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对广
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1 常问问题 10/2014 基于 S7-300,400 以太网通讯模块 CP343-1&CP443-1 Modbus TCP 通讯快速入门 ( 更新版本 V4.3) 关键字 :CP343-1,CP443-1,Modbus TCP,MobusTCP CP V4.3 软件包

2 目录 1 Modbus TCP 通讯概述通讯所使用的以太网参考模型 Modbus TCP 数据帧 Modbus TCP 使用的通讯资源端口号 Modbus TCP 使用的功能代码 Modbus TCP 通讯应用举例 SIMATIC S7-300/400 系统 Modbus/TCP 通讯概述 S7-300/400 系统 Modbus/TCP 通讯产品概述 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包使用概述 ModbusTCP CP V4.3 块库使用说明 ModbusTCP CP V4.3 选项包硬件和软件需求 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包与 step7 集成概况配置 S7-400 单站系统通过 CP443-1 作为 Server 进行 Modbus TCP 通讯例子中使用的硬件设备及软件 S7-400 系统及 Modscan32 软件组态通讯测试配置 S7-400 单站系统作为 Client 进行 Modbus TCP 通讯例子中使用的硬件设备及软件 S7-400 单站系统与 ModSim32 软件组态通讯测试 ModbusTCP CP V4.3 选项包通讯使用总结及相关注意事项 ModbusTCP CP V4.3 软件包授权读取 IDENT_CODE 通过拨打西门子授权服务中心申请注册码 REG_KEY 通过网站申请注册码 REG_KEY 使用注册码 REG_KEY 附表一 CP 进行 Modbus TCP 通讯 FB 输出常见故障代码及处理

3 1 Modbus TCP 通讯概述 MODBUS/TCP 是简单的中立厂商的用于管理和控制自动化设备的 MODBUS 系列通讯协议的派生产品, 显而易见, 它覆盖了使用 TCP/IP 协议的 Intranet 和 Internet 环境中 MODBUS 报文的用途协议的最通用用途是为诸如 PLC s,i/o 模块, 以及连接其它简单域总线或 I/O 模块的网关服务的 MODBUS/TCP 使 MODBUS_RTU 协议运行于以太网,MODBUS TCP 使用 TCP/IP 和以太网在站点间传送 MODBUS 报文,MODBUS TCP 结合了以太网物理网络和网络标准 TCP/IP 以及以 MODBUS 作为应用协议标准的数据表示方法 MODBUS TCP 通信报文被封装于以太网 TCP/IP 数据包中与传统的串口方式,MODBUS TCP 插入一个标准的 MODBUS 报文到 TCP 报文中, 不再带有数据校验和地址 1.1 通讯所使用的以太网参考模型 Modbus TCP 传输过程中使用了 TCP/IP 以太网参考模型的 5 层 : 第一层 : 物理层, 提供设备物理接口, 与市售介质 / 网络适配器相兼容第二层 : 数据链路层, 格式化信号到源 / 目硬件址数据帧第三层 : 网络层, 实现带有 32 位 IP 址 IP 报文包第四层 : 传输层, 实现可靠性连接传输查错重发端口服务传输调度第五层 : 应用层,Modbus 协议报文 1.2 Modbus TCP 数据帧 Modbus 数据在 TCP/IP 以太网上传输, 支持 Ethernet II 和两种帧格式,Modbus TCP 数据帧包含报文头功能代码和数据 3 部分,MBAP 报文头 (MBAP Modbus Application Protocol Modbus 应用协议 ) 分 4 个域, 共 7 个字节, 如图 1 所示 : 3

