工业网络与组态技术 课件 项目四 Modbus现场总线控制系统的组建

工业网络与组态技术项目四Modbus现场总线控制系统的组建12任务4.1Modbus现场总线的概念任务4.2ModbusRTU通信

3任务4.3S7-200系列PLC之间的ModbusRTU通信一、Modbus现场总线的产生1979年Modicon公司(现Schneider的一部分)提出的ModbusModbus最初作为工业串行链路的标准1997年Schneider电气在TCP/IP上实现Modbus协议2004年Modbus作为我国国家标准二、Modbus现场总线运行原理Modbus主从协议一个主站1～247个从站响应请求通讯仅能由主站初始化二、Modbus现场总线运行原理从站的响应消息功能代码设备地址错误检测数据段主站的查询消息设备地址功能代码错误检测数据段查询和响应过程二、Modbus现场总线运行原理主站的查询消息

查询消息中的功能代码告知被选中的从站要执行何种功能。数据段包含了从站要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从站读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告知从站的信息，从何种寄存器开始读及要读的寄存器的数量。错误检测域为从站提供了一种验证消息内容是否正确的方法。二、Modbus现场总线运行原理从站的响应消息

如果从站产生正常的响应，在响应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的响应。数据段包括了从站收集到的数据，像寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出响应消息是错误的。同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主站确认消息的内容是否可用。三、Modbus传输模式Modbus系统中有两种传输模式可选择，即RTU（远程终端单元）模式和ASCII（美国标准信息交换代码）模式。这两种模式只是信息编码不同，RTU模式采用二进制表示数据，而ASCII模式使用的字符是RTU模式的两倍，即在相同传输速率下，RTU模式比ASCII模式传输效率要提高一倍。在一个Modbus通信系统中只能选择一种模式：不允许两种模式混合使用。ModbusRTU是一种较为理想的通信协议，也得到广泛应用，常见的通信速率为9600bit／s和19200bit／s。项目四Modbus现场总线控制系统的组建12任务4.1Modbus现场总线的概念任务4.2ModbusRTU通信

3任务4.3S7-200系列PLC之间的ModbusRTU通信一、ModbusRTU通信格式为了与从站进行通信，主站会发送1段包含设备地址、功能代码、数据段、错误检查的信息。RTU信息帧报文格式起始位设备地址功能代码数据CRC校验结束符T1-T2-T3-T48bit8bitn个8bit16bitT1-T2-T3-T4一、ModbusRTU通信格式设备地址

信息帧的第1个字节是设备地址，允许从站地址是0～247（十进制）。单个从站地址范围是1～247。主站通过将从站的地址放入信息帧中的地址域来选通从站。当从站发出响应消息时，它把自己的地址放入响应的地址域中，以使主站知道是哪一个设备做出的响应。地址0是用作广播地址，以使所有的从站都能识别。一、ModbusRTU通信格式功能代码

功能代码是通信传送的第2个字节，定义了从站应该执行的命令，如读取数据、接收数据、报告状态等。主站请求发送，通过功能代码告诉从站执行什么动作；作为从站响应，从站发送的功能代码与从主站得到的代码一样，并表明从站已响应主机进行操作。一、ModbusRTU通信格式数据段

