【干货】西门子S7-1200 Modbus RTU通信及V3版指令功能~

部分：S7-1200 Modbus RTU通信

（一）概述

（二）Modbus RTU指令版本与限制

（1）博途中的 S7-1200 Modbus RTU 指令

• 早期版本的 Modbus RTU 指令（图1. 中 MODBUS (V2.2)）仅可通过 CM1241 通信模块或 CB1241 通信板进行 Modbus RTU 通信。
• 新版本的 Modbus RTU 指令（图1. 中 MODBUS(RTU) V3.0）扩展了 Modbus RTU 的功能，该指令除了支持 CM1241 通信模块、CB1241 通信板，还支持 PROFINET 或 PROFIBUS 分布式 I/O 机架上的 PTP 通信模块实现 Modbus RTU 通信。
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图1. 两个版本 Modbus RTU 指令

（三）常见问题

图2. CM1241 配置停止位参数

Modbus_Commload 指令的背景 DB 里 Static 修改 STOP_BITS停止位数值为 2（默认值=1）

图3. 修改 Modbus RTU 通信停止位

第二部分：V3版指令功能

（一）Modbus RTU指令概述

博途V13 SP1版本软件中提供了2个版本的Modbus RTU指令：

图1. 两个版本Modbus RTU指令

图2. 新版本 Modbus RTU指令所支持的PTP模块

（二）Modbus RTU指令实例环境介绍

新版本Modbus RTU指令中包含Modbus RTU 主站指令和从站指令。本文以 CPU1217C+CM1241 RS422/485+ET200SP CM PTP 模块为例，介绍新版本 Modbus RTU 指令主从通信的编程步骤。其中CPU 机架CM1241 RS422/485作为Modbus RTU从站，分布式机架ET200SP 中 CMPTP 模块作为Modbus RTU主站。

1、网络结构图如下：

图3. Modubus RTU 网络通信结构图

2、本项目中使用到的硬件和软件如下:

（1）硬件：
① CPU1217C (订货号：6ES7 217-1AG40-0XB0)，固件版本V4.1.3
② CM1241 RS422/485模块 (订货号：6ES7 241-1CH32-0XB0)，固件版本V2.1
③ 24V 电源PS307（订货号：6ES7307-1KA02-0AA0）
④ ET200 SP IM155-6PN HF（订货号：6ES7155-6AU00-0CN0）
⑤ CM PTP模块（订货号：6ES7137-6AA00-0BA0）

（2）软件：
① 博途SP1 UP 9

（三）实例之设备组态

1、组态CM1241 RS422/485模块

（1）打开设备视图，添加S7-1200CPU，并在硬件目录里找到“通信模块”→“点到点”→“CM1241(RS422/485)”，拖拽此模块至CPU左侧即可，如下图4所示：

图4. 添加 CM 1241 RS422/485模块

注意：固件版本>=V2.1 的CM 1241 RS422/485模块，才支持新版本Modbus RTU指令。

（2）接下来，在“设备视图”中用鼠标选中CM1241(RS422/485)模块，在“属性”→“端口组态”中配置此模块硬件接口参数，本例以传输率=9.6Kbps，奇偶校验=无奇偶校验，数据位=8位字符，停止位=1为例。如CM 1241 端口组态设置如下图5所示：

图5. CM1241 RS422/485 模块端口组态

（3）后在“硬件标识符”里确认一下硬件标识符为269（该参数在程序编程中会被使用），如下图6所示：

图6 硬件标识符

（4）另外，S7-1200 还提供了系统和时钟存储器功能，为了便于后续指令，建议使能该功能。在CPU “属性”→“常规”→“系统和时钟存储器”使能系统和时钟存储器功能，如图7所示。

图7. 系统和时钟存储器功能

2、组态ET200 SP CM PtP 模块

（1）插入一个ET200SP分布式站点，打开网络视图并拖入一个ET200SP站点，并将其分配给相应的IO 控制器（本例CPU1217C 为 IO 控制器），如图8所示：

图8. 插入ET200SP站点

（2）组态ET200SP 站点，在ET200SP的"设备视图"环境下，为ET200SP 站点添加信号、通信模块和服务器模块，在本例中只添加了CM PTP模块和服务器模块。在ET200SP"设备视图"中用鼠标选中CM PTP，在“属性”→“常规”→“接口”→“操作模式”中配置此模块硬件接口参数，本例设定“指定工作模式"："半双工（RS485）2线制操作"；"接收线路的初始状态"："无"。如下图9所示：

图9. CM PTP 操作模式

注意：ET200SP站点中，服务器模块是必须组态的。服务器模块随接口模块一起采购，无需单独购买。ET200SP接口模块需要为其分配IP地址和Device Name， 有关ET200 SP 分布式IO 组态详细步骤，请参考《ET200 SP 使用快速入门》，本例不再描述Profinet IO通信的相关设置与步骤。《ET200 SP 使用快速入门》下载链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/78304711

（3）接下来，在“属性”→“常规”→“接口”→“端口组态”中配置此模块端口组态参数，本例设定"协议"："Freeport/Modbus"；"端口参数"设置：传输率=9.6Kbps，奇偶校验=无奇偶校验，数据位=8位字符，停止位=1为例。端口组态设置如下图10所示：