4 图 1: MODBUS TCP 报文由于使用以太网 TCP/IP 数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性,MODBUS TCP 报文中不再带有数据校验 CHECKSUM, 原有报文中的 ADDRESS 也被 UNIT ID 替代而加在 MODBUS 应用协议报文头中 1.3 Modbus TCP 使用的通讯资源端口号在 Modbus 服务器中按缺省协议使用 Port 502 通信端口, 在 Modbus 客户器程序中设置任意通信端口, 为避免与其他通讯协议的冲突一般建议 2000 开始可以使用 1.4 Modbus TCP 使用的功能代码按照使用的通途区分, 共有 3 种类型分别为 : 1) 公共功能代码 : 已定义好功能码, 保证其唯一性, 由 Modbus.org 认可 ; 2) 用户自定义功能代码有两组, 分别为 65~72 和 100~110, 无需认可, 但不保证代码使用唯一性, 如变为公共代码, 需交 RFC 认可 ; 3) 保留功能代码, 由某些公司使用某些传统设备代码, 不可作为公共用途按照应用深浅, 可分为 3 个类别 : 1) 类别 0, 客户机 / 服务器最小可用子集 : 读多个保持寄存器 (fc.3); 写多个保持寄存器 (fc.16) 2) 类别 1, 可实现基本互易操作常用代码 : 读线圈 (fc.1); 读开关量输入 (fc.2); 读输入寄存器 (fc.4); 写线圈 (fc.5); 写单一寄存器 (fc.6) 3) 类别 2, 用于人机界面监控系统例行操作和数据传送功能 : 强制多个线圈 (fc.15); 读通用寄存器 (fc.20); 写通用寄存器 (fc.21); 屏蔽写寄存器 (fc.22); 读写寄存器 (fc.23) 4

5 1.5 Modbus TCP 通讯应用举例在读寄存器的过程中, 以 Modbus TCP 请求报文为例, 具体的数据传输过程如下 : 1) Modbus TCP 客户端实况, 用 Connect() 命令建立目标设备 TCP 502 端口连接数据通信过程 ; 2) 准备 Modbus 报文, 包括 7 个字节 MBAP 内请求 ; 3) 使用 send() 命令发送 ; 4) 同一连接等待应答 ; 5) 同 recv() 读报文, 完成一次数据交换过程 ; 6) 当通信任务结束时, 关闭 TCP 连接, 使服务器可以为其他服务 5

6 2 SIMATIC S7-300/400 系统 Modbus/TCP 通讯概述 2.1 S7-300/400 系统 Modbus/TCP 通讯产品概述通过 SIMATIC S7 和第三方设备的建立 MODBUS/TCP 通信时按照产品使用分单站和冗余系统, 分为通过以太网通讯模块 CP 和 CPU 的集成 PN 口两种情况 1) 通过以太网通讯模块 CP343-1 或 CP443-1: 在 S7 控制器通过外部 CP343-1 或 CP443-1 和第三方设备间建立 Modbus/TCP 连接时需要软件选项包 "ModbusTCP CP", 订货号为 2XV9450-1MB00, 单授权 ( 仅对一个 CPU 有效 ), 最新的版本为 V4.3, 支持功能代码和 16, 功能块库及订货号如下图 2 所示 : 图 2: 软件包 ModbusTCP CP V4.3 2) 通过 CPU 集成的 PN 接口 : 在 S7 控制器通过 CPU 集成 PN 接口和第三方设备间建立 Modbus/TCP 连接时需要产品软件选项包 "ModbusTCP PN ", 订货号为 2XV9450-1MB02, 最新版本 V2.6, 单授权 ( 仅对一个 CPU 有效 ), 支持功能代码和 16, 对 S7-300 和 S7-400 集成 PN 接口的 CPU 都适用, 功能块库及订货号如下图 3 所示 : 图 3: 软件包 ModbusTCP PN-CPU V2.6 3) 通过 S7-400H 冗余系统的 CP443-1 接口 : 通过 S7-400H 冗余系统的 CP443-1 建立第三方设备的 MODBUS/TCP 通信时需要产品软件选项包 "Modbus/TCP Redundant ", 订货号为 2XV9450-1MB11, 最新版本 V2.1, 可用于 6

