CODESYS-V3-基础编程指南

将响应报文中的寄存器数据分成每个寄存器有两字节，在每个字节中直接地调整二进制内容。对于每个寄存器，第一个字节包括高位字节，并且第二个字节包括低位字节。【例12.x】将寄存器108的内容表示为十进制数555。寄存器109和110中的内容分别为十进制0和100。当要读取保持寄存器108-110中的内容时，Modbus发送的请求报文和响应报文如下所示。请求报文如下：响应报文如下：12.4.5电缆和接头在Modbus的通信协议中，对通讯线缆及接头定义有了明确的定义。1.Modbus串口通讯线缆Modbus串口通信线缆必须使用屏蔽线，并且至少有一端必须要连接到地线，如果在两端使用了连接器，那连接器必须与通信线缆的屏蔽层相通。在实际应用中，为了减少接线的错误，基于RS-485的Modbus通信对通信线缆颜色有所推荐，建议广大读者可以参考表12-x的规范接线。表12-X基于RS-485的Modbus通信推荐线缆信号名称推荐的线缆颜色D1-TXD1黄色D0-TXD0棕色公共地灰色4线制（可选）RXD0白色4线制（可选）RXD1蓝色当使用RS-485时，需确认最大的通讯距离要小于1000米，线缆的粗细需要使用AWG24的标准。如果使用5类线用于RS-485Modbus通信时，最大的距离为600米。2.Modbus串口通讯接头1)2线-Modbus接口定义如果使用RJ45（mini-Din或者D型）作为Modbus的连接头，外壳选择带有屏蔽功能。以保证通讯的抗干扰性能。2线Modbus连接器的输出引脚如图12.x所示。图12.x中使用的RJ-45连接器D型9针口的示意图如图12.x所示。图12.xD型9针口若一台标准的MODBUS设备使用RJ45或9引脚D型连接器，对每种实际电路必须注意下述输出引脚。表12-XRJ45与D型9针口连接器输出引脚RJ45D型连接器级别要求描述33可选端口模式控制45必须收发器端子159必须收发器端子072推荐使用正5…24VDC电源81必须信号和电源公共地2)4线-Modbus接口定义4线Modbus连接器的输出引脚如图12.x所示，该图中使用的是RJ-45的通讯，在实际的应用中，施耐德常采用此通讯接口。图12.x4线-Modbus中使用的RJ-45连接器D型9针口的示意图如图12.x所示。图12.xD型9针口若一台标准的MODBUS设备使用RJ45或9引脚D型连接器，对每种实际电路必须注意下述输出引脚。表12-X4线RJ45与D型9针口连接器输出引脚RJ45D型连接器级别要求描述18必须接受端子024必须接受端子133可选端口模式控制45必须发送端子159必须发送端子072推荐使用正5…24VDC电源81必须信号和电源公共地3)RJ45与D型9针口用于基于RS-232的Modbus-RTU的通信。当使用RS-232的硬件接口，内部使用Modbus-RTU通讯协议时，必须遵循如下表12-x中的引脚定义。表12-XRJ45与D型9针口基于RS-232的Modbus-RTU的输出引脚RJ45D型连接器级别要求描述12必须发送段子23必须接受端子37可选发送清除68可选发送请求85必须信号和电源公共地上表中的D型9针口都是基于公头而定义的。3.设备连接拓扑图1)一台设备的连接当使用一台设备与从站设备进行RS-232的Modbus-RTU通讯时，主站块可以是PLC或计算机，其结构图如图12.x所示。图12.x一台计算机/PLC连接一个从站设备2)多台设备的连接当使用多台设备进行连接时，最多可以接受247个从站，其结构如图12.x所示。图12.x多台从站设备的连接注意：由于传送速度、距离而受到反射的影响。当反射影响到通讯时，需要安装终端电阻。终端电阻只与离计算机/PLC最远的设备连接。（终端电阻：120Ω）4.ModbusTCP线缆及接头ModbusTCP的通讯线缆及接头采用标准的以太网通讯标准，其介绍可参考本章节12.2.5中的内容。