对应不同的功能代码，数据段的内容会有所不同。数据段包含需要从站执行的动作或由从站采集的返送信息，这些信息可以是数值、参考地址等。对于不同的从站，地址和数据信息都不相同。例如，功能代码03告诉从站读取寄存器的值，则数据段必须包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。一、ModbusRTU通信格式CRC校验循环冗余校验码（CRC）是包含两个字节的错误检测码，由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值进行比较，如果两值不同，表明有错误。二、功能代码功能代码作用数据类型01读开关量输出状态位02读开关量输入状态位03读取保持寄存器整型、字符型、状态字、浮点型04读输入寄存器整型、状态字、浮点型05写单个线圈位06写单个寄存器整型、字符型、状态字、浮点型07读异常状态--08回送诊断校验重复回送信息15写多个线圈位16写多个寄存器整型、字符型、状态字、浮点型XX根据设备不同，最多可以有255个功能代码二、功能代码1.功能码01:用于读取开关量的输出状态。例如，主站要读取地址为2的从站DO10～DO11开关量的输出状态。主站的命令信息从站的命令信息主机发送字节数发送的信息备注从站地址102发送至地址为02的从站功能代码101读开关量的输出状态起始位地址20010起始地址为0010读数据长度20002读取2路继电器的输出状态位CRC码2BDCB由主站计算得到CRC码主机发送字节数返回的信息备注从站地址102来自从站02功能代码101读开关量的输出状态数据长度101被读取的位继电器的数目:当读取继电器的数目不足1Byte时，以1Byte计算。数据内容10202H表示DO11为ON状态,DO10为OFF状态。(02H=00000010B)CRC码2D049由从站计算得到CRC码二、功能代码2.功能码02:用于读取开关量的输入状态。例如，主站要读取地址为1的从站开关量DI1～DI4的输入状态。主站的命令信息从站的命令信息主机发送字节数发送的信息备注从站地址101发送至地址为01的从站功能代码102读开关量的输入状态起始位地址20001起始地址为0001读数据长度20004读取4路开关量的输入状态位CRC码279C9由主机计算得到CRC码从机响应字节数返回的信息备注从站地址101来自从站01功能代码102读开关量的输入状态数据长度1011个字节（8bit）数据内容10BDI寄存器内容，0BH=00001011B表示DI4、DI2、DI1为ON状态，DI3为OFF状态CRC码2E04F由从站计算得到CRC码二、功能代码3.功能码03:读多路寄存器输入例如，主站要读取1号从机的起始地址为0116的3个寄存器数据值主站的命令信息从站的命令信息主机发送字节数发送的信息备注从站地址101发送至地址为01的从站功能码103读取寄存器起始地址20116起始地址为0116数据长度60003读取3个寄存器（共6个字节）CRC码2E5F3由主机计算得到CRC码从机响应字节数返回的信息备注从站地址101来自从站01功能码103读取寄存器读取字节数1063个寄存器共6个字节寄存器数据121784地址为0116内存的内容寄存器数据221780地址为0117内存的内容寄存器数据32178A地址为0118内存的内容CRC码25847由从机计算器得到CRC码二、功能代码4.功能码06:将数值写入单路寄存器中。例如，主站要把数据07D0保存到1号从机地址为002C的寄存器中。主站的命令信息主机发送字节数发送信息备注从站地址101发送地址为01的从机功能码106写单路寄存器起始地址2002C要写入的寄存器地址写入数据207D0对应的新数据CRC码24BAF由主机计算得到的CRC码项目四Modbus现场总线控制系统的组建12任务4.1Modbus现场总线的概念任务4.2ModbusRTU通信

3任务4.3S7-200系列PLC之间的ModbusRTU通信

一、Modbus协议的安装指令库中有针对端口0和端口1的主站指令库ModbusMasterPort0和ModbusMasterPort1，也有针对端口0的从站指令库ModbusSlavePort0，故可利用指令库实现200PLC端口0的ModbusRTU主／从站通信。二、Modbus地址1．主站寻址

Modbus主站指令根据地址分类以完成相应的功能，并发送至从站设备。Modbus主站指令支持下列Modbus地址。●00001～09999：离散输出（线圈）。●10001～19999：离散输入（触点）。●30001～39999：输入寄存器（通常是模拟量输入）。●40001～49999：保持寄存器。

2．从站地址

Modbus从站指令支持的通信内容及相应地址如下。●00001～00128：实际输出，对应于Q0.0～Q15．7。●10001～10128：实际输入，对应于I0.0～I15．7。●30001～30032：模拟输入寄存器，对应于AIW0～AIW62，注意地址为偶数。●40001～4xxxx：保持寄存器，对应于Ⅴ区。二、Modbus地址Modbus地址与从站PLC地址的对应关系三、Modbus通信的建立

Modbus通信在两个S7-200PLC的Port0通信口之间进行。通过Profibus电缆连接，实现两台PLC的Modbus通信传输。1.主站侧MBUS-CTRL指令用于初始化主站通信，可初始化、监视或禁用Modbus通信。三、Modbus通信的建立2.主站侧MB∪S＿MSG指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。三、Modbus通信的建立2.主站侧MB∪S＿MSG指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。三、Modbus通信的建立3.从站侧MBUS-INIT指令用于启用和初始化或禁止Modbus通信。三、Modbus通信的建立3.从站侧MBUS-INIT指令用于启用和初始化或禁止Modbus通信。三、Modbus通信的建立4.从站侧MBUS-SLAVE指令用于为Modbus主设备发出请求服务。三、Modbus通信的建立两台S7-200PLC进行Modbus通信，其中一台作为主站，另一台作为Modbus从站，当主站I0.1为ON时，主站给从站发送信息，并使从站的输出Q0.0-Q0.7随主站的&VB1000的值变化。四、Modbus通信应用举例主站参考程序从站参考程序四、Modbus通信应用举例操作要点

1.必须保证主站与从站的“Baud”和“Parity”的参数一致，而且“MBUS＿MSG”指令中的“Slave”参数要与“MBUS＿INIT”中的“Addr”参数