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Modbus RTU从站
2.1 CPU 上的通信口（Port0）支持 Modbus RTU 从站通信协议
S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU协议，成为Modbus RTU从站。此功能是通过S7-200的自由口通信模式实现，因此可以通过无线数据电台等慢速通信设备传输。
详情请参考《S7-200系统手册》之相关章节。
要实现Modbus RTU通信，需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程软件，而且须安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）。Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。
Modbus RTU从站指令库只支持CPU上的通信0口（Port0）。
2.2 编程基本步骤：
1,检查Micro/WIN的软件版本，应当是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。
2,检查Micro/WIN的指令树中是否存在Modbus RTU从站指令库（图1），库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。如果没有，须安装Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library（指令库）软件包；
图1. 指令树中的库指令
3,编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0调用MBUS_SLAVE，并指定相应参数。关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到；
图2. 调用Modbus RTU通信指令库
图中参数意义如下：
模式选择：启动/停止Modbus，1=启动；0=停止
从站地址：Modbus从站地址，取值1~247
波特率：可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200
奇偶校验：0=无校验；1=奇校验；2=偶校验
延时：附加字符间延时，缺省值为0
最大I/Q位：参与通信的最大I/O点数，S7-200的I/O映像区为128/128，缺省值为128
最大AI字数：参与通信的最大AI通道数，可为16或32
最大保持寄存器区：参与通信的V存储区字（VW）
保持寄存器区起始地址：以&VBx指定（间接寻址方式）
初始化完成标志：成功初始化后置1
初始化错误代码
Modbus执行：通信中时置1，无 Modbus 通信活动时为 0。
错误代码：0=无错误
4,在CPU的V数据区中分配库指令数据区（Library Memory）；
5,如有必要，使用主站软件测试。
注意：由子程序参数HoldStart和MaxHold指定的保持寄存器区，是在S7-200 CPU的V数据存储区中分配，此数据区不能和库指令数据区有任何重叠，否则在运行时会产生错误，不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器区按"字"寻址，即MaxHold规定的是VW而不是VB的个数。
在图2的例子中，规定了 Modbus 保持寄存器区从 VB0 开始（HoldStart ＝ VB0），并且保持寄存器为1000个字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（两个字节）为单位，实际上这个通信缓冲区占用了VB0～VB1999共2000个字节。因此分配库指令保留数据区时至少要从VB2000开始。当然保持区不一定要从VB0开始。
注意：你选用的CPU的V存储区大小！CPU型号不同V数据存储区大小不同。应根据需要选择Modbus保持寄存器区域的大小。
包含 Modbus RTU 从站指令库的项目编译、下载到CPU中后，在编程计算机（PG/PC）上运行一些 Modbus 测试软件可以检验S7-200的Modbus RTU通信是否正常，这对查找故障点很有用。测试软件通过计算机串口（RS-232）和PC/PPI电缆连接CPU。如果必要，须将PC/PPI电缆设置在自由口通信方式。
可到一些软件下载网站寻找类似软件，如 ModScan32 等。
2.3 Modbus RTU 从站地址与S7-200的地址对应
Modbus地址总是以00001、30004之类的形式出现。S7-200内部的数据存储区与Modbus的0、1、3、4共4类地址的对应关系如下：
表1. Modbus地址对应表
| Modbus地址 | S7-200数据区 |
|---|---|
| 00001 ~ 00128 | Q0.0 ~ Q15.7 |
| 10001 ~ 10128 | I0.0 ~ I15.7 |
| 30001 ~ 30032 | AIW0 ~ AIW62 |
| 40001 ~ 4xxxx | T ~ T + 2 * (xxxx -1) |
其中T为S7-200中的缓冲区起始地址，即 HoldStart。
如果已知S7-200中的V存储区地址，推算Modbus地址的公式如下：
Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T为偶数
2.4 Modbus RTU 从站指令库支持的功能码
Modbus RTU 从站指令库支持特定的 Modbus 功能。访问使用此指令库的主站必须遵循这个指令库的要求。
表 2. Modbus RTU 从站功能码
| 功能码 | 主站使用相应功能码作用于此从站的效用 |
|---|---|
| 1 | 读取单个/多个线圈（离散量输出点）状态。 功能 1 返回任意个数输出点（Q）的 ON/OFF 状态。 |
| 2 | 读取单个/多个触点（离散量输入点）状态。 功能 2 返回任意个数输入点（I）的 ON/OFF 状态。 |
| 3 | 读取单个/多个保持寄存器。功能 3 返回 V 存储区的内容。在 Modbus 协议下保持寄存器都是"字"值，在一次请求中可以读取最多 120 个字的数据。 |
