​三菱FX5U和西门子200 Smart实现Modbus TCP以太网通信

一、必备软件和硬件：

1、三菱GX Works3编程软件

2、西门子STEP 7-MicroWIN SMART编程软件

3、Modbus Poll调试软件

4、Modbus Slave调试软件

5、以太网调试助手

6、三菱FX5U系列PLC

7、西门子200 Smart系列PLC

8、无线路由器

9、网线

二、通信实现目的：

1、三菱FX5U读取西门子200 Smart数字量输入I0.0~I0.7并映射到自己的数字量输出Y0~Y7上，使用Modbus之02功能码实现；

2、三菱FX5U使用自己的数字量输入X0~X7控制西门子200 Smart数字量输出Q0.0~Q0.7，使用Modbus之15功能码实现；

3、三菱FX5U读取西门子200 Smart保持寄存器VW0~VW6并保存到自己的保持寄存器D0~D3里，使用Modbus之03功能码实现；

4、三菱FX5U使用自己的保持寄存器D4~D7控制西门子200 Smart保持寄存器VW8~VW14，使用Modbus之16功能码实现。

三、通信连接说明：

1、三菱FX5U本体自带以太网口通过网线连接至无线路由器LAN接口；

2、西门子200 Smart本体自带以太网口通过网线连接至无线路由器LAN接口。

四、Modbus TCP服务器通信参数：

1、Modbus TCP服务器：西门子200 Smart

2、Modbus TCP服务器IP地址：192.168.1.150

3、Modbus TPC服务器子网掩码：255.255.255.0

4、Modbus TCP服务器默认网关：192.168.1.1

5、Modbus TCP服务器端口号：502

五、Modbus TCP客户端通信参数：

1、Modbus TCP客户端：三菱FX5U

2、Modbus TCP客户端IP地址：192.168.1.140

3、Modbus TPC客户端子网掩码：255.255.255.0

4、Modbus TCP客户端默认网关：192.168.1.1

5、Modbus TCP客户端端口号：502

六、西门子200 Smart通信参数设置：

1、西门子200 Smart通信参数设置如下所示：

2、西门子200 Smart设备编号和Modbus寄存器编号、地址对应表如下所示：

七、西门子200 Smart实现Modbus TCP服务器相关指令：

1、MBS_Connect指令：

MBS_Connect指令各个参数定义如下所示：

（1）、EN使能：必须保证每一扫描周期都被使能；

（2）、Connect：启动TCP 连接建立操作；

（3）、Disconnect: 断开TCP连接操作；

（4）、ConnID: TCP 连接标识；

（5）、IPaddr1~IPaddr4: Modbus TCP 客户端的IP地址，IPaddr1 是 IP 地址的最高有效字节，IPaddr4 是 IP 地址的最低有效字节。如果不指定客户端IP地址，则可以设置为0.0.0.0；

