1.“ModbusTCP CP V5.0”塊庫(kù)使用說明

1)該功能塊庫(kù)可以用于S7-300單站通過CP343-1或S7-400單站通過CP443-1進(jìn)行ModbusTCP通訊。

2)由于需要在SIMATIC站與其他通訊伙伴之間建立TCP連接用于Modbus通訊，因此需要調(diào)用SIMATIC S7標(biāo)準(zhǔn)功能塊，對(duì)于S7-300/400的CP來(lái)說，需要調(diào)用FC5(AG_SEND)，F(xiàn)C6(AG_RECV)功能塊。

3)對(duì)于主要功能塊FB106、107和108來(lái)說，其版本號(hào)如下圖1所示：

圖1功能塊版本號(hào)

當(dāng)將軟件選項(xiàng)包安裝完集成到Step7時(shí)，可以在Step7安裝文件的相應(yīng)目錄中找到塊庫(kù)、例程、英文手冊(cè)，另外還可找到用CFC語(yǔ)言編程的功能快庫(kù)，供讀者選用，如下圖2~4所示，在實(shí)際的項(xiàng)目調(diào)試過程中由于例子程序的各項(xiàng)功能比較完善，因此可以直接使用例子程序根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況修改相應(yīng)的參數(shù)即可，可以節(jié)省大量的參數(shù)設(shè)置時(shí)間，以下主要描述了使用軟件選項(xiàng)包” ModbusTCP CP V5.0 "配置S7-300/400站的詳細(xì)配置和編程步驟。

圖2塊庫(kù)、例程、英文手冊(cè)和軟件注冊(cè)的文件夾位置

圖3例程(注:當(dāng)找不到例程時(shí)可以通過”Browse..”按鈕來(lái)進(jìn)行查找)

圖4功能塊庫(kù)(注:當(dāng)找不到塊庫(kù)時(shí)可以通過”Browse..”按鈕來(lái)進(jìn)行查找)

2. 配置S7-300單站系統(tǒng)通過CP343-1 作為Server進(jìn)行Modbus TCP通訊

以S7-300單站系統(tǒng)及Modscan32軟件為例，詳細(xì)介紹如何將S7-300單站系統(tǒng)通過CP343-1配置為Server，Modscan32為Client進(jìn)行Modbus TCP通訊，在本例中將使用帶FC10”AG_CNTRL”版本的功能塊，下圖5為服務(wù)器功能塊庫(kù)的程序結(jié)構(gòu)及各功能塊完成的功能：

圖5服務(wù)器功能塊庫(kù)程序結(jié)構(gòu)

注意：Modscan32軟件可以從網(wǎng)上免費(fèi)下載得到，本例中使用的版本為V4.A01版，由于各版本的功能不盡相同，因此需要注意版本問題。

2.1 例子中使用的硬件設(shè)備及軟件

本例中所用的硬件設(shè)備如下表：

表1服務(wù)器硬件清單

所用軟件如下表：

表2服務(wù)器軟件清單

2.2 S7-300系統(tǒng)及Modscan32軟件組態(tài)

打開Step7軟件，新建一個(gè)工程項(xiàng)目文件，命名為“M_TCP_CP_V50(Server)”，在項(xiàng)目下插入一個(gè)S7-300站，如下圖6所示：

圖6新建S7-300 Station

雙擊插入的SIMATIC 300 Station的“Hardware”，打開硬件組態(tài)，在硬件組態(tài)界面下分別插入機(jī)架，CPU315-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設(shè)為192.168.0.137，如下圖7所示：

圖7硬件組態(tài)并設(shè)置CP343-1的IP地址

硬件組態(tài)完成后，打開DEMO中的實(shí)例項(xiàng)目，見下圖8所示：

圖8DEMO中的實(shí)例項(xiàng)目

在實(shí)例項(xiàng)目中，找到300 Server程序中的塊，復(fù)制所有的塊（除System data外），粘貼至自建的項(xiàng)目，見下圖9所示：

圖9300 Server程序中的塊

打開Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，選中CPU315-2PN/DP，插入一個(gè)新連接，連接伙伴為未指定（Unspecified），連接類型為TCP連接（TCP Connection），如下圖10所示：

