S7-200做主站S7-300CP341做从站的ModbusRTU通讯

1、S7-200 做主站 S7-300 CP341 做从站的 ModbusRTU通讯Modbus RTU Communication - S7-200 as Master and S7-300 CP341 asSlave Getting-Started Edition （2010 年 6 刀）摘要本文档讨论使用S7-200做主站，S7-300 CP341做从站的 Modbus RTU 通 讯。关键词 CP341, Modbus RTU,功能码，S7-200Key Words CP341, Modbus RTU, Function Code , S7-200目录1.概述2.软件环境STEP7 SP4

2、CP PTP Param SP11CP PTP Modbus Slave SP7STEP7 Micro/WIN SP6Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library3.硬件列表和接线硬件列表硬件接线接口定义接线示意图4.组态设置和编程S7-200做Modbus主站的设置Modbus RTU主站库S7-200 Modbus主站编程CP341做Modbus从站的硬件组态硬件组态设置Modbus参数Modbus驱动的下载CP341做Modbus从站的编程5.通讯测试FC01/05/15 功能码FC02功能码FC03/06/16 功能码FC04功

3、能码Limits 栏6.总结7.相关参考资料附录一推荐网址1.概述在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三 方仪表可 以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341/ CP441-2 通过Dongle （硬 件狗）可以扩展该协议，S7-200集成的口可以支持 自由口通讯，通过指令库也 可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以 S7-200 作为 Modbus 主站，CP341 作 为 Modbus 从站,实现 Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事 项。2.软件环境STEP7 SP4用于编写S7-300/400程序，此软件需要从西

4、门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 SP4的软件编写。CP PTP Param SP11串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配 置，并在Step?中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板 一起提供，也可以从以下的链接下载。CP PTP Modbus Slave SP7CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之 前必须先安装PtP Driver ,此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择 购买，也可以从 以下的链接下载。STEP7 Micro/WIN SP6用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序

5、是使用Step7 Micro/win的软 件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可 以从以下的链接下载。网站自动化系统S7-200软件，文档编号S0002oToolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction LibraryS7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门 子的标 准指令库，必须先安装指令库的软件包InstructionLibrary ,安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus 相关的指令，该软件包可以从以下的链接下载。网站自动化系 统S7-200软件，文档编号SOOlO

6、o3硬件列表和接线硬件列表CPU315-2DP6ES7 315-2AG10-0AB0CP341 RS422/4856ES7 341-1CH01-0AE0Dongle6ES7 870-1AB01-0YA0S7-300从站PC适配器6ES7 972-0CB20-0XA0S7-200 主CPU 224XP6ES7 214-2BD23-0XB0表1硬件设备硬件接线S7-200 的通讯口为 RS485 物理口（9 针口），CP341 是 RS422/485 的接 口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的 信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。图1 S7-200 CP

7、U通信口引脚定义图 2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义图3硬件结构和接线示意图4.组态设置和编程S7-200做Modbus主站的设置S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口， 此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/ 无校验；1停止位。通信 波特率可以设置为1200、2400、4800、 9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备 可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令 库就是使用自由口 编程实现的。使用Modbus主站指令库时需要注意的几点：1

8、需要S7-200的编程软件是Micro/WIN SP5及以上版本；1 Modbus RTU主站库对CPU的版本有要求，CPU的版本必须为或者 （即订货 号为 6ES721*- *23-0EA* ）；1 Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（指每一个MBUS_MSG 指令）；1 Modbus主站库支持PortO和Portl （从站库只支持PortO 口），本 例中用PortO ；1使用Modbus库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配 的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。图4库存储区设置1 Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：Modbus地址读/写

9、Modbus从站须支持的功读功能1：读输出点00001 09999功能5：写单个输出点数字量输出写功能15：写多个输出点1000ri9999读功能2：读输入点数字量输入300039999输入寄存器读功能4：读输入寄存器读功能3：读保持寄存器4000149999功能6：写单个寄存器保持寄存器写功能16：写多个寄存器表2需要从站支持的功能编程时，使用调用MBUS_CTR完L成主站的参数初始化，详细见下 表，参数的说明也可以双子程序的局部变量表中找到。图5 Modbus RTU主站初始化图中各参数含义如下编号 符号/含义说明aEN /使能必须保证每一扫描周期都被使能（使用）。bMode /模式为1时

10、使能为Modbus协议；为0时恢复为cBaud /波特 率支持的通讯波特率为1200, 2400, 4800, 9600,19200,dParity / 校校验方式选择：0 =无校验；1 =奇校验，2 =eTimeout / 超 时主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型 的设置 值为1000毫秒，允许设置的范围为1- 32767。这个值必 须设置足够大以保证从站有时fDone /完成初始化完成，此位会自动置losError /错误初始化错误代码。表3调用Modbus RTU主站读写子程序MBUS_MS, G发送一个Modbus请求。图6调用Modbus RTU主站读写子程序图中各参数含义如

11、下编号 符号/含义说明aEN /使能同一时刻只能有一个读写功能使能。bFirst /读写请求位每一个新的读写请求必须使用 脉冲 触cSlave /从站地址可选择的范围1 - 247。d RW /读写操作位0 =读，1 =写。eAddr /读写从站的数 据地址选择读写的数据类型：00001至Oxxxx -开关量输出10001至lxxxx -开关量输入30001至3xxxx -模拟量输入40001至4xxxx -保持寄存器。f Count /数据的个数通讯的数据个数（位或字的个数）。DaptPtr /数据指针如果是读指令，读回的数据放到这个数据 区中；如果是写指令，要写出的数据放到这个数t thD

