西門子S7200變頻器MODBUS通訊實例詳解

西門子S7200與變頻器MODBUS通訊實例詳解西門子S7200PLC簡介西門子S7-200PLC在實時模式下?lián)碛兴俣瓤欤瑩碛型ㄓ嵐δ芎洼^高的生產(chǎn)力的特點。一致的模塊化設(shè)計促使了低性能定制產(chǎn)品的創(chuàng)辦和可擴(kuò)展性的解決方案。來自西門子的S7-200微型PLC能夠被看作獨立的微型PLC解決方案或與其他控制器相聯(lián)合使用。Modbus通訊協(xié)議簡介Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣企業(yè)的一個品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個真實用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個工業(yè)通訊系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機(jī)經(jīng)過公用線路或局部專用線路連結(jié)而成。其系統(tǒng)構(gòu)造既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各樣數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個主機(jī)，所有通訊都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個之多的遠(yuǎn)程隸屬控制器，但實質(zhì)所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通訊設(shè)施決定。采用這個系統(tǒng)，各PC能夠和中心主機(jī)互換信息而不影響各PC履行自己的控制任務(wù)。1MODBUSRTU協(xié)議在S7-200中的應(yīng)用原理1.1MODBUSRTU協(xié)議與S7-200互相關(guān)系簡介S7-200CPU上的通訊口Port0能夠支持MODBUSRTU協(xié)議，成為MODBUSRTU從站。此功能是經(jīng)過S7-200的自由口通訊模式實現(xiàn)，因此能夠經(jīng)過無線數(shù)據(jù)電臺等慢速通訊設(shè)施傳輸。想在S7-200CPU與其他支持MODBUSRTU的設(shè)施使用MODBUSRTU協(xié)議通訊，需要由有S7-200CPU做MODBUS主站。S7-200CPU做主站必然由用戶自己用自由口模式，按相關(guān)協(xié)議編程。2從站指令的用法：S7-200應(yīng)用中，MODBUSRTU從站指令庫只支持CPU上的通訊0口(Port0)。要實現(xiàn)MODBUSRTU通訊，需要Step7-Micro/WIN32V3.2以上版本的編程軟件，而且須安裝第1頁，共9頁Step7-Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary(指令庫)。MODBUSRTU功能是經(jīng)過指令庫中開初編好的程序功能塊實現(xiàn)的。MODBUSRTU協(xié)議在S7-200中應(yīng)用的基本過程(1)第一檢查S7-200中所用Micro/WIN軟件版本，應(yīng)該是Step7-Micro/WINV3.2以上版本。檢查Micro/WIN的指令樹中能否存在MODBUSRTU從站指令庫(圖1)，庫中應(yīng)該包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個子程序。假如沒有，須安裝Micro/WIN32V3.2InstructionLibrary(指令庫)軟件包編程時使用SM0.1—調(diào)用子程序MBUS_INIT進(jìn)行初始化，使用SM0.0—調(diào)用研究MBUS_SLAVE，并指定相應(yīng)參數(shù)。對于參數(shù)的詳盡說明，可在子程序的局部變量表中找到。調(diào)用MODBUS通訊指令庫參數(shù)意義以下:●模式選擇:啟動/停止MODBUS，1=啟動;0=停止;●從站地點:MODBUS從站址，取值1~247;●波特率:可選1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600;●奇偶校驗:0=無校驗;1=奇校驗;2=偶校驗;●延時:附加字符間延時，缺省值為0;●最大I/Q位:參加通訊的最大I/O點數(shù)，S7-200I/O映像區(qū)為128/128，缺省值為128;●最大AI字?jǐn)?shù):參加通訊的最大AI通道數(shù)，可為16或32;●最大保持存放器區(qū):參加通訊的V儲蓄區(qū)字(VW);●保持存放器區(qū)初步址:以&VBx指定(間接尋址方式);●初始化達(dá)成標(biāo)志:成功初始化后置1;●錯誤代碼:0=無錯誤。1.3注意的問題調(diào)用Step7-Mciro/WIN32V3.2InstructionLibrary(指令庫)需要分派庫指令數(shù)據(jù)區(qū)(Library第2頁，共9頁Memory)。