圖10網(wǎng)絡(luò)組態(tài)-新建TCP connection

打開連接屬性對(duì)話框中的“General Information”，由于CP343-1做Server被動(dòng)連接，因此不勾選“激活連接的建立“（Active connection estabishment），ID保持缺省即可，在“地址”（Address）欄中同樣由于CP343-1做Server，因此填入連接的Port號(hào)設(shè)置為502，組態(tài)完成后，編譯保存，將例程站點(diǎn)“SIMATIC 300(Server)”中的程序（System data不需要拷貝）拷貝到該項(xiàng)目中并下載（注意：OB100中調(diào)用的FB108，同時(shí)調(diào)用DB2，需填寫DB2的id和laddr，如圖13所示）。對(duì)于通訊伙伴Remote的IP地址可以不填，即允許任意IP地址的客戶端發(fā)起連接，如下圖11所示：

圖11 S7-300為服務(wù)器的TCP connection參數(shù)設(shè)置

對(duì)于服務(wù)器和客戶端的端口號(hào)(下述中以Port代替)的選擇需要注意以下幾點(diǎn):

1)一般情況下服務(wù)器端的Port號(hào)modbus TCP規(guī)范缺省為502，客戶端的Port號(hào)設(shè)置為客戶端允許的號(hào)即可，另外各廠商產(chǎn)品也有一些限制，對(duì)于SIMATIC產(chǎn)品一般從2000之后開始。

2）對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說，當(dāng)創(chuàng)建多個(gè)TCP連接時(shí)，要保證IP地址和Port號(hào)不重合，即同一個(gè)IP地址下創(chuàng)建多個(gè)TCP連接時(shí)Port號(hào)必須不同，而不同的系統(tǒng)因IP地址不同可以使用相同的Port號(hào)，例如本例中如果需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)TCP連接作為Server時(shí)因只有一個(gè)IP，因此Port號(hào)必須不同。

2.3 通訊測(cè)試

由于“ ModbusTCP CP V5.0”選項(xiàng)包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測(cè)試過程中類似，因此下面以FC03(讀寫保持寄存器)為例來(lái)說明通訊測(cè)試的整個(gè)過程，對(duì)于其他功能碼的測(cè)試將不再重復(fù)描述，對(duì)于Modbus的數(shù)據(jù)類型可參考下表3：

表3 Modbus數(shù)據(jù)類型

由于服務(wù)器主功能塊FB108“MODBUSCP”的參數(shù)需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調(diào)用FB108，在OB100中調(diào)用FB108完成相關(guān)參數(shù)的初始化，F(xiàn)B108的管腳分分布如下圖12所示：

圖12FB108的管腳分分布

注意：從圖12可以看出，數(shù)據(jù)集中在DB2中

打開DB2，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，如下圖13所示：

圖13DB2中的變量設(shè)置

打開Modscan32軟件，在“Connection--->connect”中打開連接屬性對(duì)話框，連接接口選擇“Remote TCP/IP Server”，IP Address分別填入CPU的IP地址

192.168.0.137，Service為遠(yuǎn)程服務(wù)器的端口502，在協(xié)議的選擇對(duì)話框中可以定義傳輸模式、通訊超時(shí)響應(yīng)時(shí)間，報(bào)文發(fā)送間隔及允許寫多個(gè)保

持寄存器等，這里分別保持缺省設(shè)置即可，如下圖14所示：

圖14對(duì)應(yīng)TCP通訊的Modscan32連接窗口

下載網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及程序到CPU中，使能參數(shù)ENQ_ENR=1，在Modscan32的“Set up->Data Definition”中設(shè)置數(shù)據(jù)掃描周期、寄存器連接類型、起始地址、長(zhǎng)度等，如下圖15所示：

圖15 Modscan32中Modbus數(shù)據(jù)參數(shù)定義

之后在ModScan32中就可以建立和遠(yuǎn)程CP343-1 Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經(jīng)建立起來(lái)，如下圖16所示：

