西門子S7-1500Modbus TCP通信

Modbus協(xié)議是一項應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型。標準的Modbus協(xié)議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)接口，采用master/slave方式通信。Modbus設(shè)備可分為主站（Master）和從站（slave），主站只有一個，從站有多個，主站向各從站發(fā)送請求幀，從站給予響應(yīng)。在使用TCP通信時，主站為client端，主動建立連接；從站為server端，等待連接。對于這三種通信在數(shù)據(jù)模型和功能調(diào)用上都是相同的，只有封裝方式是不同的。Modbus TCP協(xié)議是一個運行在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接中的一種協(xié)議，與傳統(tǒng)的串口方式相比，MODBUS TCP插入一個標準的MODBUS報文頭到 TCP報文中，不再帶有差錯校驗和地址域，如下圖所示。MBAP為報文頭，長度為7字節(jié)。

一、SIMATIC S7-1500 ModbusTCP 通信使用要求

從TIA Portal V12 SP1開始軟件中增加了S7-1500的Modbus TCP塊庫（V3.0及以上版本），用于S7-1500與支持Modbus TCP的通信伙伴進行通信。S7-1500支持ModbusTCP指令的所有庫版本，在用戶程序中調(diào)用和參數(shù)化“MB_CLIENT”和“MB_SERVER”指令。

“MB_CLIENT”指令通過CPU 或 CM/CP 的本地接口作為ModbusTCP客戶端進行通信，無需要任何額外的硬件支持。使用“MB_CLIENT”指令在客戶端和服務(wù)器之間建立連接，發(fā)送請求和接收響應(yīng)，并控制斷開連接。

“MB_SERVER”指令通過CPU 或 CM/CP 的本地接口作為ModbusTCP服務(wù)器進行通信，無需要任何額外的硬件支持?！癕B_SERVER”指令處理ModbusTCP客戶端的連接請求，接收Modbus客戶端的請求并發(fā)送響應(yīng)消息。

軟件需求：

TIA V16 Professional

Modbus Poll

Modbus Slave

硬件需求：

CPU 1511-1 PN V2.8

CP 1543-1 V2.2

二、Modbus TCP 通信程序

1、打開 TIA Portal V16軟件，新建一個項目命名為 “ModbusTCP”，在項目中添加 CPU1511-1PN V2.8 及CP1543-1 V2.2，為CP1543-1以太網(wǎng)接口新建一個子網(wǎng)并設(shè)置 IP地址為 “192.168.0.3”。

2、在 CPU1511-1PN的 OB1組織塊中添加Modbus TCP Server功能塊 “MB_SERVER”，軟件將提示會為該 FB塊增加一個背景數(shù)據(jù)塊，本例中為 DB1“MB_SERVER_DB”，如下圖所示。接下來為指令塊分配引腳，各引腳的具體含義如下圖所示。

3、保持性寄存器存儲區(qū)與“MB_SERVER”管腳參數(shù)“MB_HOLD_REG”進行映射，對于線圈、離散輸入、輸入寄存器等通過功能塊均已經(jīng)與 S7-1500的過程映像區(qū)進行了映射，其映射地址對應(yīng)如下圖所示。

4、使用上述指令實現(xiàn)CP1543-1為Modbus TCP的 Server與通信伙伴建立通信，通過表2可知CONNECT參數(shù)的設(shè)定有兩種方式，下面分別介紹這兩種方式如何創(chuàng)建CONNECT參數(shù)。

1）使用TCON_IP_v4結(jié)構(gòu)創(chuàng)建連接參數(shù)。

添加一個全局數(shù)據(jù)塊用于匹配功能塊“MB_SERVER”的管腳“CONNECT”，本例中為數(shù)據(jù)塊DB2（塊名稱：MB_CONNECT），打開該數(shù)據(jù)塊，創(chuàng)建變量 “MB_Server”，手動在數(shù)據(jù)類型框中輸入“TCON_IP_v4”，并將該變量關(guān)聯(lián)到功能塊“MB_SERVER”的管腳參數(shù)“CONNECT”上。

2）通過“網(wǎng)絡(luò)視圖”創(chuàng)建TCP連接后，再使用TCON_Configured結(jié)構(gòu)創(chuàng)建連接參數(shù)。

在“網(wǎng)絡(luò)視圖”窗口，左上側(cè)選擇“連接”按鈕，選擇”TCP連接“，然后在CPU上點擊鼠標“右鍵”并選擇“添加新連接”。在“添加新連接”窗口中，“類型”選擇為“TCP連接”，伙伴選擇“未指定”，本地接口選擇“CP1543-1，以太網(wǎng)接口_1［X1］”，分配本地連接ID，服務(wù)器為被動連接，點擊 “添加”創(chuàng)建TCP 連接。

“TCP_連接_1”為建立的連接，選中該連接，在屬性的“地址詳細信息”中可以設(shè)置該TCP 連接的相關(guān)信息。

添加一個全局數(shù)據(jù)塊用于匹配功能塊“MB_SERVER”的管腳“CONNECT”，本例中為數(shù)據(jù)塊DB2（塊名稱：MB_CONNECT），打開該數(shù)據(jù)塊，創(chuàng)建變量 “MB_Server”，手動在數(shù)據(jù)類型框中輸入“TCON_Configured”，并將該變量關(guān)聯(lián)到功能塊“MB_SERVER”的管腳參數(shù)“CONNECT”上。

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