| 4 | 读取单个/多个输入寄存器。功能 4 返回 S7-200 的模拟量数据值。 |
| 5 | 写单个线圈（离散量输出点）。功能 5 用于将离散量输出点设置为指定的值。这个点不是被强制的，用户程序可以覆盖 Modbus 通信请求写入的值。 |
| 6 | 写单个保持寄存器。功能 6 写一个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。 |
| 15 | 写多个线圈（离散量输出点）。功能 15 把多个离散量输出点的值写到 S7-200 的输出映像寄存器（Q 区）。输出点的地址必须以字节边界起始（如 Q0.0 或 Q2.0），并且输出点的数目必须是 8 的整数倍。这是此 Modbus RTU 从站指令库的限制。些点不是被强制的，用户程序可以覆盖 Modbus 通信请求写入的值。 |
| 16 | 些多个保持寄存器。功能 16 写多个值到 S7-200 的 V 存储区的保持寄存器中。在一次请求中可以写最多 120 个字的数据。 |
2.5 Modbus RTU 从站例程
Modbus RTU 从站例程
需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打开
2.6 Modbus RTU 从站常见问题
Modbus 从站的网络地址与 S7-200 的 CPU 网络地址有什么关系？
没有关系。支持网络通信的通信协议必须有其自己的网络寻址规定。 Modbus 从站的地址只是它在 Modbus 网络上的地址，而通常所说的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西门子的 PPI 网络上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通过 PPI 网络完成，例如编程、网络读写通信等。
如何理解 Modbus 地址与功能码的区别？
Modbus 地址与 Modbus 的功能码是两个层次的概念。
根据 Modbus 通信协议，Modbus 数据的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式，分别表示数字量输出、数字量输入、模拟量输入等数据地址。在使用 S7-200 的指令库时，Modbus 数据地址与 S7-200 的 I/O 和数据存储区地址间有特定的对应关系。
有些设备表明它支持 Modbus RTU 通信协议，但也详细提供了读写数据的详细通信帧格式，其中包括如何指定 Modbus 站的地址，需要读写数据类型、长度等等。数据帧有特定字节指出此指令读写的数据类型和地址，此字节的数据内容即所谓"功能码"，如功能 1 指定读取单个/多个数字量输出点的值。
支持 Modbus 协议的设备或软件，使用时用户直接设置或看到的应当是 Modbus 数据地址。Modbus 地址所访问的数据，是通过各种"功能"读写而来。功能码是 Modbus 地址的底层。如果 Modbus 通信的一方提供的所谓 Modbus 协议只有功能码，则需要注意了解此功能号与 Modbus 地址间的对应关系。
Modbus 指令库启动后，如何通过同一个通信端口进行 CPU 监控？
Modbus 指令库使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通讯口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 编程通信监控。如果通信口都已经被占用，可以考虑：
加一个通信模块（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）扩展出一个编程通信口
中止自由口模式，可以将 CPU 上的模式开关从 RUN 拨到 STOP；或者保持处于 RUN 状态，用程序停止指令库的 Modbus 模式（参见指令库应用）
为何有些 HMI 软件使用 Modbus RTU 读取S7-200中的实数会出现错误？
有些HMI软件使用Modbus RTU通信协议时，处理存储在数据保持寄存器中的实数（浮点数）的方式与西门子的实数保存格式不同。西门子的PLC遵循"高字节低地址、低字节高地址"的规律。
Modbus RTU的保持寄存器总是以"字（双字节）"为单位，而一个实数需要4个字节（双字）表示。HMI软件在处理时可能会把保持寄存器的两个"字"互换位置，造成不能识别以西门子格式表示的实数。如果HMI软件一方无法处理这种实数，则可在S7-200 CPU中编程将存入数据缓冲区（保持寄存器区）的实数的高字和低字互换。
为何有的HMI软件用Modbus RTU可以读取作为从站的S7-200的内容，但不能写入？
可能此软件使用了Modbus功能15（写多个离散量）或类似功能（功能 16）。S7-200从站协议遵守"以整字节地址边界（如Q0.0、Q2.0）开始、以8的整数倍为位个数"的规约。如果HMI软件未严格执行此规律就可能发生写入错误的情况。
S7-200是否支持 Modbus ASCII 模式？
S7-200可以支持上述模式，但是没有现成的指令库，需要用户自己编程。
项目编译后为何出现很多错误？
使用指令库时，若编译后出现很多错误，一般是因为未指定库指令数据存储区。请参考相关条目。
S7-200 CPU的Port1是否可以支持Modbus RTU协议？
可以。用户可以自己编程实现。
在S7-200的"Tips and Tricks"帮助文档中，Tip041是Modbus RTU从站程序，用户可以参考。
S7-200是否可以组成Modbus RTU通信网络？如何组网？
S7-200可以组成RS-485基础上的Modbus RTU网络。如果通信对象是不同标准的通信口，可能还需要转换。参见：RS-485网络组成
3STEP 7-Micro/WIN 的标准指令库
STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版内部已经带有新的指令库，但在未安装西门子 Instruction Library 软件包的情况下，不能显示出来使用。