圖16 Modscan32激活與S7-300的連接

由于Modbus的內(nèi)部地址編排時(shí)基于數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層有一定的映射關(guān)系，因此Modbus的地址與SIMATIC中的DB塊的地址時(shí)按照一定的地址映射關(guān)系來(lái)相對(duì)應(yīng)，這樣造成了DB塊中有一定的地址偏移量，在本例中假設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)的定義如下圖17所示，其DB偏移量、Modbus物理編址、應(yīng)用層編址如下圖18所示：

圖17本例中的數(shù)據(jù)區(qū)定義

圖18 DB偏移量、Modbus物理編址、應(yīng)用層編址對(duì)應(yīng)關(guān)系

在Step7的項(xiàng)目程序中新建一個(gè)變量監(jiān)控表，插入需要監(jiān)控的參數(shù)和數(shù)據(jù)區(qū)變量，可以看到ModScan32軟件與CP343-1的數(shù)據(jù)通訊已經(jīng)建立起來(lái)了，雙方可以進(jìn)行正常的保持寄存器數(shù)據(jù)讀寫操作，如下圖19所示：

圖19通訊連接建立

3. 配置S7-300單站系統(tǒng)作為Client進(jìn)行Modbus TCP通訊

下面以S7-300單站系統(tǒng)及Modbus Slave軟件為例，詳細(xì)介紹如何將S7-300單站系統(tǒng)配置為Client，Modbus Slave為Server進(jìn)行Modbus TCP通訊，在本例中同樣使用FC10“AG_CNTRL”版本的功能塊，由于客戶端和服務(wù)器模式均使用相同的功能塊，因此客戶端功能塊庫(kù)的程序結(jié)構(gòu)及各功能塊完成的功能可以參考上圖5。

3.1 例子中使用的硬件設(shè)備及軟件

本例中所用的硬件設(shè)備及軟件同上文2.1節(jié)所示。

3.2 S7-300單站系統(tǒng)與Modbus Slave軟件組態(tài)

打開Step7軟件，新建一個(gè)工程項(xiàng)目文件，命名為“M_TCP_CP_V50(Client)”,在項(xiàng)目下插入一個(gè)S7-300站，如下圖20所示：

圖20新建S7-300 Station

雙擊插入的SIMATIC 400 Station的“Hardware”，打開硬件組態(tài)，在硬件組態(tài)界面下分別插入機(jī)架，CPU315-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設(shè)為192.168.0.137，如下圖21所示：

圖21硬件組態(tài)并設(shè)置CP343-1的IP地址

打開Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，選中CPU315-2PN/DP，插入一個(gè)新連接，連接伙伴為Unspecified，連接類型為TCP Connection，如下圖22所示：

圖22網(wǎng)絡(luò)組態(tài)-新建TCP connection

打開連接屬性對(duì)話框中的“General Information”，由于CP343-1做Client主動(dòng)發(fā)起連接，因此需要勾選“Active connection estabishment”選項(xiàng)，ID保持缺省即可，在“Address”欄中同樣由于CP343-1做Client，對(duì)于本地的端口號(hào)設(shè)置為2000(一般從2000以外開始以避免與別的協(xié)議資源沖突)，對(duì)于通訊伙伴Remote的IP地址設(shè)置為測(cè)試PC機(jī)的IP地址，本例中PC機(jī)的IP設(shè)置為192.168.0.130，而Port號(hào)設(shè)置為502，如下圖23所示：

圖23 S7-300為客戶端的TCP connection參數(shù)設(shè)置

組態(tài)完成后，編譯保存，將例程站點(diǎn)“SIMATIC 300(Client)”中的程序（System data不需要拷貝）拷貝到該項(xiàng)目中并下載（注意：OB100中調(diào)用的FB108，DB2的id和laddr需根據(jù)組態(tài)設(shè)置，見下圖24所示）。

圖24DB2中的變量設(shè)置

關(guān)于服務(wù)器和端口號(hào)的設(shè)置請(qǐng)參考本文中2.2章節(jié)說明。

3.3 通訊測(cè)試

由于“ModbusTCP CP V5.0”選項(xiàng)包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測(cè)試過程中類似，因此下面同樣以FC03(讀寫保持寄存器)為例來(lái)說明通訊測(cè)試的整個(gè)過程，對(duì)于其他功能碼的測(cè)試將不再重復(fù)描述。

