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PROFIBUS 转MODBUS-RTU 网关

KJ-PBG-001（主站）

KJ-PBG-002（主站）

使用手册

北京开疆智能自动化科技有限公司

207-11-24

使用须知...................................................................................................................................................... 3

产品系列概述.............................................................................................................................................. 3

您关心的技术参数...................................................................................................................................... 3

典型应用网络图.......................................................................................................................................... 4

产品功能...................................................................................................................................................... 4

1. 硬件连接及 STEP7 参数配置说明........................................................................................................ 5

1.1. 硬件接口及指示灯说明............................................................................................................... 5

1.1.1 硬件接口说明...................................................................................................................... 5

1.1.2 指示灯说明.......................................................................................................................... 7

1.2. KJ-PGD-001/002 STEP7 参数配置说明......................................................................................... 7

1.2.1. GSD 文件说明...................................................................................................................... 7

1.2.2. Modbus 报文的配置及网关启动操作............................................................................... 8

1.3. KJ-PGD-001&002 的通讯状态字及控制字介绍........................................................................... 9

1.3.1 通信状态字........................................................................................................................ 10

1.3.2 通信控制字........................................................................................................................ 10

2. STEP7 硬件建立及配置......................................................................................................................... 11

2.1. 西门子 PLC 的 PROFIBUS 主站配置....................................................................................... 11

2.2. 网关KJ-PGD-001/002 作为 PROFIBUS 从站的配置过程........................................................ 16

2.2.1. PROFIBUS 从站配置——网关做 MODBUS 主站........................................................... 16

3. Modbus-RTU 协议简介......................................................................................................................... 20

3.1.MODBUS 存储区.......................................................................................................................... 20

3.2.MODBUS 功能码.......................................................................................................................... 20

3.2.1.读取输出状态(01H)............................................................................................................ 20

3.2.2.读取输入状态(02H)............................................................................................................ 21

3.2.3.读取保存寄存器(03H)........................................................................................................ 21

3.2.4.读取输入寄存器(04H)........................................................................................................ 22

3.2.5.强制单线圈(05H)................................................................................................................ 22

3.2.6.预置单保持寄存器(06H).................................................................................................... 23

3.2.7.强制多线圈(0FH)................................................................................................................. 23

3.2.8.预置多寄存器(10H)............................................................................................................ 23

3.3.MODBUS 异常码.......................................................................................................................... 24

附录 A：从站状态监测功能说明............................................................................................................ 25

附录 B：如何使用串口调试助手截取 MODBUS 报文......................................................................... 27

附录 C：如何使用 Modbus Slave 连接KJ-PGD-001/002（主站）...................................................... 29

使用须知

●   如果您已经熟悉Modbus-RTU协议以及熟练使用西门子配置软件Step7，仅仅关心本产品的使用问题，请参看1.2

节《PKJ-PGD-001&002STEP7参数配置说明》。

●    如果您对西门子配置软件Step7还不熟悉，请参看第2章节：KJ-PGD-001&002在Step7中的配置。或致电西门子技术支持热线：400-810-4288

●    如果您还不熟悉Modbus-RTU协议，请参看第3章：Modbus-RTU协议简介，您只需要了解您正在使用的功能码即可。

●    如果您刚刚了解Profibus-DP以及Modbus-RTU，请通读本手册，或致电北京开疆智能自动化科技有限公司技术支持热线：13426206894；13651319853

产品系列概述

PROFIBUS转MODBUS网关有两种接口方式：一种是RS232接口，一种是RS485接口，二者只能选择其一。

您关心的技术参数

●  KJ-PGD-001/002协议符合GB/T 20540-2006：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线第3部分：

PROFIBUS规范。

●    网关做为PROFIBUS网络从站，支持的波特率：9.6Kbps~12Mbps。

●    根据不同的订货型号，网关的MODBUS接口可选择RS485接口或RS232接口:

RS485接口产品型号：KJ-PGD-001

RS232接口产品型号：KJ-PGD-002

●    能带Modbus站点数：不确定，主要有两个条件的限制：

◇   本产品网关最多能配置的Modbus-RTU报文数为37 条；

◇   支持的数据长度：输入≤224 字节，输出≤224 字节，输入+输出≤232 字节。即使您现场的应用没有超过这个限制，还和你现场的环境有关。

●    供电：24VDC(±5％)，最大功率3.5W

●    工作环境温度：-25～55℃，湿度≤95%

●    外形尺寸：40mm（宽）×110mm（高）×70mm（厚）

●    安装方式：35mm导轨

●    防护等级：IP20

●    大约重量：500g。

典型应用网络图

产品功能

●  KJ-PGD-001/002可通过拨码设置为MODBUS主站或MODBUS从站。

●  KJ-PGD-001/002波特率选择： 2400、4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K，其它波特率可以定制。

●    字符格式及校验：8位无校验+1停止位、8位+偶校验+1停止位、8位+奇校验+1停止位、8位无校验+2停止位。

●  KJ-PGD-001/002作为MODBUS 主站，支持01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、10H号功能。

●  KJ-PGD-001/002作为MODBUS 从站，支持02H、04H、0FH、10H号功能。

1.     硬件连接及 STEP7参数配置说明

1.1.硬件接口及指示灯说明

1.1.1硬件接口说明

KJ-PGD-002是RS232接口，采用9 针D 形插座（孔），是标准的三线制RS232 接口如图1.1-7。引脚定义

如下图1.1-1所示：

KJ-PGD-001是RS485接口如图1.1-6，通讯信号线B(+)，A(-)，本产品内置终端电阻，需要接入终端的时候将

TB和 B 短接，TA 和 A 短接即可。如图1.1-3所示接线端定义：

顶部为电源接口（直流 24V），主从设置拨码（MS 为做从，MM 为做主），Profibus地址设置，拨码（采

用的是二进制算法，如 AD1、AD5拨到 ON 的位置地址为 17），如图1.1-5

1.1.2指示灯说明

正面为Profibus通讯接口和指示灯，如图1.1-4；各指示灯定义如下表1.1-1：

                                表 1.1-1各指示灯说明

1.2.KJ-PBG-001/002 STEP7 参数配置说明

1.2.1. GSD 文件说明

KJ-PGD-001/002（主站）GSD文件使用“PBMDMM/V02.GSD”如图1.2.1所示：

图 1.2-1：KJ-PGD-001/002主站 GSD文件

跟据被连设备的特性，将网关设定为主站，在配置软件里面设置好KJ-PGD-001/002 通讯接口参数。STEP7

硬件组态设置参数界面如图1.2-2所示：点击响应的项目，有下拉菜单供你选择。

图 1.2-2：MODBUS主站参数设置界面

参数说明：

ⁿ  Baudrate（波特率）和 Parity（校验）：必须和您要连接的 Modbus 设备设置一致，否则开疆模块和你要连接的设备无法通讯，被连设备的通讯接口的设置请参看他们手册的说明或者致电设备厂家询问。

ⁿ  数据更新模式：可以选择默认。

ⁿ  Mdobus Reply Time（等待应答时间）：推荐默认的 500mS，KJ-PGD-001/002 作为 Modbus 主站时，发出一条 Modbus 报文之后等待从站设备回答的时间，如果 Modbus 从站超出 500mS 未响应，则

KJ-PGD-001/002不再等待直接发送下一条，如果KJ-PGD-001/002 在 500mS 内接收到 Modbus 从站的响应报文，紧接着等待一个“总线空闲时间”后发送下一条报文。

ⁿ   Mdobus Idle Time（总线空闲时间）：推荐默认的 50mS，KJ-PGD-001/002作为 Modbus 主站时，接到从站设备回答的报文之后等待 50mS 再发送下一条报文。有些从站设备响应速度比较慢，如果 50mS 太