图10. CM PTP 端口组态

（4）后需要在“硬件标识符”里确认一下CM PTP 模块硬件标识符，该参数在程序编程中会被使用。

（四）实例之软件编程

1、Modbus RTU 主站编程

Modbus RTU主站编程需要调用Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Master 指令，其中Modbus_Comm_Load 指令通过 Modbus RTU 协议对通信模块进行组态，Modbus_Master 指令可通过由 Modbus_Comm_Load 指令组态的端口作为 Modbus 主站进行通信， Modbus_Comm_Load 指令的 MB_DB 参数必须连接到 Modbus_Master 指令的（静态）MB_DB 参数。本例中分布式机架ET200SP 中 CM PTP 模块作为Modbus RTU主站，其相关编程步骤如下：

（1）OB1 中插入一个FC函数，并在函数中拖入Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Master 指令。如图11所示：

图11. 拖入Modbus RTU 主站指令

Modbus_Comm_Load指令各参数意义如下表1所示：

表1 MB_COMM_LOAD指令参数意义

Modbus_Master指令各参数意义如下表2所示：

表2 Modbus_Master指令参数意义

• 0 = 全双工 (RS232)
• 1 = 全双工 (RS422) 四线制模式（点对点）
• 2 = 全全双工 (RS 422) 四线制模式（多点主站，CM PtP (ET 200SP)）
• 3 = 全全双工 (RS 422) 四线制模式（多点从站，CM PtP (ET 200SP)）
• 4 = 半双工 (RS485) 二线制模式

图12. Modbus_Comm_Load背景数据块静态变量“MODE”修改为

③Modbus_Master指令的“DATA_PTR”参数用于指向要进行数据写入或数据读取的数据区域地址，该数据区域支持优化访问的数据块或者非优化（标准的）数据块，建议采用非优化访问的数据块。
本例中使用的数据区为非优化访问的数据块，在数据块的属性中取消“优化的块访问”即可将数据块修改为非优化访问的数据块（鼠标右键数据块，选择“属性”，取消“优化的块访问”），如图13所示：

图13. 设置数据块为非优化访问

当Modbus_Master指令的“DATA_PTR”指向非优化访问的数据块时，该输入参数需要使用指针方式填写如P#DB3.DBX0.0 WORD 5 方式填写。
④当Modbus RTU网络中存在多个modbus RTU从站或一个modbus RTU从站同时需要读操作和写操作，则需要调用多个Modbus_Master指令，Modbus_Master指令之间需要采用轮询方式调用。
下图14. 用于描述两个Modbus_Master指令轮询调用的方式。

图14.Modbus_Master轮询调用方式

（2）插入"Pull or plug of modules" 中断OB83

本例中Modbus RTU主站模块安装在分布式IO站点上，因此程序中需要考虑分布式IO站点故障、CM PTP 模块插拔模块等故障。分布式IO站点中插出、拔入模块时，操作系统都会调用一次OB83。通过OB83接口区的输入变量“16#Event_Class”判断故障的模块和类型：事件类型16#39表示模块被拔出，事件类型16#38表示模块被插入。CM PTP 模块被重新插入的时候，需要在中断OB83中调用Modbus_Comm_Load 指令对通信模块进行重新组态，如图15所示。

图15. OB83中再次调用Modbus_Comm_Load 指令

注意：
①OB83 中调用Modbus_Comm_Load指令的背景数据块需要与OB1中调用的Modbus_Comm_Load指令的背景数据块相同。
②CM PTP模块的硬件标识符也可以在"PLC变量"--->"系统常数"中查询，如图16所示：

图16. 系统常量

（3）插入"Rack or Station failure" 中断OB86

分布式IO站点故障和恢复时，操作系统都会调用一次OB86。通过OB86接口区的输入变量“16#Event_Class”判断故障的模块和类型：事件类型16#39表示站点故障，事件类型16#38表示站点恢复。CM PTP 模块所在的IO站点恢复时，需要在中断OB86中调用Modbus_Comm_Load 指令对通信模块进行重新组态，如图17所示：

图17. OB86中调用Modbus_Comm_Load 指令

注意：
①OB86 中调用Modbus_Comm_Load指令的背景数据块需要与OB1中调用的Modbus_Comm_Load指令的背景数据块相同。
②分布式IO 站点的硬件标识符也可以在"PLC变量"--->"系统常数"中查询。

2、Modbus RTU 从站编程

Modbus RTU从站编程需要调用Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Slave 指令，其中Modbus_Comm_Load 指令通过 Modbus RTU 协议对通信模块进行组态，Modbus_Slave 指令可通过由 Modbus_Comm_Load 指令组态的端口作为 Modbus 从站进行通信， Modbus_Comm_Load 指令的 MB_DB 参数必须连接到 Modbus_Slaver 指令的（静态）MB_DB 参数。本例中CPU 机架CM1241 RS422/485作为Modbus RTU从站，其相关编程步骤如下：

（1）OB1 中插入一个FC函数，并在函数中拖入Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Slave 指令。如图18所示：

图18. 拖入Modbus RTU 从站指令

Modbus_Slave指令各参数意义如下表3所示：

表3 Modbus_Slave指令参数意义

（五）常见问题

a. S7-1200 CPU 的固件版本不能低于V4.1；
b. CM1241通信模块或CB1241通信板的固件不能低于V2.1。