需要說明的是由于客戶端功能塊需要定義具體的功能碼，而主功能塊FB108 “MODBUSCP”并沒有直接的管腳來(lái)定義功能碼，而是由其中的兩個(gè)參數(shù)“DATA_TYPE”和“single-write”共同決定(參見后面的管腳參數(shù)說明)，詳細(xì)情況如下圖25所示：

圖25 S7-300單站系統(tǒng)做客戶端時(shí)不同的功能碼的參數(shù)定義

由于客戶端和服務(wù)器均使用相同的功能塊FB108“MODBUSCP ”的參數(shù)需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調(diào)用FB108，在OB100中調(diào)用FB108完成相關(guān)參數(shù)的初始化，F(xiàn)B108的管腳分布參見2.3章節(jié)中的圖12說明。

打開Modbus Slave軟件，在“Connection--->connect”中打開連接屬性對(duì)話框，連接接口選擇TCP/IP，Port設(shè)置為本地服務(wù)器的端口502，如下圖26所示：

圖26 Modbus Slave中設(shè)置端口號(hào)

下載硬件組態(tài)及程序到CPU中，給參數(shù)ENQ_ENR發(fā)送脈沖信號(hào)；在打開的ModSim32軟件窗口設(shè)置寄存器連接類型、起始地址、長(zhǎng)度等，如下圖27所示：

圖27 Modbus Slave中Modbus數(shù)據(jù)參數(shù)定義

關(guān)于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理編址、應(yīng)用層編址對(duì)應(yīng)關(guān)系請(qǐng)參考本文中2.3章節(jié)圖18的說明

之后在CP343-1 Client就可以建立和遠(yuǎn)程Modbus Slave Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經(jīng)建立起來(lái)，如下圖28所示：

圖28 Modbus Slave激活與S7-300的連接

在Step7的項(xiàng)目程序中新建一個(gè)變量監(jiān)控表，插入需要監(jiān)控的參數(shù)和數(shù)據(jù)區(qū)變量，可以看到Modbus Slave軟件與S7-300的數(shù)據(jù)通訊已經(jīng)建立起來(lái)了，雙方可以進(jìn)行正常的保持寄存器數(shù)據(jù)讀寫操作，如下圖29所示：

圖29 S7-300單站系統(tǒng)作為客戶端與Modbus Slave軟件通訊

4. “ ModbusTCP CP V5.0” 選項(xiàng)包通訊使用總結(jié)及相關(guān)注意事項(xiàng)

由于是通過PC測(cè)試軟件模擬第三方設(shè)備與SIMATIC CPU的集成PN口進(jìn)行Modbus TCP通訊，因此在實(shí)際的第三方設(shè)備與CPU的集成PN口進(jìn)行通訊時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

1)由于訂貨號(hào)2XV9450-1MB00程序中會(huì)占用CPU較大的裝載和工作存儲(chǔ)區(qū)，因此對(duì)于性能比較低特別是S7-300的低端CPU進(jìn)行通訊時(shí)必須考慮一定的富余量。

2)對(duì)于SIMATIC S7，參數(shù)DB_x的數(shù)據(jù)區(qū)建議使用不同的DB塊，使用同一個(gè)DB的不同地址區(qū)會(huì)造成地址編排混亂，另外參數(shù)Start_x與END_x參數(shù)不能出現(xiàn)地址疊加情況。

3)第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)區(qū)與SIMATIC S7的數(shù)據(jù)DB塊的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系可以先按照第三方的數(shù)據(jù)區(qū)域Modbus地址的偏移關(guān)系之后計(jì)算相應(yīng)的偏移量。

4)建議使用項(xiàng)目中的樣例程序，只須修改連接ID、addr，定義通訊雙方的IP地址、端口號(hào)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)等，能減少編程量，只須把樣例程序放到一個(gè)單獨(dú)的FC塊中即可，樣例程序中定義了足夠的數(shù)據(jù)區(qū)，連接成功及錯(cuò)誤次數(shù)指示等。

5)Modbus TCP每一包的數(shù)據(jù)最多只能發(fā)送125個(gè)寄存器或2000個(gè)比特位，超過該范圍必須進(jìn)行分包處理。

