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上海麗丞工業自動化設備有限公司
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STEP 7 V13 SP1 軟件版本中的 Modbus TCP 庫指令目前最新的版本已升至V4.0，該版本的使用需要具備以下兩個條件：
1. 軟件版本： STEP 7 V13 SP1及其以上
2. 固件版本： S7-1200 CPU 的固件版本V4.1
圖1. Modbus TCP V4.0 版本指令塊
下面以兩臺S7-1200之間進行 Modbus TCP 通信為例，詳細闡述客戶端與服務器側如何編程及通信的過程。表格列出了具體的實驗環境：
| 操作系統 |
WIN7 SP1 專業版 64位 |
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編程軟件 |
STEP 7 Professional V13 SP1 Update 5 |
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系統硬件 |
1.CPU1215C 6ES7 215-1AG40-0XB0 V4.1
2.CPU1212C 6ES7 212-1AE40-0XB0 V4.1
3.CSM 1277 6GK7 277-1aa10-0aa0
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表1. Modbus TCP 通信的實驗環境
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CPU類型
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IP地址
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端口號
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硬件標識符
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客戶端
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CPU 1212C
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192.168.0.6
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0
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64
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服務器
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CPU 1215C
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192.168.0.4
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502
|
64
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表2. Modbus TCP 通信雙方的基本配置
硬件標識符是在“設備組態”中，雙擊 PROFINET 接口，然后在“屬性”中的“硬件標識符”中查看。
圖2. S7-1200設備的PROFINET接口硬件標識符
S7-1200 客戶端側需要調用MB_CLIENT指令塊，該指令塊主要完成客戶機和服務器的TCP連接、發送命令消息、接收響應以及控制服務器斷開的工作任務。
1. 將MB_CLIENT 指令塊在“ 程序塊 -> OB1 ”中的程序段里調用，調用時會自動生成背景DB ，點擊確定即可。
圖3. Modbus TCP 客戶端側指令塊
該功能塊各個引腳定義如下：
| REQ | 與服務器之間的通信請求，上升沿有效。 |
| DISCONNECT |
通過該參數，可以控制與 Modbus TCP服務器建立和終止連接。 0（默認）：建立連接；1：斷開連接。 |
| MB_MODE |
選擇 Modbus 請求模式（讀取、寫入或診斷）。0：讀；1：寫。 |
| MB_DATA_ADDR |
由“MB_CLIENT”指令所訪問數據的起始地址。 |
| MB_DATA_LEN | 數據長度： 數據訪問的位或字的個數。 |
| MB_DATA_PTR | 指向 Modbus 數據寄存器的指針。 |
| CONNECT |
指向連接描述結構的指針。TCON_IP_v4（S7-1200） |
| DONE | 最后一個作業成功完成，立即將輸出參數 DONE 置位為“1”。 |
| BUSY | 作業狀態位：0：無正在處理的“MB_CLIENT”作業；1：“MB_CLIENT”作業正在處理。 |
| ERROR | 錯誤位：0：無錯誤；1：出現錯誤，錯誤原因查看STATUS。 |
| STATUS |
指令的詳細狀態信息。 |
表4. MB_CLIENT 各引腳定義說明
2. CONNECT 引腳的指針類型
第一步，先創建一個新的全局數據塊 DB2：
圖4. 創建全局數據塊
第二步，雙擊打開新生成的DB塊，定義變量名稱為“aa"，數據類型為“TCON_IP_v4”（可以將 TCON_IP_v4 拷貝到該對話框中），然后點擊“回車”按鍵。該數據類型結構創建完畢。如圖5所示：
圖5. 創建 MB_CLIENT 中的TCP連接結構的數據類型
各個引腳定義說明如下：
| InterfaceId | 硬件標識符。 |
| ID |
連接ID，取值范圍1~4095 |
| Connection Type | 連接類型。TCP連接默認為：16#0B |
| ActiveEstablished | 建立連接。主動為1（客戶端），被動為0（服務器）。 |
| ADDR | 服務器側的IP地址 |
| RemotePort | 遠程端口號 |
| LocalPort | 本地端口號 |
表4. TCON_IP_v4 數據結構的引腳定義
本文遠程服務器的IP地址為192.168.0.4，遠程端口號設為502。所以客戶端側該數據結構的各項值為：
圖6. MB_CLIENT 側 CONNECT 引腳數據定義
注意： CONNECT引腳的填寫需要用符號尋址的方式。
3. 創建 MB_DATA_PTR 數據緩沖區
第一步，創建一個全局數據塊 DB3，創建方法可以參考上面的圖3，數據塊的名稱如圖7所示：
圖7. 生成的兩個DB塊名稱
第二步，建議一個數組的數據類型，以便通信中存放數據，請參考圖8所示：
圖8. MB_DATA_PTR 數據緩沖區結構
注意： MB_DATA_PTR指定的數據緩沖區可以為DB塊或M存儲區地址中。DB塊可以為優化的數據塊，也可以為標準的數據塊結構。若為優化的數據塊結構，編程時需要以符號尋址的方式填寫該引腳；若為標準的數據塊結構（可以右鍵單擊DB塊，“屬性”中將“優化的塊訪問”前面的勾去掉，如下圖9所示），需要以絕對地址的方式填寫該引腳。本文以標準的數據塊（默認）為例進行編程。
圖9. 修改 DB 塊屬性為標準的塊結構
4. 客戶端側完成指令塊編程
調用 MB_CLIENT 指令塊，實現從 Modbus TCP 通信服務器中讀取2個保持寄存器的值，如圖10所示：
圖10. MB_CLIENT 指令塊編程
5. 將整個項目下載到S7-1200
待Modbus TCP 服務器側準備就緒，給MB_CLIENT指令塊的REQ引腳一個上升沿，將讀取到的數據放入 MB_DATA_PTR引腳指定的DB 塊中。具體的實驗結果可以查看S7-1200 服務器側編程。
MB_CLIENT 指令的背景數據塊中的 "MB_Unit_ID" 有什么功能？
S7-1200 CPU 作為 Modbus TCP 客戶端與 Modbus TCP 服務器通信，當嘗試訪問比 Modbus TCP 服務器更低端的串行子網中的設備，會有報錯 "無法建立連接"。
這種情況下， Modbus TCP 服務器作為 Modbus RTU 協議中的網關，"MB_Unit_ID" 參數相當于 Modbus RTU 協議中的從站地址。
Modbus TCP 客戶端直接向 Modbus TCP 服務器發送請求，Modbus TCP 服務器通過識別 "MB_UNIT_ID" 參數，將請求轉發到從站設備。
在 S7-1200 項目中，選擇系統塊，雙擊打開 MB_CLIENT 指令的背景數據塊“MB_CLIENT_DB”, 在靜態變量Static下可以找到 MB_Unit_ID (默認起始值16#FF，等于十進制 255)。如下圖 11 所示：
圖 11. MB_Unit_ID
例如，當 S7-1200 做客戶端與電腦上的 Modbus TCP 調試軟件 Modsim 通信時，會遇到如上“無法建立連接”的問題。
這時，修改調試軟件 Modsim 中Device Id 為255，使之等于 MB_Unit_ID 的值，即可建立聯系。如下圖 12 所示：
圖 12. Device Id
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