見下表：

表3：MB_SLAVE Modbus功能表A

表4：MB_SLAVE Modbus功能表B

圖28：編譯項目

S7-200作為Modbus主站的配置步驟如下：

點擊桌面上的“V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6”圖標（因為STEP 7 MicroWIN安裝時并沒有安裝Modbus的庫程序，所以Modbus的庫程序是需要單獨安裝的，安裝后才可以在庫程序中調用Modbus的通訊功能塊，關于庫程序可以咨詢西門子熱線或訪問西門子的guanfangwangzhan），打開后并編寫Modbus主站程序如下圖：

圖29：S7-200 Modbus主站編程

用DP電纜連接S7-1200與S7-200。

在線監控S7-1200中的程序，并監控變量表，修改DB3.DBB0到DB3.DBB20的值為1到21（DB3.DBB0到DB3.DBB19對應的Modbus的地址為40001-40010）。監控到的值如下圖所示：

圖30：S7-1200監控變量值

在線監控 S7-200變量表如下圖：

圖31：S7-1200監控變量值

從上面的變量監控表里可以看到VB420中沒有數據，因為在主站的S7-200里的程序里只讀取10個變量（即40001-40010）對應著的VB400-VB419，所以VB420的數據沒有接收。