6)S7-300/400作為Client能與多少個(gè)Server建立通訊或者作為Server時(shí)能與多少個(gè)Client通訊取決于產(chǎn)品所支持的TCP連接數(shù)，Modbus/TCP協(xié)議并沒有對(duì)此進(jìn)行約束和限制。

5 .“ModbusTCP CP V5.0” 軟件包授權(quán)

未經(jīng)授權(quán)的Modbus TCP軟件可用于測(cè)試和學(xué)習(xí)，不允許用于商業(yè)行為；未經(jīng)授權(quán)的軟件測(cè)試時(shí)CPU的INTF指示燈紅色閃爍，并在CPU故障緩沖區(qū)生成錯(cuò)誤信息；同時(shí)，Modbus TCP功能塊報(bào)錯(cuò)，如圖30、31所示：

圖30CPU診斷緩沖區(qū)報(bào)錯(cuò)

圖31Modbus TCP功能塊報(bào)錯(cuò)A090

每個(gè)CPU都需要對(duì)功能塊MODBUSCP進(jìn)行授權(quán)。授權(quán)有兩個(gè)步驟：讀取IDENT_CODE和申請(qǐng)注冊(cè)碼REG_KEY。且在CPU中必須調(diào)用OB121。

5.1讀取IDENT_CODE

1、下載程序并將CPU切換到RUN模式；

2、打開MODBUSCP（FB108）的背景塊DB108，確認(rèn)IDENT_CODE的偏移地址為42；如圖32所示：

圖32確認(rèn)IDENT_CODE的偏移地址

3、打開變量監(jiān)視表，輸入DB108.DBB42開始的20個(gè)字節(jié)，偏移地址44開始的18個(gè)字符即為IDENT_CODE，監(jiān)控如圖33所示：

圖33確認(rèn)IDENT_CODE

4、按上圖方式，獲取IDENT_CODE和軟件包裝上的License-No，并按照章節(jié)5.2和5.3所描述步驟申請(qǐng)注冊(cè)碼。

5.2 通過撥打西門子授權(quán)服務(wù)中心申請(qǐng)注冊(cè)碼REG_KEY

授權(quán)中心聯(lián)系方式：010-64757575

通過西門子授權(quán)服務(wù)中心申請(qǐng)注冊(cè)碼時(shí)，需要您提供所購(gòu)買的軟件訂貨號(hào)、IDENT_CODE和軟件包裝上的License-No，如圖33所示。

5.3 通過網(wǎng)站申請(qǐng)注冊(cè)碼REG_KEY

1、通過西門子技術(shù)支持網(wǎng)站申請(qǐng)，打開如下網(wǎng)址，點(diǎn)擊“技術(shù)問題提交”：

https://support.automation.siemens.com/CN/llisapi.dll?func=cslib.csinfo2&aktprim=99&lang=zh

圖34技術(shù)支持網(wǎng)站

2、請(qǐng)按如下示例的步驟進(jìn)行操作（注意：由于步驟3搜索出來(lái)的參考信息無(wú)法解決授權(quán)問題，請(qǐng)直接點(diǎn)擊“繼續(xù)”進(jìn)入步驟4），如圖35~39所示。

圖35步驟1

圖36步驟2

圖37步驟4

圖38步驟5

圖39步驟6

5.4 使用注冊(cè)碼REG_KEY

1、西門子授權(quán)中心收到技術(shù)支持申請(qǐng)后，將會(huì)盡快給您回復(fù)郵件；

2、當(dāng)獲取到注冊(cè)碼后，在項(xiàng)目中打開LICENSE_DB（DB3）；

3、通過菜單“View--->Data View”將DB塊切換到數(shù)據(jù)視圖模式，將獲取的17位注冊(cè)碼填寫到“Actual value”中，如圖40所示。

圖40輸入注冊(cè)碼

4、將LICENSE_DB（DB3）下載到CPU中，CPU的INTF指示燈熄滅；并可通過查看MODBUSPN（FB102）的輸出引腳LICENSED為true且不再報(bào)A090錯(cuò)誤代碼，確認(rèn)注冊(cè)碼激活成功，如圖41所示。

圖41注冊(cè)碼激活成功

6. CP進(jìn)行Modbus TCP通訊FB輸出常見故障代碼及處理

審核編輯：湯梓紅