庫指令數(shù)據(jù)區(qū)是相應(yīng)庫子程序和中止程序所要用到變量儲蓄空間。編程時不分派庫指令數(shù)據(jù)區(qū)，編譯時會產(chǎn)生好多相同的錯誤。由子程序參數(shù)HoldStart和MaxHold指定保持存放器區(qū)，是S7-200CPUV數(shù)據(jù)儲蓄區(qū)中分派，此數(shù)據(jù)區(qū)不能夠和庫指令數(shù)據(jù)區(qū)有任何重疊，否則運(yùn)行時會產(chǎn)生錯誤，不能夠正常通訊。注意MODBUS中保持存放器區(qū)按“字”尋址，即MaxHold規(guī)定是VW而VB個數(shù)。主站指令的用法：MODBUSRTU主站指令庫的功能是經(jīng)過在用戶程序中調(diào)用開初編好的程序功能塊實現(xiàn)的，該庫對Port0和Port1有效。該指令庫將設(shè)置通訊口工作在自由口模式下。MODBUSRTU主站指令庫使用了一些用戶中止功能，編其他程序時不能夠在用戶程序中禁止中止。3.MODBUSRTU主站庫對CPU的版本有要求。CPU的版本必然為2.00或許2.01（即訂貨號為6ES721*－*23-0BA*），1.22版本以前（包括1.22版本）的S7-200CPU不支持。使用MODBUSRTU主站指令庫，能夠讀寫MODBUSRTU從站的數(shù)字量、模擬量I/O以及保持存放器。要使用MODBUSRTU主站指令庫，須依據(jù)以下步驟：安裝西門子標(biāo)準(zhǔn)指令庫依據(jù)要求編寫用戶程序調(diào)用MODBUSRTU主站指令庫MODBUSRTU主站功能編程調(diào)用MODBUSRTU主站初始化和控制子程序使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL達(dá)成主站的初始化，并啟動其功能控制：用SM0.0調(diào)用MODBUSRTU主站初始化與控制子程序各參數(shù)意義以下:a.EN使能：必然保證每一掃描周期都被使能（使用SM0.0）第3頁，共9頁b.Mode模式：為1時，使能MODBUS協(xié)議功能；為0時恢復(fù)為系統(tǒng)PPI協(xié)議c.Baud波特率：支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。d.Parity校驗：校驗方式選擇0＝無校驗1＝奇較驗2＝偶較驗e.Timeout超時：主站等待從站響應(yīng)的時間，以毫秒為單位，典型的設(shè)置值為1000毫秒（1秒），贊同設(shè)置的范圍為1-32767。注意：這個值必然設(shè)置足夠大以保證從站有時間響應(yīng)。f.Done達(dá)成位：初始化達(dá)成，此位會自動置1。能夠用該位啟動MBUS_MSG讀寫操作（見例程）g.Error初始化錯誤代碼（只有在Done位為1時有效）：0＝無錯誤1＝校驗選擇非法2＝波特率選擇非法3＝模式選擇非法2.調(diào)用MODBUSRTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個MODBUS懇求；調(diào)用MODBUSRTU主站讀寫子程序各參數(shù)意義以下:a.EN使能：同一時刻只能有一個讀寫功能（即MBUS_MSG）使能注意：建議每一個讀寫功能（即MBUS_MSG）都用上一個MBUS_MSG指令的Done完第4頁，共9頁成位來激活，以保證所有讀寫指令循環(huán)進(jìn)行（見例程）。b.First讀寫懇求位：每一個新的讀寫懇求必然使用脈沖觸發(fā)c.Slave從站地點：可選擇的范圍1-247d.RW從站地點：0＝讀，1＝寫注意：開關(guān)量輸出和保持存放器支持讀和寫功能開關(guān)量輸入和模擬量輸入只支持讀功能e.Addr讀寫從站的選擇讀寫的數(shù)據(jù)種類數(shù)據(jù)地點：00001至0xxxx-開關(guān)量輸出10001至1xxxx-開關(guān)量輸入30001至3xxxx-模擬量輸入40001至4xxxx-保持存放器f.Count數(shù)據(jù)個數(shù)通訊的數(shù)據(jù)個數(shù)（位或字的個數(shù)）注意：MODBUS主站可讀/寫的最大數(shù)據(jù)量為120個字（是指每一個MBUS_MSG指令）g.DataPtr數(shù)據(jù)指針：假如是讀指令，讀回的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中假如是寫指令，要寫出的數(shù)據(jù)放到這個數(shù)據(jù)區(qū)中h.Done達(dá)成位讀寫功能達(dá)成位i.Error錯誤代碼：只有在Done位為1時，錯誤代碼才有效0＝無錯誤1＝響應(yīng)校驗錯誤2＝未用3＝接收超時（從站無響應(yīng)）第5頁，共9頁＝懇求參數(shù)錯誤（slaveaddress,MODBUSaddress,count,RW）＝MODBUS/自由口未使能＝MODBUS正在忙于其他懇求＝響應(yīng)錯誤（響應(yīng)不是懇求的操作）＝響應(yīng)CRC校驗和錯誤-101＝從站不支持懇求的功能102＝從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)地點103＝從站不支持此種數(shù)據(jù)種類104＝從站設(shè)施故障105＝從站接受了信息，可是響應(yīng)被延緩106＝從站忙，拒絕了該信息107＝從站拒絕了信息108＝從站儲蓄器奇偶錯誤常有的錯誤：假如多個MBUS_MSG指令同時使能會造成6號錯誤從站delay參數(shù)設(shè)的時間過長會造成主站3號錯誤從站掉電或不運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)故障都會造成主站3號錯誤3.在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中為庫指令分派儲蓄區(qū)（LibraryMemory）MODBUSMaster指令庫需要一個284個字節(jié)的全局V儲蓄區(qū)。西門子S7200PLCMODBUS支持的功能碼功能碼描繪第6頁，共9頁讀取單個/多個線圈的實質(zhì)輸出狀態(tài)。功能1返回隨意數(shù)量輸出點的接通/1斷開狀態(tài)（Q）。讀取單個/多個線圈的實質(zhì)輸入狀態(tài)。功能2返回隨意數(shù)量的輸入點的接通2/斷開狀態(tài)（I）多個保持存放器。功能3返回V儲蓄器的內(nèi)容。保持存放器在MODBUS下3是字種類，在一個懇求中最多可讀120個字。4讀單個/多個輸入存放器，返回模擬輸入值。寫單個線圈（實質(zhì)輸出）。功能5將實質(zhì)輸出點設(shè)置為指定值。該輸出點不5是被逼迫，用戶程序能夠重寫由MODBUS的懇求而寫入的值。寫單個保持存放器。功能6寫一個單個保持存放器的值到S7-200的V儲蓄6區(qū)。寫多個線圈（實質(zhì)輸出）。功能15寫多個實質(zhì)輸出值到S7-200的Q映像區(qū)。初步輸出點必然是一個字節(jié)的開始（如Q0.0或Q2.0），而且要寫得輸出的數(shù)量是8的倍數(shù)。這是MODBUS從站協(xié)議指令的限制。這些點不是被逼迫，用戶程序能夠重寫由MODBUS的懇求而寫入的值。寫多個保持存放器。功能16寫多個保持存放器到S7-200的V區(qū)。在一個懇求中最多可寫120字。例國產(chǎn)精驅(qū)變頻器與S7200CPU224XPPLC通訊（1）設(shè)置變頻器的通訊參數(shù)參數(shù)設(shè)置值說明P0.014啟動命令改為第7頁，共9頁串行通訊P0.032頻次給定改為串行通訊P3.091339600波特率無奇偶校驗P3.103從站地點3硬件接線S7200通訊口1第3腳-----RS485+第8腳----RS485-初始化程序變頻器的控制地點，因為變頻器控制地點為2000H，因此換位10進(jìn)制為8192，MUDBUS地點40001開頭，需要加1，控制地點為8193，功能碼4為讀寫存放器，因為啟動變頻器的控制命令為17，因此傳達(dá)17到VW200則啟動變頻器(5)設(shè)置變頻器的給定頻次變頻器的通訊控制字節(jié)西門子通訊MUDBUS協(xié)議在工控上使用最寬泛的一種協(xié)議，具備以下幾個特點1）使用簡單，利用MUDBUS庫文件簡單的幾條指令就能實現(xiàn)與智能儀表，變頻器，第8頁，共9頁打印機(jī)等設(shè)施進(jìn)行通訊，且無需加其他硬件上的成本MODBUS總線寬泛應(yīng)用于儀器儀表、智能高低壓電器、變送器、可編程控制器、人機(jī)界面、變頻器、現(xiàn)場智能設(shè)施等諸多領(lǐng)域。MODBUS與其他的現(xiàn)場總線和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)比較有以下幾個顯然特點:2）標(biāo)準(zhǔn)、開放:用戶能夠免費(fèi)放心的使用MODBUS協(xié)議，不用繳納贊同花銷，不會波及入侵知識產(chǎn)權(quán)。當(dāng)前支持MODBUS的廠一家超出400家，支持MODBUS的產(chǎn)品超出600種。在中國，MODBUS已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008。據(jù)不完好統(tǒng)計：截止到2007年MODBUS的節(jié)點安裝數(shù)量已經(jīng)超出了1000萬個。3）應(yīng)用寬泛：凡MODBUS協(xié)議設(shè)施擁有RS232/485接口的都能夠使用本產(chǎn)品實現(xiàn)與現(xiàn)場總線PROFIBUS的互連。如：擁有MODBUS協(xié)議接口的變頻器、智能高低壓電器、電機(jī)啟動保護(hù)裝置、電量測量裝置、智能現(xiàn)場測量設(shè)施、各樣變送器及儀表等。4）MODBUS能夠支持好多種類的電氣接口：MODBUS總線協(xié)議采用主站查問從站的方式，物理接口能夠是RS