实验报告7-Modbus通信

SLCIST&OPSODSales100B12TaskReport学如逆水行舟不进则退1TaskReport1.Purpose实验目的1、学习Modbus通信协议的原理和使用方法2.Equipment实验设备Hardwareandfirmware硬件及固件设备名称数量订货号224XPCPUDC/DC/DCSIMATICS7-200,CPU26ES7214-1AD23-0XB0SIMATICS7-200,PC/PPICABLE26ES7901-3CB30-0XA0SITOPSMARTPOWERDC24V-5A16EP1333-2AA01-Q627FROFIBUSDP16XV1830-0EH10Softwareandversion软件及版本名称版本STEP7Micro/WINV4.0SP93.Processandemphases实验流程与重点难点3.1实验内容编程实现主站与从站之间的数据交换3.2实验过程1)电气连接如图1所示，将电源提供的24V电压分别于PLC的24V电源接入端口相连，并且将输入方向的M与1M端口短接。PPICABLE端口与PLC端口1（port1）相连，通过PPI电缆实现在线监控。PROFIBUS通讯电缆分别与两个PLC的port0相连（Modbus通讯使用的是port0）。用导线将输入端口IB0和IB1全部引出。InputOutputruntermstopport0port1ML+ML+1M1M1L+24V电源接入端口PLC可提供的24V电压数字输入端接口数字输出端接口通讯端口拨码按键，控制PLC工作在三种状态IB0QB0QB1IB1图1S7-200组成示意图2)端口定义主站程序中，I0.0用于触发读写命令。从站程序中，将IB0和IB1输入状态传送给主站，在主站程序中通过状态表读出。从站接收主站发送的数值并且赋值给QB0和QB1，观察指示灯的变化。3)程序设计数据寄存器的通讯实验（读写PLCV区数据的循环通讯）SLCIST&OPSODSales100B12TaskReport学如逆水行舟不进则退2数据寄存器的Modbus地址为40001~49999，要实现主站与从站之间的循环通讯，可以将V区的数据作为发送和接收的对象。主站给从站V区的某一范围内写入字节，由从站对接收的字节做处理（加、减变化）后再次由主站读取，实现循环通讯（在状态表中观察选中的V区数值是否能够递增或递减变化）。主站程序设计：ModbusRTU主站初始化与控制程序如图2所示，其中EN为使能信号，Mode为‘1’时，相当于选中自由口通讯模式（与自由口通讯实验中给SMB30赋值的原理一样）。波特率选择9600bps，校验方式选择无校验，Timeout为主站等待从站响应时间，一般经三次握手后从站还没有响应，则通讯超时。初始化完成后Done信号跳变为‘1’，一般可以用M0.0启动MBUS_MSG的读写操作。图2ModbusRTU主站初始化与控制程序图Modbus读写程序如图3、图4所示，因为Modbus通信的读和写不能同时进行，因此每一个读写功能（MBUS_MSG）都用上一个MBUS_MSG指令的Done完成位来激活，以保证所有读写指令循环进行。RW为1时，主站将VB1000为首地址的1个字（count代表字节数）发送到从站40001地址对应的V区中，写指令完成后，M2.0为‘1’，将M0.1和M2.1复位，断开写指令，同时触发读指令运行。RW为0时，主站将从站40001地址对应的V区数值写入VB1000为首地址的存储器中，读指令完成后，M2.1为‘1’，将M2.0复位，断开读指令，同时触发写指令运行。以上过程可以充分确保通讯在同一时刻只能有一个读写功能。图3主站写程序SLCIST&OPSODSales100B12TaskReport学如逆水行舟不进则退3图4主站读程序从站程序设计：从站主要负责对写入的V区数据执行INC_B指令。从站初始化指令如图5所示，MBUS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止Modbus通讯。在使用MBUS_SLAVE指令之前，必须正确执行MBUS_INIT指令（该条指令只需触发接通一次，可用SM0.1）。Mode为‘1’，代表选择自由口通讯模式；Addr代表设置的从站地址，与主站指令MBUS_MSG中的slave要一致；Baud为波特率；Parity为设置的校验位；Delay与主站指令MBUS_CTRL中Timeout不同，Delay代表延迟时间；MaxIQ为参与通信的最大I/O点数，S7-200的I/O映像区为128/128；MaxAI为参与通信的最大AI通道数，可为16或32（有些时候选择的PLC版本过低，MaxAI写入的数据位32时会报错）；MaxHold为最大保持寄存器区，即参与通信的V存储区字（VW）；HoldStart为保持寄存器区起始地址，以&VBx指定，例如主站中写入的地址为40001，从站Holdstart为VB1000，则V区读写首地址为VB1000；如果主站写入地址为40010，从站Holdstart为VB1000，则V区读写首地址为VB1018。因为主站设置读写的保持寄存器区地址为40010，而从站设定保持寄存器区的起始地址为VB1000，根据T~T+2*（xxxx—1）计算到从站V区对应的地址。其中T为Holdstart的值，xxxx为保持寄存器区的地址偏移量（40001~4xxxx）。图5Modbus从站初始化指令从站完成初始化后，根据MBUS_SLAVE的完成信号，对接收到的字节加1，这样可以通过观察字节的变化判断通讯是否循环运行。4.WhatIhavelearned心得与体会1、本次实验除了数据寄存器区的实验，也对数字量输入输出的实验进行了验证，但之后发现程序写的不对，我在主站中地址仍然写的是V区的地址（40001），只是在从站中将I0、I1口的数据赋值给VB1000、VB1001，实际这种还是通过读取数据寄存器的方法。下周有时间重新做下实验，使用区间00001~09999和10001~19999做次实验。SLCIST&OPSODSales100B12TaskReport学如逆水行舟不进则退42、实验中我犯了个低级错误，在MBUS_MSG的Error指令输出口，我只用了中间寄存器MB0，但在其他位控制时，我仍然用M0.0和M0.1来控制，导致我程序执行不正常，后经检查才发现MB0混用。在以后编写程序中，要防止中间寄存器，VB的重复使用。3、一般在用到置位、复位指令时，可以与上升沿指令|P|一起使用。4、因为Modbus一般与第三方仪表进行通讯，所以40001区使用最多。Modbus只能有一个主站，当一个网络上有多个PLC时，只能有一个PLC为主站。5、多个PLC或PLC与多个仪表在一个网络时，除了硬件连接，站地址不能重复冲突，波特率、奇偶校验位等必须一致。6、自由口通讯没有主站，只有发送方和接收方，而Modbus有主从的说法。7、在做Modbus通信实验时，有个库存储区的概念，如果占用或没有分配库存储区，程序在编译时会报错。一般在编程软件的左侧一栏选中程序块，右键选中库存储区，观察分配的VB地址，则在编程中要避免使用这个区域的值。5.Applicationrange应用范围Modbus通讯应用范围非常广，一般可用于PLC与第三方（屏、仪表等）之间的通讯。6.LadderDiagram程序清单发送方程序接收方程序modbus_master_new.mwpmodbus_slave.mwp