7 S7-400H 或者 S7-400 单 CPU 带两个 CP443-1, 支持功能代码和 16, 功能块库及订货号如下图 4 所示 : 图 4: 软件包 Modbus/TCP Redundant 4) 通过 S7-400H 集成的 PN 接口 : 通过 S7-400H 集成的 PN 接口建立第三方设备的 MODBUS/TCP 通信时需要产品软件选项包 "Modbus/TCP PN CPU Redundant", 订货号为 6AV MB10-0AX0, 最新版本 V1.0, 可用于 S7-400H 或者 S7-400 单 CPU, 支持功能代码和 16, 功能块库及订货号如下图 5 所示 : 图 5: 软件包 Modbus/TCP PN CPU Redundant 2.2 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包使用概述 ModbusTCP CP V4.3 块库使用说明 1) 该功能块库可以用于 S7-300 单站通过 CP343-1 或 S7-400 单站通过 CP443-1 进行 ModbusTCP 通讯 7

8 2) 由于需要在 SIMATIC 站与其他通讯伙伴之间建立 TCP 连接用于 Modbus 通讯, 因此需要调用 SIMATIC S7 标准功能块, 对于 S7-300/400 的 CP 来说, 需要调用 FC5(AG_SEND),FC6(AG_RECV) 功能块 3) 对于主要功能块 FB 和 108 来说, 包含了 V1.x 和 V2.x, 它们管脚参数并没有更改, 只是在 V2.x 中增加了 FC10 AG_CNTRL 功能块用于管理 TCP 连接, 是否支持功能块与 CP 的型号和固件版本有关, 如下图 6 所示 : 图 6: 功能块 V1.x 和 V2.x 版本区别 ModbusTCP CP V4.3 选项包硬件和软件需求所支持硬件和软件需求如下图 7 和图 8 所示 : 8

9 图 7: ModbusTCP CP V4.3 软件包硬件需求更多支持硬件信息请查看如下连接 : s7_open_modbus_tcp/pages/default_tab.aspx?tabcardname=technical%20data 图 8: ModbusTCP CP V4.3 软件包软件需求 9

10 2.3 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包与 step7 集成概况下面章节将介绍如何使用软件选项包 ModbusTCP CP V4.3 " 的功能块库配置 S7-300/400 单站系统通过 CP343-1/CP443-1 与第三方模拟软件进行 Modbus/TCP 进行通讯的详细步骤, 实际上当将软件选项包安装完集成到 Step7 时, 可以在 Step7 安装文件的相应目录中找到块库例程英文手册, 另外还可找到用 CFC 语言编程的功能快库, 供读者选用, 如下图 9~11 所示, 在实际的项目调试过程中由于例子程序的各项功能比较完善, 因此可以直接使用例子程序根据项目的实际情况修改相应的参数即可, 可以节省大量的参数设置时间, 以下主要描述了使用软件选项包 ModbusTCP CP V4.3 " 配置 S7-300/400 站的详细配置和编程步骤图 9: 块库例程英文手册和软件注册的文件夹位置图 10: 例程 ( 注 : 当找不到例程时可以通过 Browse.. 按钮来进行查找 ) 10

11 图 11: 功能块库 ( 注 : 当找不到块库时可以通过 Browse.. 按钮来进行查找 ) 11

12 3 配置 S7-400 单站系统通过 CP443-1 作为 Server 进行 Modbus TCP 通讯下面以 S7-400 单站系统及 Modscan32 软件为例, 详细介绍如何将 S7-400 单站系统通过 CP443-1 配置为 Server,Modscan32 为 Client 进行 Modbus TCP 通讯, 在本例中讲使用带 FC10 AG_CNTRL 版本的功能块, 下图 12 为服务器功能块库的程序结构及各功能块完成的功能 : MODBUSCP : 主功能块, 完成 CP 的 Modbus TCP 通讯功能 MB_CPCLI :CP 的 Modbus TCP 客户机程序功能块 AG_LSEND : 数据发送 AG_LRECV : 数据接收 MB_CPSRV :CP 的 Modbus TCP 服务器程序功能块 AG_CNTRL :TCP 连接管理功能块图 12: 服务器功能块库程序结构注 :Modscan32 软件可以从网上免费下载得到, 本例中使用的版本为 V7.0 版, 由于各版本的功能不尽相同, 因此需要注意版本问题 3.1 例子中使用的硬件设备及软件本例中所用的硬件设备如下表 : 12