（6）、LocPort： 本地设备上端口号；

（7）、MaxHold: 用于设置 Modbus 地址 4xxxx 或 4yyyyy 可访问的 V 存储器中的字保持寄存器数；

（8）、HoldStart: 间接地址指针，指向CPU 中 V 存储器中保持寄存器的起始地址；

（9）、ConnectDone：Modbus TCP连接已经成功建立；

（10）、Busy: 连接操作正在进行时；

（11）、Error: 建立或断开连接时，发生错误；

（12）、Status：如果指令置位“Error”输出，Status输出会显示错误代码。

2、MBS_Slave指令：

MBS_Slave指令各个参数定义如下所示：

（1）、EN使能：必须保证每一扫描周期都被使能；

（2）、Done：当 MB_Server指令响应Modbus请求时，Done 完成位在当前扫描周期被设置为 1；如果未处理任何请求，Done完成位为0；

（3）、Error：错误代码，只有在 Done 位为1时错误代码有效。

八、西门子200 Smart实现Modbus TCP服务器编程：

调用MB_Server0指令库编制的程序如下所示：

九、以太网调试助手和西门子200 Smart通信连接：

1、下载程序，并打开程序状态监控、图标状态监控，如下所示：

表明暂未有Modbus TCP客户端去连接。

2、使用以太网调试助手连接西门子200 Smart：

打开以太网调试助手，如下所示：

协议类型选择“TCP Client”、服务器IP地址设置为192.168.1.150、服务器端口号设置为502，点击连接，如下所示：

表明此时以太网调试助手已经成功连接到西门子200 Smart。此时再去监控西门子200 Smart程序，如下所示：

表明已经成功连接。

十、使用以太网调试助手测试西门子200 Smart之Modbus TCP服务器程序：

1、Modbus之01功能码测试，读取西门子200 Smart之Q0.0~Q0.7状态：

以太网调试助手发送：12 34 00 00 00 06 01 01 00 00 00 08

西门子200 Smart返回：12 34 00 00 00 04 01 01 01 00

返回数据为00，表明此时Q0.0~Q0.7状态全为0

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之01功能码测试完成：

2、Modbus之02功能码测试，读取西门子200 Smart之I0.0~I0.7状态：

以太网调试助手发送：22 55 00 00 00 06 01 02 00 00 00 08

西门子200 Smart返回：22 55 00 00 00 04 01 02 01 00

返回数据为00，表明此时I0.0~I0.7状态全为0

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之02功能码测试完成：

3、Modbus之03功能码测试，读取西门子200 Smart之VW0~VW6状态：

以太网调试助手发送：33 88 00 00 00 06 01 03 00 00 00 04

西门子200 Smart返回：33 88 00 00 00 0B 01 03 08 00 3C 00 3D 00 3E 00 3F

返回数据为依次为00 3A 00 3B 00 3C 00 3D，表明VW0、VW2、VW4、VW6的值依次为16进制003C、003D、003E、003F

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之03功能码测试完成：

4、Modbus之04功能码测试，读取西门子200 Smart之AIW0状态：

以太网调试助手发送：44 22 00 00 00 06 01 04 00 00 00 01

西门子200 Smart返回：44 22 00 00 00 05 01 04 02 00 00

返回数据为依次为00 00，表明AIW0为16进制0000

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之04功能码测试完成：

5、Modbus之05功能码测试，将西门子200 Smart之Q0.0置位

以太网调试助手发送：87 65 00 00 00 06 01 05 00 00 FF 00

西门子200 Smart返回：87 65 00 00 00 06 01 05 00 00 FF 00

西门子200 Smart原样返回，Q0.0置位成功

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之05功能码测试完成：

6、Modbus之06功能码测试，将西门子200 Smart之VW8数据设置为8

以太网调试助手发送：66 23 00 00 00 06 01 06 00 04 00 08

西门子200 Smart返回：66 23 00 00 00 06 01 06 00 04 00 08

西门子200 Smart原样返回，VW8数据设置成功

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之06功能码测试完成：

7、Modbus之15功能码测试，将西门子200 Smart之Q0.0~Q0.7全部置位

以太网调试助手发送：11 11 00 00 00 08 01 0F 00 00 00 08 01 FF

西门子200 Smart返回：11 11 00 00 00 06 01 0F 00 00 00 08

西门子200 Smart返回数据表明Q0.0~Q0.7置位操作设置成功

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之15功能码测试完成：

8、Modbus之16功能码测试，将西门子200 Smart之VW8~VW14依次设置为1、2、3、4

以太网调试助手发送：EE EE 00 00 00 0F 01 10 00 04 00 04 08 00 01 00 02 00 03 00 04

西门子200 Smart返回：EE EE 00 00 00 06 01 10 00 04 00 04

西门子200 Smart返回数据表明VW8~VW14数据设置成功

以太网调试收发数据、西门子200 Smart图表监控如下所示，Modbus之16功能码测试完成：

9、测试总结：

以上Modbus共计8个功能码测试通过，亦表明西门子200 Smart之Modbus TCP服务器程序正确无误。此时可以断开以太网调试助手和西门子200 Smart的通信连接。