快的话，可以将此时间设置的大一些。

ⁿ  Modbus Slave Monitor（从站状态监测）：见附录 A。

1.2.2. Modbus 报文的配置及网关启动操作

●      MODBUS 报文配置：

下面举例说明，如阅读有困难请参看第 3 章 Modbus-RTU 简介。假如您要读取 Modbus 从站设备号“1”，

MODBUS地址区为 3 区，寄存器地址从 0 开始的连续三个寄存器的值（3 区用户手册上可能是 300XX 或者说

支持04 功能（Modbus报文第二个字节））。您可以在右边产品列表里面KJ-PGD-001/002 下面选择“read 3

Words(3XXXX)”模块插入到 Slot3 里面，如图 1.2-3。双击你插入的模块，选择 ParameterAssignment,从站站号即

为你要访问的 Mobus 设备的站地址，此例为 1；起始地址就是你要访问寄存器的起始地址，此例为 0。那么三个

寄存器回来的数据就存放在这里分配的 IB256-IB261 等 6 个字节里面。其他您要读写的数据都可根据此例来配

置。

图 1.2-3：Modbus-RTU报文的配置

●      网关启动

最后一点就是要启动开疆网关开始工作。将控制字最低位置 1。本例控制字为 QB0（在 Slot2 里面，具体地

址是多少还要看您的配置），所以您需要在 OB1 模块里面加上如图 1.2-4 的程序。

1.3.KJ-PGD-001/002的通讯状态字及控制字介绍

在灵活使用本产品的时候，您还需要了解KJ-PGD-001/002 网关 GSD 文件的通讯状态字和通讯控制字等。

当您添加我们产品到 Profibus 总线上去的时候，有一个 Module 是自动添加上去的，这就是状态字以及控

制字。

注意：正常情况下我们会看到状态字是 0x00 和 0x01 交替变化，其他位如果出现 1，证明 Modbus 通讯有问题，下面讲解一下出现错误后解决方法：

D4~D1：异常应答如果不为 0，说明你发出去的 Modbus 报文对于被访问设备来说是无效的，有可能是地址

超限，或者写给设备的值是非法的。解决此问题的方法就是一定要弄清楚你要访问的数据是什么，寄存器地址是

多少？被设置的值有没有范围限制等等。

D5：等待超时，可以将“总线空闲时间”设置的大一些。

D6：CRC 校验错，可能用户编写的 CRC 高低字节反了，或者在没有完整收到一帧报文也会出现 CRC 错，这

时候我们可以通过串口调试助手或者 Modsim32 软件监控一下报文。

D7：奇偶校验错，接口没有设置的一致！图 1.2-2 中的波特率和奇偶校验没有和设备的相一致。需要提醒的

是，往往一个错误有可能使得几个地方报错，这就需要现场调试人员判断错误出现在那里，最简单的办法就是学

会使用串口调试助手和 Modbus Slave 以及 Modscan 等软件。可参考附录 B、C 了解其基本使用方法，一般情况

下只要和这三个软件能通讯的上的话，肯定能和我们产品进行通讯。

1.3.2通信控制字

表 1.3.2通信控制字

注意：在用户无特殊需求的情况下，不推荐使用其它功能，仅需要将 D0 位置 1，启动 KJ-PGD-001/002发

送Modbus 报文即可，如果遇到比较特殊的用法，请致电我公司技术人员进行咨询。

2.  STEP7硬件建立及配置

2.1.西门子 PLC 的PROFIBUS 主站配置

提示：（1）~（8）是 STEP 7 建立一个新项目和 S7-300/PROFIBUS 主站的一般方法，对于熟悉的读者，可快速浏览，并从<2.2 网关KJ-PGD-001/002的 PROFUBUS 从站配置>开始阅读。

(1)     将 KJ-PGD-001/002的 GSD 文件 PBMDMM02.GSD 或 PBMDMS02.GSD，复制到 PC1：(Step7 安装目录下)….Step7\S7data\gsd\目录下，将图标文件 WY.bmp 复制到 PC1：(Step7 安装目录下)….Step7\S7data\nsbmp\目录下；

(2)    打开“SIMATIC Manager”

图 2.1-1： Step7主界面

图 2.1-2： 新建文件项目

(4)    插入→站点→SIMATIC 300 站点点击。如图 2.1-3：

图 2.1-3：建立站点

建立组态硬件并更新 GSD 目录：SIMATIC 300(1)→双击“硬件”，如图 2.1-4、图 2.1-5。

图 2.1-4：建立硬件组态

(6)配置机架：在硬件窗口 \SIMATIC 300\RACK-300\Rail 双击。如图 2.1-6。

如图 2.1-6：配置机架

(7)    配置 CPU：点中机架 UR 2 槽→硬件目录\SIMATIC300\CPU-300\CPU 315–2 DP\6ES7 315-2AG10 -0AB0\ V2.6（本例）双击, 如图 2.1-7、图 2.1-8