计算机/PLC接收数据接收数据发送数据发送数据信号接地从站设备SDASDBRDARDBSG12.4.6Modbus串口的通讯组态1.CoDeSys侧Modbus串行主站配置当使用通过CoDeSys来进行配置的Modbus串口主站PLC时，需要在CoDeSys中先对主站进行配置，其次再对主站下第三方的从站进行相应的配置。1)添加Modbus串行通讯接口首先，在CoDeSys中添加Modbus串行总线接口，如图12.x所示，根据名称分类，由于CANopen属于现场总线，在其中找到3S公司的“Modbus”，单击“插入设备”，完成Modbus总线接口的添加。如主站为其他供应商所提供，则根据实际情况选择主站。图12.xModbus串行通信及接口2)配置Modbus串行通信接口通过该属性可以配置Modbus串口配置，可以选择通信的COM端口、波特率、奇偶校验、数据位及停止位。图12.xModbus串行通信配置界面3)添加串行主站/从站设备根据上述步骤，添加完Modbus通信接口后，用户可以使用鼠标选中通讯接口右键选择“添加设备”，系统会自动弹出窗口如图12.x所示，可以根据实际的需要添加主站和从站。图12.x添加Modbus串行通信主/从站设备4)配置CoDeSys侧的Modbus串行主站设备当完成步骤3）后，需要设置Modbus串口设备的主站配置。Modbus串行通信主站配置界面如图12.x所示。图12.xModbus串行通信主站配置传输模式：选择RTU或者ASCII码。响应超时（ms）：指主站等待从站响应的时间间隔。如果在这段时间中从站没有发出响应，主站将会请求下一个从站。此时输入的值会认为是每个从站的缺省值。在⇘从站配置页面，可单独为每个从站设置合适的时间间隔。框架之间的时间（ms）：指主站接收上一个响应数据帧到下一个请求数据帧之间等待的时间间隔。这个参数可用于调节数据交换率。至此，主站的配置结束，接下来，需要对主站连接的从站做相应的配置。5)主站下配置第三方的Modbus串行设备在CoDeSys的设备树下，鼠标选中主站，右键选择“添加设备”，选择添加Modbus串口设备从站，Modbus串行通信从站配置界面如图12.x所示。图12.xModbus串行通信从站设置从站地址：设置从站的站地址，1～247有效。响应超时：设置从站的响应超时时间，如果超过该时间从站还没有相应主站，则主站认为该从站有通讯故障。6)设置从站的通讯通道如图12.x所示，在该设置选项中，用户可以自定义从站的Modbus通讯通道，但必须与实际的从站硬件相匹配，按下“添加通道”后，系统会自动弹出对话框，用户可以直接选择访问功能码、地址偏移、数据长度及通讯周期时间等。图12.xModbus串行从站通道设置至此，针对在CoDeSys侧使用Modbus串行通讯设备的组态已经完成。2.CoDeSys侧Modbus串行从站配置当使用通过CoDeSys来进行配置的Modbus串口从站PLC时，仅需配置Modbus串口设备配置即可。添加Modbus串行从站的步骤与上文所提及的主站步骤1）～2）是相同的，不同的是在3）需要添加的是从站，从站添加后，鼠标双击即可打开其配置界面，如图12.x所示。图12.xModbus串行通信从站设置UnitID：串口地址。TimeOut：启动超时功能并指定一个用毫秒表示的超时时长；通常输入时间步长为500ms。也可输入0，表示没有或无限大超时时长。HoldingRegisters（%IW）：保持寄存器的个数。InputRegisters（%QW）：输入寄存器的个数。完成上述步骤，Modbus串行从站的配置步骤至此结束。12.4.7ModbusTCP的通讯组态1.CoDeSys侧ModbusTCP主站配置如使用CoDeSys所配置的ModbusTCP的主站需要首先对主站进行配置，此外，需要对从站的配置也在主站的参数下也作相应的配置，具体步骤在下文会有详细的介绍。1)添加主站添加ModbusTCP硬件设备，由于ModbusTCP基于以太网的通讯，故先添加硬件，鼠标右键选择“添加设备”，弹出对话框后选择“以太网适配器-Ethernet”，如图12.x所示。