十一、三菱FX5U通信参数设置：

1、以太网端口自接点设置，需要设置IP地址、子网掩码、默认网关、通信数据代码等诸多选型，如下所示：

2、对象设备连接配置设置，拖入一个Active连接设备，通信手段选择“通信协议”、可编程控制的IP地址设置为192.168.1.140、可编程控制器端口号设置为502；传感器设备IP地址暂时设置为192.168.1.106（此为电脑IP地址，方便测试时使用以太网调试助手测试三菱FX5U程序，待测试OK后再修改为西门子200 Smart的IP地址）、传感器设备端口号设置为502，如下所示：

3、三菱FX5U以太网端口通信协议支持功能数据包建立：

协议号1，功能码为02，用来读取Modbus TCP服务器多路输入

协议号2，功能码为15，用来写入Modbus TCP服务器多路线圈

协议号3，功能码为03，用来读取Modbus TCP服务器多路保持寄存器

协议号4，功能码为16，用来写入Modbus TCP服务器多路保持寄存器

（1）、协议号1详细设置如下所示：

发送，占用寄存器D1000~D1003，如下所示：

正确返回，占用寄存器D1007~D1010，如下所示：

错误返回，占用寄存器D1004~D1006，如下所示：

（2）、协议号2详细设置如下所示：

发送，占用寄存器D1107~D1112，如下所示：

正确返回，占用寄存器D1100~D1103，如下所示：

错误返回，占用寄存器D1104~D1106，如下所示：

（3）、协议号3详细设置如下所示：

发送，占用寄存器D1200~D1203，如下所示：

正确返回，占用寄存器D1207~D1213，如下所示：

错误返回，占用寄存器D1204~D1206，如下所示：

（4）、协议号4详细设置如下所示：

发送，占用寄存器D1307~D1315，如下所示：

正确返回，占用寄存器D1300~D1303，如下所示：

错误返回，占用寄存器D1304~D1306，如下所示：

十二、三菱FX5U实现Modbus TCP客户端相关指令：

1、SP.SOCOPEN指令：

指令格式如下所示

指令参数说明如下所示

其中操作数S2含义如下所示

编程举例如下所示：

2、SP.SOCCLOSE指令：

指令格式如下所示：

指令参数说明如下所示

其中操作数S2的含义如下所示

编程举例如下所示：

3、SP.ECPRTCL指令：

指令格式如下所示

指令参数说明如下所示

其中操作数S3的含义如下所示

十三、三菱FX5U实现Modbus TCP客户端编程：

1、初始化部分程序，D0~D3初始化清零、D4~D7初始化分别赋值0~3、每1分钟给D4~D7做加1操作、当D4~D7分别大于6000时清零，如下所示：

2、和Modbus TCP服务器建立连接部分程序，当Modbus TCP服务器准备就绪时，置位M100即可和Modbus TCP服务器建立连接，程序随即置位M0，即可开始执行SP.ECPRTCL指令，如下所示：

3、和Modbus TCP服务器断开连接部分程序，当Modbus TCP服务器断开连接或者置位M104时，即可执行断开和Modbus TCP服务器连接的操作，程序随即复位M0~M3，终止执行SP.ECPRTCL指令，如下所示：

4、读取Modbus TPC服务器8路输入部分程序，功能码02，对应协议号1，M0置位后开始执行该段程序，读取的Modbus TCP服务器8路输入映射到三菱FX5U的8路数字量输出Y0~Y7里，该段程序中的SP.ECPRTCL指令执行完成之后复位M0、置位M1，紧接着去执行下一个SP.ECPRTCL指令，如下所示：

5、写入Modbus TCP服务器8路线圈部分程序，功能码15，对应协议号2，M1置位后开始执行该段程序，使用三菱FX5U的X0~X7去控制Modbus TCP服务器8路线圈，该段程序中的SP.ECPRTCL指令执行完成之后复位M1、置位M2，紧接着去执行下一个SP.ECPRTCL指令，如下所示：