如图 2.1-7：选择 PLC型号

如图 2.1-8：配置 CPU

(8)   配置 PROFIBUS：选择 PROFIBUS 主站站号，设置好 Profibus 主站地址后，点击“新建”→网络设置，选择：DP、

1.5Mbit/s（仅是举例）→确定，如图 2.1-8。此时 PROFIBUS 主站配置完成。

2.2.网关 KJ-PBG-001/002 作为PROFIBUS 从站的配置过程

2.2.1. PROFIBUS 从站配置——网关做 MODBUS 主站

点击 PROFIBUS(1) DP 主系统(1),使其选中横线变黑,打开“硬件窗口”\PROFIBUSDP\Additional Field Devices\ Gateway\ PBMDMM/V02 双击。

（由于我们已将 KJ-PGD-001/002的 GSD 文件 PBMDMMV02.GSD复制到 PC1: Step7\ S7data\ gsd\目录下，并

做了更新，所以现在能够在硬件目录中可以找到我们的产品配置。其它第三方产品的配置办法相同）。

选择从站站号，本例选择 Profibus 从站站号为“1” (站号自行设定，本例为“1”)→确定。图 2.2.1-1：

图 2.2.1-1：配置 PROFIBUS从站

⑴    KJ-PGD-001/002 的 PROFIBUS 读/写介绍

●    在“硬件目录”中打开 KJ-PGD-001/002目录。

KJ-PGD-001/002共有 39 个槽（逻辑上，非物理设备），1#槽预置为“状态字”(1 字节输入，本例为 IB0)和“控制字”（1 字节输出，本例为 QB0），其他 2#~39#槽用来插入 PROFIBUS 读/写，见下图 2.2.1-2 所示。

图 2.2.1-2：状态字+控制字

● 选中 3 槽，在“硬件目录”界面中，双击 PBMDMM/V02 “read10 Words(3xxxx)”和 Write 10Words(4xxxx)。见图

2.2.1-3。(具体读与写的数据大小及数据区，由用户根据实际情况配置)

图 2.2.1-3：选用读 10个字+写 1字

⑵  配置 KJ-PGD-001/002 做 MODBUS 主站的接口参数

●    双击 KJ-PGD-001/002硬件组态，弹出主站设备配置窗口，选“参数分配”，见图 2.2.1-4。

●    配置“校验”、“波特率”：选中校验本例选择“8 位无校验+1 停止位”；“波特率 Baudrate ”→点击 9600 ，设置完毕。

●  “等待时间”和“MD 总线空闲时间”：一般为默认，但有些场合要根据所连设备设置。

●    双击硬件组态插槽上的报文，本例 read 10Words(3xxxx)和 Write 10Words(4xxxx)，分别设置两条报文 的“从站站号”及读取数据“起始地址”如图 2.2.1-5

●    编译存盘（Save and Compile），退出，硬件配置完毕。

●    按 1.2.2 示例启动网关控制字 control 最低位 Q0.0。(Q 地址根据实际 control 对应的数值 x 设置，启动 Qx.0)

图 2.2.1-4：配置接口图

图 2.2.1-5：配置从站站号及参数起始地址

3. Modbus-RTU 协议简介

对于您来讲，您只需要了解Modbus有4个区（0XXXX；1XXXX；3XXXX；4XXXX），对应的8条重要的功能码：

4条读（01H 、02H 、03H 、04H ），4条写（05H 、06H 、0FH 、10H ）。

3.1.MODBUS 存储区

MODBUS涉及到的控制器（或MODBUS设备）存储区以0XXXX、1XXXX、3XXXX、4XXXX标识；

3.2.MODBUS 功能码

Modbus报文相对比较固定，所以您只需要稍作了解，看几条报文之后就知道了它的结构，在需要的时候再

来具体查询。

3.2.1读取输出状态（01H）

功能码：01H

功能：读从站输出线圈0XXXX状态。

本例：读13H号从站输出线圈，寄存器起始地址=0011H=17，线圈数=0025H=37；因此，本询问报文功能是：读19

（13H）号从站输出线圈00017-00053，共37个线圈状态。

从站应答格式：

功能：从机返回输出线圈0XXXX状态

本例：1B=00011011，对应00049-00053