Modbus TCP通訊概述

MODBUS TCP是簡(jiǎn)單的、中立廠商的用于管理和控制自動(dòng)化設(shè)備的MODBUS系列通訊協(xié)議的派生產(chǎn)品，顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協(xié)議的“Intranet”和“Internet”環(huán)境中MODBUS報(bào)文的用途。協(xié)議的最通用用途是為諸如PLC以及連接其它簡(jiǎn)單域總線或I/O 模塊的網(wǎng)關(guān)服務(wù)的。

MODBUS TCP 使MODBUS_RTU協(xié)議運(yùn)行于以太網(wǎng)，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點(diǎn)間傳送MODBUS報(bào)文，MODBUS TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS TCP通信報(bào)文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。與傳統(tǒng)的串口方式，MODBUS TCP插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS報(bào)文到TCP報(bào)文中，不再帶有數(shù)據(jù)校驗(yàn)和地址。

通訊所使用的以太網(wǎng)參考模型

Modbus TCP傳輸過程中使用了TCP/IP以太網(wǎng)參考模型的5層：

第一層：物理層，提供設(shè)備物理接口，與市售介質(zhì)/網(wǎng)絡(luò)適配器相兼容。

第二層：數(shù)據(jù)鏈路層，格式化信號(hào)到源/目硬件址數(shù)據(jù)幀。

第三層：網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)帶有32位IP 地址報(bào)文包。

第四層：傳輸層，實(shí)現(xiàn)可靠性連接、傳輸、查錯(cuò)、重發(fā)、端口服務(wù)、傳輸調(diào)度。

第五層：應(yīng)用層，Modbus協(xié)議報(bào)文。

Modbus TCP數(shù)據(jù)幀

Modbus數(shù)據(jù)在TCP/IP以太網(wǎng)上傳輸，支持Ethernet II和802.3兩種幀格式，Modbus TCP數(shù)據(jù)幀包含報(bào)文頭、功能代碼和數(shù)據(jù)3部分，MBAP報(bào)文頭(Modbus Application Protocol)分4個(gè)域，共7個(gè)字.

Modbus TCP使用的端口號(hào)

（1） PLC作為Modbus服務(wù)器時(shí)，按缺省協(xié)議使用Port 502 通信端口，在Modus客戶端程序中設(shè)置任意通信端口，

（2） PLC作為Modbus客戶端時(shí)，無須設(shè)置本機(jī)端口號(hào)；如要指定客戶端端口號(hào)，為避免與其他通訊協(xié)議的沖突一般建議2000開始可以使用。

S7-300/400集成PN口Modbus TCP通訊概述

本文適用于帶有集成 PN 接口的 SIMATIC S7-300、S7-400 CPU 和 IM 151-8 PN/DP CPU 的軟件產(chǎn)品。相關(guān)指令允許在帶有集成 PN 接口的 SIMATIC CPU 和支持 Modbus TCP 協(xié)議的設(shè)備之間進(jìn)行通信。

根據(jù)客戶端——服務(wù)器原理進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。傳輸過程中，可以將 SIMATIC S7 用作客戶端，也可以用作服務(wù)器。

從TIA Portal V14 SP1開始軟件中增加了Modbus TCP V2.0版本的指令，可用于SIMATIC S7-300、S7-400 CPU 和 IM 151-8 PN/DP CPU與支持ModbusTCP的通信伙伴進(jìn)行通信.

配置 PN CPU作為Modbus TCP Server與通信伙

伴建立通訊

下面以S7-300單站系統(tǒng)及Modscan32軟件為例，詳細(xì)介紹如何將S7-300單站系統(tǒng)通過CPU集成PN口配置為Modbus TCP Server，Modscan32為Client進(jìn)行Modbus TCP通訊。

創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目:

然后選擇“添加新設(shè)備”——>“控制器”，選擇正確的CPU型號(hào)

在“設(shè)備視圖”中，選擇CPU以太網(wǎng)口，設(shè)置IP 地址.

編程

（1）OB1調(diào)用Modbus TCP指令

在項(xiàng)目的OB1組織塊中調(diào)用Modbus TCP指令

部分管腳說明:

id：連接ID 必須與參數(shù)DB中相關(guān)的id 參數(shù)相同。

db_param：參數(shù)DB的編號(hào)，包含此modbus塊實(shí)例的連接參數(shù)和modbus數(shù)據(jù)參數(shù)。CPU決定該參數(shù)的取值范圍。DB 編號(hào) 0 為系統(tǒng)保留，不允許使用。

以純文本格式輸入DB編號(hào)“DBxy”。

REG_KEY_DB：具有可用于授權(quán)的注冊(cè)表項(xiàng)的數(shù)據(jù)塊。

RECV_TIMEOUT：對(duì)從耦合伙伴接收數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。超出監(jiān)視時(shí)間后，將發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)并終止連接。最小值為 20 ms。

在“S7 為服務(wù)器”模式下將 RECV_TIMEOUT 設(shè)置為 < 20 ms，則使用默認(rèn)值 1.2 s。RECV_TIMEOUT 監(jiān)視 TCP 流的運(yùn)行系統(tǒng)。不考慮各個(gè)客戶端請(qǐng)求之間的中斷。

CONN_TIMEOUT：監(jiān)視調(diào)用建立或終止所用的時(shí)間。如果在組態(tài)的監(jiān)視時(shí)間內(nèi)無法成功建立或終止連接，則會(huì)在輸出 STATUS 中顯示相應(yīng)的錯(cuò)誤消息。最小值為 100 ms。