6、读取Modbus TCP服务器4路保持寄存器部分程序，功能码03，对应协议号3，M2置位后开始执行该段程序，读取Modbus TCP服务器4路保持寄存器后转存到三菱FX5U的D0~D3寄存器中，该段程序中的SP.ECPRTCL指令执行完成之后复位M2、置位M3，紧接着去执行下一个SP.ECPRTCL指令，如下所示：

7、写入Modbus TCP服务器4路保持寄存器部分程序，功能码16，对应协议号4，M3置位后开始执行该段程序，使用三菱FX5U的D4~D7去控制Modbus TCP服务器4路保持寄存器，该段程序中的SP.ECPRTCL指令执行完成之后复位M3、置位M0，紧接着又去执行第一个SP.ECPRTCL指令，如下所示：

十四、三菱FX5U和以太网调试助手通信连接：

1、以太网调试助手做以太网服务器的设置

打开以太网调试助手，如下所示：

协议类型选择TCP Server、本地IP地址按电脑实际IP地址设置为192.168.1.106、本地端口号设置为502，点击开始监听，如下所示：

2、下载三菱FX5U以太网口通信协议支持功能数据包

3、下载三菱FX5U程序

4、监视三菱FX5U程序，如下所示

建立连接程序段；断开连接程序段：

以上可以看出连接1开放结束信号SD10680.0、连接1开发请求信号SD10681.0均为0，符合建立和Modbus TCP服务器连接条件，此时可置位M100建立和以太网调试助手的连接，如下所示：

5、以太网调试助手连接建立，如下所示：

十五、三菱FX5U之Modbus TCP客户端程序的监视：

三菱FX5U和以太网调试助手建立连接成功后，以太网调试助手即可观察到来自三菱FX5U发出的Modbus TCP命令，如下所示：

十六、三菱FX5U和西门子200 Smart通信测试步骤：

1、使用网线将西门子200 Smart连接至无线路由器LAN口、使用网线将三菱FX5U连接至无线路由器LAN口，完成硬件连接，如下所示：

2、下载西门子200 Smart之Modbus TCP服务器程序，并打开监控，如下所示：

3、将三菱对象设备连接配置设置中连接设备的IP地址修改为西门子200 Smart的IP地址，如下所示：

4、重新下载三菱FX5U之Modbus TCP客户端程序，并打开监控，如下所示：

5、在三菱编程软件中置位M100，即可建立三菱FX5U和西门子200 Smart的TCP连接，连接建立成功后，三菱FX5U随即会发送有关02、15、03、16功能码命令，如下所示：

6、Modbus之02功能码的测试，系统实现功能是西门子200 Smart的I0.0~I0.7控制三菱FX5U的Y0~Y7，在西门子编程软件中强制I0.0为1，同时观察三菱编程软件中Y0的状态，如下所示：

7、Modbus之15功能码的测试，系统实现功能是三菱FX5U的X0~X7控制西门子200 Smart的Q0.0~Q0.7，在三菱编程软件中强制X1为1，同时观察西门子编程软件中Q0.1的状态，如下所示：

8、Modbus之03功能码的测试，系统实现功能是三菱FX5U读取西门子200 Smart的VW0`VW6保存到自己的D0~D3里，监视西门子编程软件中VW0~VW6的值，并监视三菱编程软件中D0~D3的值，如下所示：

9、Modbus之16功能码的测试，系统实现功能是三菱FX5U的D4~D7去控制西门子200 Smart的VW8~VW14，监视三菱编程软件中D4~D7的值，并监视西门子编程软件VW8~VW14的值，如下所示：

十七、总结：

至此，三菱FX5U（Modbus TCP客户端）和西门子200 Smart（Modbus TCP服务器）完美实现了Modbus TCP以太网通信。

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