图12.x添加以太网适配器-Ethernet添加完以太网适配器后，鼠标选择“插入设备”，弹出如图12.x的对话框后，选择“ModbusTCPMaster”。即完成了ModbusTCP主站设备的添加。图12.x添加ModbusTCP主站2)配置ModbusTCP主站图12.xModbusTCP主站配置界面响应超时：指主站等待从站响应的时间间隔。如果在这段时间中从站没有发出响应，主站将会请求下一个从站。此时输入的值会认为是每个从站的缺省值。在从站配置页面，可单独为每个从站设置合适的时间间隔。Socket超时时间：主站等待TCP/IP包到达的最大时间。在这段时间里，一个总线循环任务包是可实现的（例如，用户断开一个ModbusTCP从站）。至此，针对ModbusTCP主站的设置在设备管理器中的组态已经完成。3)主站配置下添加从站设备添加ModbusTCP硬件设备，由于ModbusTCP基于以太网的通讯，故先添加硬件，鼠标右键选择“添加设备”，弹出对话框后选择“以太网适配器-Ethernet”。在上述步骤的基础上选中“以太网适配器-Ethernet”，鼠标点击右键，选择“添加设备”，在弹出的提示框中选择“ModbusTCP”从站设备，如图12.x所示。图12.xModbusTCP从站设备4)ModbusTCP主站下从站的配置在该选项中可以监控当前所连接从站的信息，包括IP地址、单元、响应超时时间及端口号信息，如图12.x所示。图12.xModbusTCP从站基本信息从站IP地址：从站的IP地址。单元-ID[1..247]：从站的ID号。响应超时时间：指主站等待从站响应的时间间隔。端口：从站端口号码。5)ModbusTCP从站通道监视可以查看ModbusTCP从站通道信息，如查看指令功能码、触发时间、地址偏移信息及数据长度等，具体如图12.x所示。图12.xModbusTCP从站通道配置信息6)ModbusTCPSlave配置在该配置窗口可以对从站IP地址、端口号、通道相应的功能码，数据区大小、触发时间及总线出错后的数据处理等信息进行设置，如图12.x所示。图12.xModbusTCP从站通讯设置接口7)ModbusTCPSlaveI/O映射在此选项卡中可以设置通道对应的程序变量，选择“变量”中的“”进行程序中变量的映射，如图12.x所示。图12.xModbusTCPSlaveI/O映射表2.CoDeSys侧ModbusTCP从站配置如使用第三方的ModbusTCP主站连接使用CoDeSys所配置的ModbusTCP的从站需要做如下设置。ModbusTCPSlave其配置界面如图12.x所示，各参数的定义如下所示。图12.xModbusTCPSlave配置超时：启动超时功能并指定一个用毫秒表示的超时时长；通常输入时间步长为500ms。也可输入0，表示没有或无限大超时时长。从站端口：从站端口号码。ID单元：从站的ID号。输出区大小：可输出的字节数，通常为2-40（输出区包括要写入应用程序的网络输出）。输入区大小：可输入的字节数，通常为2-40（输入区包括从应用程序中读出的要输出到网络中的数据）。12.5EtherCAT网络基础EtherCAT是由德国自动控制公司Beckhoff开发的，并在2003年底成立了ETG（EthernetTechnologyGroup）。ETG是全球最大的工业以太网组织，目前拥有超过3000个会员单位。12.5.1EtherCAT拓扑结构及媒介1.网络拓扑结构EtherCAT支持总线型、树型、星型及混合结构（参见图12.x）。通过现场总线而得名的总线型或线型拓扑结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器的数量。图12.xEtherCAT总线拓扑结构最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合。因为所需接口在I/O模块等很多