Modbus通信概述

Modbus 協議作為一個標準的工業協議，其Zui簡單的串行通信部分僅規定了在串行線路的基本數據傳輸格式，在 OSI 七層協議模型中只到 1層和2 層。Modbus 具有兩種串行傳輸模式，ASCII 和 RTU。它們定義了數據如何打包、解碼的不同方式。支持 Modbus 協議的設備一般都支持 RTU 格式。

Modbus 是一種單主站的主/從通信模式。Modbus 網絡上只能有一個主站存在，主站在 Modbus 網絡上沒有地址，從站的地址范圍為 0 - 247，其中 0 為廣播地址。 

Modbus 通信標準協議可以通過各種傳輸方式傳播，如 RS232C、RS485、光纖、無線電等。 

詳細的協議和規范，請訪問 Modbus 組織的網站：http://www.modbus.org

1.1 Modbus 主站尋址

Modbus 數據區地址為五到六位數，包含了數據類型和地址值。

不同的Modbus數據區地址通過不同的功能碼來讀取或者寫入，Modbus 數據區地址定義如下：

? 00001 至 09999 是離散量輸出（線圈）

? 10001 至 19999 是離散量輸入（觸點）

? 30001 至 39999 是輸入寄存器（通常是模擬量輸入）

? 40001 至 49999 和 400001 至 465535 是保持寄存器

所有 Modbus 數據區地址均從 xxxx1 （或者xxxxx1）開始，不同的設備支持不同的數據類型和地址范圍。

1.2 Modbus主站讀取和寫入功能

Modbus 主站指令使用 Modbus 數據區地址讀取或寫入Modbus數據，相應的從站設備必須要支持對應的功能碼，如表1所示。

表1  Modbus數據區地址對應Modbus從站需要支持的功能碼

S7 200 SMART CPU通過串行端口進行 Modbus RTU 通信，借助STEP 7?Micro/WIN SMART軟件中的庫指令，簡化了與 Modbus 設備的通信。

SIMATIC S7?200 SMART

Modbus RTU 庫

圖1 西門子標準指令庫（STEP 7-Micro/WIN SMART）

STEP 7-Micro/WIN SMART 支持主站和從站設備通過 RS 485（集成端口 0 和可選信號板端口 1）和 RS-232（jinxian可選信號板端口 1）進行 Modbus 通信， S7-200 SMARTZui多可以配置 2 個 Modbus RTU 主站。軟件本身集成了指令庫，如圖1所示。

Modbus RTU 主站功能編程

調用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序。

圖2  調用主站初始化MBUS_CTRL指令

1）使用 SM0.0 調用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并啟動其功能控制：

表2 MBUS_CTRL指令參數意義

2）調用Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發送一個Modbus請求：

圖 3  調用主站讀寫子程序MBUS_MSG指令

表3 MBUS_MSG指令參數意義

3）庫存儲器分配

Modbus Master 指令庫需要一個286個字節的全局 V 存儲區。 

調用STEP 7 - Micro/WIN SMART指令庫需要分配庫指令數據區。該數據區是相應庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。

如果在編程時不分配庫指令數據區，編譯時會產生許多相同的錯誤。

操作步驟：

a. 在指令樹的Project（項目）中，以鼠標右鍵單擊Program Block（程序塊），在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory (庫存儲器…)。如圖4所示：

圖4 “庫存儲器”按鈕

b. 在彈出的選項卡中設置庫指令數據區，如圖5所示：

圖5 庫存儲器地址分配

注意事項

1）S7 200 SMART CPU一共支持兩個 Modbus RTU 主站。如果您在項目中使用兩個主站，則要確保 MBUS_CTRL/MBUS_MSG 和MB_CTRL2/ MBUS_MSG2成對使用，并采用不同的端口號做區分，如果只有一個主站則使用任意一對指令均可以。

2）S7-200 SMART CPU 支持的 Modbus 消息為每條Zui多 240 個字節（1920 位或 120 個寄存器）的數據。

3）通常 Modbus 協議的保持寄存器范圍在 40001 到 49999 之間，這個范圍對于多數應用來說已經足夠了，但有些 Modbus 從站保持寄存器區的地址會超出該范圍，此時主站協議庫也支持400001 到 465536的地址范圍，如果 Modbus 從站地址在該范圍內，只需在調用 MBUS_MSG / MBUS_MSG2時給 Addr 參數賦相應的值即可，如 416768。

4）庫存儲器分配，可以自定義起始地址，或者使用 “建議地址” 設置數據區，但要注意應當確保該地址不與其他任何已使用的數據區重疊、沖突，這些數據區既包括一般尋址，還應該考慮間接尋址訪問的地址。

5）Modbus數據區地址和S7-200 SMART存儲區地址的映射舉例。