S7-1200 Modbus TCP客户端

时间：2021-10-19

作者：上海腾希电气技术有限公司

S7-1200 Modbus TCP 通信指令块

STEP 7 V13 SP1 软件版本中的 Modbus TCP 库指令目前较新的版本已升至V4.0，该版本的使用需要具备以下两个条件：

1. 软件版本： STEP 7 V13 SP1及其以上

2. 固件版本： S7-1200 CPU 的固件版本V4.1及其以上

图1. Modbus TCP V4.0 版本指令块

S7-1200 Modbus TCP 实验环境

下面以两台S7-1200之间进行 Modbus TCP 通信为例，详细阐述客户端与服务器侧如何编程及通信的过程。表格列出了具体的实验环境：

操作系统	WIN7 SP1 专业版 64位
编程软件	STEP 7 Professional V13 SP1 Update 5
系统硬件	1.CPU1215C 6ES7215-1AG40-0XB0 V4.1 2.CPU1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 V4.1 3.CSM1277 6GK7277-1aa10-0aa0

表1. Modbus TCP 通信的实验环境

	CPU类型	IP地址	端口号	硬件标识符
客户端	CPU 1212C	192.168.0.6	0	64
服务器	CPU 1215C	192.168.0.4	502	64

表2. Modbus TCP 通信双方的基本配置

硬件标识符是在“设备组态”中，双击 PROFINET 接口，然后在“属性”中的“硬件标识符”中查看。

图2. S7-1200设备的PROFINET接口硬件标识符

S7-1200 Modbus TCP 客户端编程

S7-1200 客户端侧需要调用MB_CLIENT指令块，该指令块主要完成客户机和服务器的TCP连接、发送命令消息、接收响应以及控制服务器断开的工作任务。

1. 将MB_CLIENT 指令块在“ 程序块 -> OB1 ”中的程序段里调用，调用时会自动生成背景DB ，点击确定即可。

图3. Modbus TCP 客户端侧指令块

该功能块各个引脚定义如下：

REQ	与服务器之间的通信请求，上升沿有效。
DISCONNECT	通过该参数，可以控制与 Modbus TCP服务器建立和终止连接。 0（默认）：建立连接；1：断开连接。
MB_MODE	选择 Modbus 请求模式（读取、写入或诊断）。0：读；1：写。
MB_DATA_ADDR	由“MB_CLIENT”指令所访问数据的起始地址。
MB_DATA_LEN	数据长度：数据访问的位或字的个数。
MB_DATA_PTR	指向 Modbus 数据寄存器的指针。
CONNECT	指向连接描述结构的指针。TCON_IP_v4（S7-1200）
DONE	最后一个作业成功完成，立即将输出参数 DONE 置位为“1”。
BUSY	作业状态位：0：无正在处理的“MB_CLIENT”作业；1：“MB_CLIENT”作业正在处理。
ERROR	错误位：0：无错误；1：出现错误，错误原因查看STATUS。
STATUS	指令的详细状态信息。

表4. MB_CLIENT 各引脚定义说明

2. CONNECT 引脚的指针类型

第一步，先创建一个新的全局数据块 DB2：

图4. 创建全局数据块

第二步，双击打开新生成的DB块，定义变量名称为“aa"，数据类型为“TCON_IP_v4”（可以将 TCON_IP_v4 拷贝到该对话框中），然后点击“回车”按键。该数据类型结构创建完毕。如图5所示：

图5. 创建 MB_CLIENT 中的TCP连接结构的数据类型

各个引脚定义说明如下：

InterfaceId	硬件标识符。
ID	连接ID，取值范围1~4095
Connection Type	连接类型。TCP连接默认为：16#0B
ActiveEstablished	建立连接。主动为1（客户端），被动为0（服务器）。
ADDR	服务器侧的IP地址
RemotePort	远程端口号
LocalPort	本地端口号

表4. TCON_IP_v4 数据结构的引脚定义

本文远程服务器的IP地址为192.168.0.4，远程端口号设为502。所以客户端侧该数据结构的各项值为：

图6. MB_CLIENT 侧 CONNECT 引脚数据定义

注意： CONNECT引脚的填写需要用符号寻址的方式。

3. 创建 MB_DATA_PTR 数据缓冲区

第一步，创建一个全局数据块 DB3，创建方法可以参考上面的图3，数据块的名称如图7所示：

图7. 生成的两个DB块名称

第二步，建议一个数组的数据类型，以便通信中存放数据，请参考图8所示：

图8. MB_DATA_PTR 数据缓冲区结构

注意： MB_DATA_PTR*的数据缓冲区可以为DB块或M存储区地址中。DB块可以为优化的数据块，也可以为标准的数据块结构。若为优化的数据块结构，编程时需要以符号寻址的方式填写该引脚；若为标准的数据块结构（可以右键单击DB块，“属性”中将“优化的块访问”前面的勾去掉，如下图9所示），需要以**地址的方式填写该引脚。本文以标准的数据块（默认）为例进行编程。

图9. 修改 DB 块属性为标准的块结构

4. 客户端侧完成指令块编程

调用 MB_CLIENT 指令块，实现从 Modbus TCP 通信服务器中读取2个保持寄存器的值，如图10所示：

图10. MB_CLIENT 指令块编程

5. 将整个项目下载到S7-1200

待Modbus TCP 服务器侧准备就绪，给MB_CLIENT指令块的REQ引脚一个上升沿，将读取到的数据放入 MB_DATA_PTR引脚*的DB 块中。具体的实验结果可以查看S7-1200 服务器侧编程。

常见问题

MB_CLIENT 指令的背景数据块中的 "MB_Unit_ID" 有什么功能？

S7-1200 CPU 作为 Modbus TCP 客户端与 Modbus TCP 服务器通信，当尝试访问比 Modbus TCP 服务器更低端的串行子网中的设备，会有报错 "无法建立连接"。

这种情况下， Modbus TCP 服务器作为 Modbus RTU 协议中的网关，"MB_Unit_ID" 参数相当于 Modbus RTU 协议中的从站地址。

Modbus TCP 客户端直接向 Modbus TCP 服务器发送请求，Modbus TCP 服务器通过识别 "MB_UNIT_ID" 参数，将请求转发到从站设备。

在 S7-1200 项目中，选择系统块，双击打开 MB_CLIENT 指令的背景数据块“MB_CLIENT_DB”, 在静态变量Static下可以找到 MB_Unit_ID (默认起始值16#FF，等于十进制 255)。如下图 11 所示：

图 11. MB_Unit_ID

例如，当 S7-1200 做客户端与电脑上的 Modbus TCP 调试软件 Modsim 通信时，会遇到如上“无法建立连接”的问题。

这时，修改调试软件 Modsim 中Device Id 为255，使之等于 MB_Unit_ID 的值，即可建立联系。如下图 12 所示：

图 12. Device Id

注意：如果 Modbus TCP 服务器无法更改 Device Id 的值, 则修改S7-1200 项目中MB_Unit_ID数值，使双方的参数一致。

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