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,第三方仪表可以作主站或从站,亿维的通讯模块CP341支持该协议,UN-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UN-200作为Modbus主站,实现Modbus RTU通讯,概述两者在通讯方面的设置和注意事项。
2软件环境
2.1 STEP7 v5.5
用于编写300的程序,本文档中300的程序使用 STEP7 v5.5的软件编写。
2.2 STEP7_PtP_V5113
串行通讯模板的驱动程序,安装此驱动后才能对PtP模板进行参数设置,并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。
2.3 Modbus-Slave319
CP341用作Mobus从站时,需要安装此驱动协议,但安装之前必须先安装PtP Driver。
2.4 STEP 7 - MicroWIN V4.0 SP9
用于UN 200编程的软件,本文档中200的程序是使用Step7 Micro/win的软件编写。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
UN 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instruction Library,安装后,可以在Step7 Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令。
3硬件列表与接线
3.1 硬件列表
![]() 3.2硬件接线
3.2.1接口定义
UN 200的通讯口为RS485物理口(9针口),CP341是RS422/485的接口类型(9针口)
![]() UN 200CPU通讯口引脚定义
![]() CP341 RS422/485通讯口引脚定义
3.2.2 接线示意图
![]() 4组态设置和编程
4.1 UN 200作Modbus主站的设置
UN 200CPU的通讯口在电气上是标准的RS-485半双工串行通讯口,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个停止位。通讯波特率可设置为9600、18700、19200.
4.1.1 Modbus RTU主站库
使用Modbus主站指令库时需要注意的几点:
1.Modbus主站库支持Port0和Port1(从站库只支持Port0口),本例中使用Port0;
2.使用Modbus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。
![]() 3.Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系
![]() ![]() 4.1.2 UN 200 Modbus主站编程
编程时使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到
![]() ![]() 调用Modbus RTU主站读写读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus请求。
![]() 从上图可见,UN 200作为Modbu RTU主站,波特率为9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储为VB2000开始的区域。
4.2 CP341作从站的硬件组态
4.2.1 硬件组态
![]() 4.2.2 设置Modbus参数
![]() 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9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验,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。
![]() RS422/485接口只能有一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3 CP341做Modbus从站的编程
从Step7软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名为“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
![]() OB1中调用FB80编程如下:
![]() CP卡初始化正常后,CP_START,CP_START_FM,和CP_START_OK为1信号,否则CP_START_ERROR为1,同时可以从ERROR_NR查看错误信息,也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区查看详细的错误信息。
![]() FB80的各参数含义如下:
5通讯测试
Modbus RTU格式通讯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,从站返回响应主站。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。
5.1 FC01/05/15功能码
CP341从站的通讯区域配置
![]() FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,用户地址区为0****,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300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为00001~00008,对应300的M10.0~M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
UN 200主站程序调用
![]() UN 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VB2000开始的区域,测试结果如下:
![]() 5.2 FC02功能码
CP341从站的通讯区域配置
![]() 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1****,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300的数据区。
例如左边信息传递地址从0~7对应用户地址区为10001~10008,对应300的M20.0~M20.7,并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
UN 200主站程序调用
![]() UN 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VB2000开始的区域,测试结果如下:
![]() ![]() 5.3 FC03/06/16功能码
CP341从站的通讯区域配置
![]() FC03、FC06、FC16对应的数据区为寄存器,数据的传递以字为单位,用户地址区为4****,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300的数据区,左边传输地址不可变,右边只对应一个数据区。例如用户地址为40001~40004,对应300的数据区为DB1.DBW0~DB1.DBW6,并且以此为例说明FC03功能码的通讯。
UN 200主站程序调用
![]() ![]() UN 200主站,用功能码FC03读取从站4个寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试结果如下:
![]() 5.4 FC04功能码
CP341从站的通讯区域配置
![]() FC04对应的数据区为寄存器输入,数据的传递以字为单位,用户地址区为3****,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300的数据区,左边传输地址不可变,右边只对应一个数据区。例如用户地址为30001~30004,对应300的数据区为DB2.DBW0~DB2.DBW6,并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
UN 200主站程序调用
![]() UN 200主站,用功能码FC04读取从站4个输入寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试结果如下:
![]() 5.5 Limits栏
![]() 对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关300存储区,即使用这些功能码时,300存储区需要在设定的最小和最大范围之间,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经验与总结
以上我们介绍了CP341作从站的具体应用,本文只介绍了CP341通讯时常用到的功能码,其它功能码的应用大家可以参照这些功能码具体试下。
最后跟大家分享一个使用经验,就是在使用FC05、FC15功能码时,有一个地方要注意,就是FB80中的CP_START,这个位在使用FC05、FC15功能码是必须置1。
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