在“S7 為服務(wù)器”操作模式下，如果將 CONN_TIMEOUT 設(shè)置為 < 100 ms，則會(huì)使用默認(rèn)值 5 s。

創(chuàng)建參數(shù)數(shù)據(jù)塊:

以下為部分參數(shù)說明（其它參數(shù)信息請(qǐng)查看在線幫助）：

id：每個(gè)PN CPU與通信伙伴之間的連接都需要一個(gè)連接ID。如果有多個(gè)通信伙伴，則每個(gè)邏輯連接會(huì)使用不同的連接ID。該連接ID 在參數(shù)數(shù)據(jù)塊中包含的“連接參數(shù)塊”中組態(tài)。連接ID 唯一地描述CPU與鏈接伙伴之間的連接，取值范圍為1到4095。必須在此處輸入?yún)?shù)塊中的連接ID；該ID 在整個(gè)CPU中必須唯一。

connection_type：建立連接的連接類型通過 TCON 指令定義。CPU 決定必須要設(shè)置的值。

TCP（兼容模式）：B#16#01，針對(duì) CPU 315 或 317 <= FW V2.3 。

TCP：B#16#11，針對(duì) CPU 315 或 317 >= FW V2.4、IM 151-8 PN/DP CPU、CPU314C、CPU319、CPU412、CPU414 和 CPU416。該信息可能因固件不同而有所不同。

active_est：該參數(shù)表示連接建立類型，主動(dòng)或被動(dòng)。Modbus 客戶端負(fù)責(zé)建立主動(dòng)連接而 Modbus 服務(wù)器負(fù)責(zé)建立被動(dòng)連接。

主動(dòng)連接的建立：TRUE

被動(dòng)連接的建立：FALSE

local_device_id：定義所用 PN CPU 的 IE 接口。根據(jù)不同的 PN CPU 類型，需要不同的設(shè)置。

rem_ staddr_len：指定 rem_staddr 參數(shù)的長(zhǎng)度，該參數(shù)為通信伙伴的 IP 地址。如果要通過未指定的連接進(jìn)行通信，則不為伙伴指定 IP 地址。

未指定的連接：B#16#0

指定的連接：B#16#4

rem_tsap_id_len：參數(shù) rem_tsap_id 的長(zhǎng)度和遠(yuǎn)程通信伙伴的端口號(hào)。

主動(dòng)連接的建立：2

被動(dòng)連接建立：0

rem_ staddr：在此字節(jié)數(shù)組中輸入遠(yuǎn)程通信伙伴的 IP 地址。使用未指定的連接時(shí)，不輸入 IP 地址。表示類型取決于 connection_type 參數(shù)。示例：IP 地址 192.168.0.1：

rem_tsap_id：使用該參數(shù)設(shè)置remote端口號(hào)。表示類型會(huì)因 connection_type 參數(shù)不同而有所不同。CPU 決定值范圍。

server_client：S7 是服務(wù)器=TRUE；S7 是客戶端=FALSE。

data_areas：S7 存儲(chǔ)器中有八個(gè)可以用于映射 MODBUS 地址的數(shù)據(jù)區(qū)。必須至少定義第一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，其余七個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)可選擇性定義。根據(jù)作業(yè)類型，將從數(shù)據(jù)區(qū)讀取數(shù)據(jù)或向其中寫入數(shù)據(jù)。

任何作業(yè)都只能從一個(gè) DB 讀取數(shù)據(jù)或向一個(gè) DB 寫入數(shù)據(jù)。訪問寄存器或位于多個(gè) DB 中的位值時(shí)，即使編號(hào)連續(xù)無間隔，也將分為兩個(gè)作業(yè)。組態(tài)時(shí)請(qǐng)務(wù)必注意。

一個(gè)數(shù)據(jù)塊中可以映射的 Modbus 區(qū)（寄存器或位值）數(shù)目比一個(gè)消息幀可以處理的數(shù)目多。

data_type：指定該數(shù)據(jù)塊中映射的 MODBUS 數(shù)據(jù)類型。如果在 data_type 中輸入值 16#0，則不使用相應(yīng)的區(qū)域。

db：指定映射 MODBUS 寄存器或下面定義的位值的數(shù)據(jù)塊。DB 編號(hào) 0 為系統(tǒng)保留，不允許使用。

DB 編號(hào)：1 到 65535（W#16#0001 到 W#16#FFFF）。start / end：start 指定 DB 的數(shù)據(jù)字 0 中映射的第一個(gè) Modbus 地址。end 參數(shù)定義最后一個(gè) MODBUS 地址。

對(duì)于寄存器訪問，帶有最后一個(gè) Modbus 地址輸入的 S7 DB 中的數(shù)據(jù)字編號(hào)如下計(jì)算：DBW 編號(hào) = (end – start) * 2 .

對(duì)于位訪問，帶有最后一個(gè) Modbus 地址輸入的 S7 DB 中的數(shù)據(jù)字節(jié)編號(hào)如下計(jì)算：DBB 編號(hào) = (end – start + 7) / 8

定義的數(shù)據(jù)區(qū)不得重疊。end 參數(shù)不得小于 start。如果發(fā)生錯(cuò)誤，指令啟動(dòng)將中止并提示錯(cuò)誤。如果兩個(gè)值相同，則將分配一個(gè) Modbus 地址（1 個(gè)寄存器或 1 個(gè)位值）。

審核編輯：郭婷