要使用西门子的标准指令库，必须先安装西门子的指令库软件包 Instruction Library。安装了 Instruction Library 之后，只要安装的 STEP 7-Micro/WIN 版本是最新的，就能获得相应版本的新指令库。安装 Micro/WIN 的升级包（Service Pack）也会更新指令库的版本。
用户可以直接从下面获得西门子 Instruction Library 软件安装包：
Instruction Library
最新的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下几种西门子标准指令库：
USS通信协议库：
可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持与Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master 4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICS G110系列的USS通信控制，通过一些预先编好的子程序和中断程序，以方便地控制变频器的运行和读写其参数。
Micro/WIN V4.0的USS指令库现在已经针对西门子的Master Drive做了优化。
Modbus RTU Slave（从站）通信协议库：
可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU从站通信功能。
Modbus RTU Master （主站）通信协议库
可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。
以上通信协议库都是使用了S7-200 CPU的自由口通信功能。
图1. 西门子标准库以浅蓝色图标表示（Micro/WIN V4.0 SP5）
从以下两种途径可以获得STEP 7-Micro/WIN指令库：
安装STEP 7-Micro/WIN32 附加软件包Instruction Library V1.1，订货号6ES7830-2BC00-0YX0。
已安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.1和Toolbox V1.0（包括为TP070配置的TP Designer和老的指令库，订货号6ES7810-2TC00-0YX0），再安装正式的STEP 7-Micro/WIN32 V3.2（或V4.0）版，也可自动获得新的指令库。新旧版本的软件及其指令库可以在一台计算机上共存（V4.0 的各升级包不能共存）。
注意：
所有旧的CPU21x不能使用新的指令库
旧版本的指令库不能与新的指令库在同一个项目文件中共存
安装了新版本的指令库后，旧版本的指令库不再能够看到
用户自定义的指令库不能与西门子的库重名
有时因为系统和软件安装有问题，可能在安装完西门子标准指令库后仍然不能看到西门子标准库。这时可以尝试添加标准库。标准库的文件存在Micro/WIN安装目录下的Standard Libs目录下。
3.1 分配库指令数据区
调用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区（Library Memory）。库指令数据区是相应库的子程序和中断程序所要用到的变量存储空间。
如果在编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误（错误18）。
操作步骤（以Modbus RTU库指令为例）：
1,在指令树的Project（项目）中，以鼠标右键单击Program Block（程序块），在弹出的快捷菜单中选择Library Memory。如图1所示：
图1
2,在弹出的选项卡中设置库指令数据区，如图2所示：
图2.缺省情况下是从VB0开始，但因为与Modbus的保持寄存区冲突，所以手动改为VB2000。按"Suggest Address"按钮也可以自动分配。
可以使用Suggest Address（推荐地址）设置数据区，但要注意编程软件设置的数据区地址，只考虑到了其他一般寻址，而未考虑到诸如Modbus数据保持寄存器区等的设置。应当确保不与其他任何已使用的数据区重叠、冲突。不应重复按Suggest Address按钮，否则也会造成混乱。
在STEP 7-Micro/WIN32 V3.1中，有分配库指令数据区时有不同的操作方法，需要在Symbol Table（符号表）中设置一个首地址。我们强烈建议使用当时最新的编程版本。
3.2 添加指令库
注意：添加自定义指令库，需要关闭编辑库指令的项目，新建立一个项目。如果要添加其他来源的库指令自然不需要如此。
第一步：在Micro/WIN的File（文件）菜单中选择Add/Remove Libraries...（添加/删除指令库）命令 ；或者在指令树的Libraries（指令库）分支上单击鼠标右键，选择Add/Remove Libraries...
图7. 选择添加/删除指令库命令
添加/删除对话框中将显示已经在本机的Micro/WIN中集成的用户自定义指令库。
图8. 已安装的库指令
第二步：按Add（添加）按钮，选择新定义的库文件路径。用户自定义库将自动添加到Micro/WIN指令树的Libraries分支下。
图9. 选择库文件
缺省情况下，Micro/WIN到图8中的路径下寻找库指令文件。用户也可以指定其他路径。但要注意库文件应当保持在非移动的介质上，如果指定了一个可移动硬盘，则硬盘不在时会发生找不到库的错误。建议用户使用缺省设置。
3.3 删除库指令
第一步：选择添加/删除指令库命令
图10. 选择命令
第二步：选中须卸载的库所对应的库文件，按Remove（删除）按钮
图11. 选中要删除的库指令文件
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引用 ababab 2016/3/8 13:18:43 发表于2楼的内容
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hypermill9 发表于 2016/3/9 10:30:47
3楼 回复本楼有图真不错，谢谢楼主分享
引用 hypermill9 2016/3/9 10:30:47 发表于3楼的内容
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