12、one /完成位读写功能完成位。i Error /错误代码只有在Done位为1时，错误代码才有表4从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率s,偶校验，连 接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域。CP341做Modbus从站的硬件组态图7 S7-300侧硬件组态图8消息桢字符结构按照上述操作设置参数，从上图可以看出，本例中的传输波特率S, 1 位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址是3 , 主从通讯设备的字符帧 格式和波特率等参数设置需要一致。图9 RS422/485接口组态RS422/485接口只能一个有效，接口的选择只需要组态而不需要在硬

13、件 上短接。当配置好Modbus通信的参数后，保存前需要向CP341下载ModbusS lave的驱动，一旦下载完成后无需再次下载。需要注意的是，在下载驱动时（可以在无Dongle情况下下载），需要 将CPU停机，然后下载，操作过程如下所示。图10下载Dongle时，需要CPU停机图11从站驱动下载后结果从Step7软件下的EXAMPL目E录中，找 到项目名“ zXX21_05_PtP_Com_M0D” SL的项目,打开，然后将ModbusT CP_START_F 和 M CP_START_0 为 K 1 信 同时可以仄ERR0R_N桑R看错误信息， CP341的诊断缓冲反察看详细的错误信 可

14、以参考的手册通讯模块FE80传递到用户项目中，打开路径如下 所示。图12 Modbus Slave例程打开路径0B1中调用FE80编程如下:图13 FB80程序块调用CP卡初始化正常后，CP_STAR, 号，否则 CP_START_ERR 为 0R1, 也可以在硬祚组态中在线后的 息，错误信息对照和处理方式FB80的各参数含义如下LADDR硬件组态中CP341的起始逻辑地址，本例中为START TIMER初始化超时定时器，本例中为T120START TIME初始化定时器时间，本例中为5S0BJ1ASKI/O访问错误屏蔽位，本例屮为True （I/O访 问错误己屏蔽）CP STARTFB初始化使

15、能位，本例中为CP START FM CP START初 始化的上升沿位，本例中为CP NDR从CP卡写操作位，本例中为CP START OK初始化完成且无错误，本例中为CP START ERROR初始化淀成，但有错误，本例中为ERROR NR错误号，本例中为MW2ERROR INFO错误信息，本例中为MW4表55通讯测试Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过 程中主 站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报 文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的，以下对现场常用的功能码进行 分类测试，关于功能码的详细信息请参考手册。FC01/

16、05/15 功能码CP341从站的通讯区域配置图14 FC01/05/15参数组态界面FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，可 以读写 操作，用户地址区为Oxxxx , Modbus地址在信息传递屮从0开 始。如上图，左边 为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是 S7-300的数据区。例如左 边信息传递地址从07对应用户地址区为 0000100008,对应S7-300的、，并且以此为例说明FC01功能码的 通讯。S7-200主站程序调用图15功能码FC01使用S7-200主站，用功能码FC01读取从站8点数字量输出，接收的数据存 放在VE2000开始的

17、区域，测试截图结果如下。图16 FC01功能码数据交换FC02功能码CP341从站的通讯区域配置图17 FC02参数组态界面FC02对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，只读操作，用户 地址区 为lxxxx, Modbus地址在信息传递中从0开始，如上图，左边 为信息传递地址（地 址区不能冲突）,右边对应的是S7-300的数据 区。例如左边信息传递地址从07对应用户地址区为10001 10008,对应S7-300的、,并且以此为例说明FC02功能码的通讯。S7-200主站程序调用图18功能码FC02使用S7-200主站，用功能码FC02读取从站8点数字量输入，接收的数据存 放在VB200

18、0开始的区域，测试截图结果如下。图19 FC02功能码数据交换FC03/06/16 功能码CP341从站的通讯区域配置图20 FC03/06/16参数组态界面FC03/06/16对应的数据区为寄存器，数据的传递以字为单位，可以读写 操作，用户地址区为4xxxx , Modbus地址在信息传递中从0开始。如 上图，左边为信息 传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传 输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址 区为4000140004 ,对应S7-300数据区为、,并且以此为例说明FC03功能码的通讯。S7-200主站程序调用图21功能码FC03使用S7-200主站，用功能码FC

19、03读取从站4个字寄存器，接收的数据存 放在VE2000开始的区域，测试截图结果如下。图22 FC03功能码数据交换FC04功能码CP341从站的通讯区域配置图23 FC04参数组态界面FC04对应的数据区为寄存器输入，数据的传递也以字为单位，只读操 作，用户 地址区3xxxx , Modbus地址在信息传送中从0开始。如上 图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输 地址不可改，右边只对应一个数 据区。例如用户地址区为30001 30004,对应S7-300数据区为、,并且以此 为例说明FC04功能码的 通讯。S7-200主站程序调用图24功能码FC04使用S7-20

20、0主站，用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器，接收的数据 存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。图25 FC04功能码数据交换Limits 栏图26 Limits参数组态界面对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关S7-300存 储区，即使用这些功能码时，S7-300存储区需要在设定的最小和最大 的范围之间，如果 访问的区域超出这个范围，则访问会被拒绝，同时输 出报错误信息。6 总结 本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了 ModbusR TU通讯， 关于通讯的组态设置，编程以及常用功能码的使用，其具体的使用可 以作为西门子串行通 讯模块与第三方的