13 名称数量订货号 S7-400 电源模块 PS A 1 6ES7407-0KA01-0AA0 S7-400 CPU414-3PN/DP 1 6ES7414-3EM05-0AB0(V5.2) S7-400 CP GK7443-1EX41-0XE0(V1.0) S7-400 机架 1 6ES7400-1JA00-0AA0 网线若干笔记本电脑 1 所用到软件如下表 : 表 1: 服务器硬件清单名称订货号 STEP7 V5.5 组态编程软件英文版 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包 2XV9450-1MB00 Modscan32 V7.0 表 2: 服务器软件清单 3.2 S7-400 系统及 Modscan32 软件组态打开 Step7 软件, 新建一个工程项目文件, 命名为 M_TCP_CP_V43(Server), 在项目下插入一个 S7-400 站, 如下图 13 所示 : 13

14 图 13: 新建 S7-400 Station 双击插入的 SIMATIC 400 Station 的 Hardware, 打开硬件组态, 在硬件组态界面下分别插入机架, 电源 PS407 CPU414-3PN/DP CP443-1, 本例中将 CP 的 IP 地址设为 , 如下图 14 所示 : 14

15 图 14: 硬件组态并设置 CP443-1 的 IP 地址打开 Netpro 网络组态, 选中 CPU414-3PN/DP, 插入一个新连接, 连接伙伴为 Unspecified, 连接类型为 TCP Connection, 如下图 15 所示 : 15

400(Server) 中的程序 (System data 不需要拷贝 ) 拷贝到该项目中并下载 ( 注意 :OB100 中调用的 FB108 的 id 和 laddr 需根据组态确认 ) 对于通讯伙伴 Remote 的 IP

16 图 15: 网络组态 - 新建 TCP connection 打开连接属性对话框中的 General Information, 由于 CP443-1 做 Server 被动连接, 因此不勾选 Active connection estabishment 选项,ID 保持缺省即可, 在 Address 栏中同样由于 CP443-1 做 Server, 因此填入连接的 Port 号设置为 502, 组态完成后, 编译保存, 将例程站点 SIMATIC 400(Server) 中的程序 (System data 不需要拷贝 ) 拷贝到该项目中并下载 ( 注意 :OB100 中调用的 FB108 的 id 和 laddr 需根据组态确认 ) 对于通讯伙伴 Remote 的 IP 地址可以不填, 即允许任意 IP 地址的客户端发起连接, 如下图 16 所示 : 图 16:S7-400 为服务器的 TCP connection 参数设置对于服务器和客户端的端口号 ( 下述中以 Port 代替 ) 的选择需要注意以下几点 : 16

17 1) 一般情况下服务器端的 Port 号 modbus TCP 规范缺省为 502, 客户端的 Port 号设置为客户端允许的号即可, 另外各厂商产品也有一些限制, 对于 SIMATIC 产品一般从 2000 之后开始 2) 对于一个系统来说, 当创建多个 TCP 连接时, 要保证 IP 地址和 Port 号不重合, 即同一个 IP 地址下创建多个 TCP 连接时 Port 号必须不同, 而不同的系统因 IP 地址不同可以使用相同的 Port 号, 例如本例中如果需要创建多个 TCP 连接作为 Server 时因只有一个 IP, 因此 Port 号必须不同 3.3 通讯测试由于 ModbusTCP CP V4.3 选项包支持功能码 FC1,2,3,4,5,6,15,16, 不同的功能码测试过程中类似, 因此下面以 FC03( 读写保持寄存器 ) 为例来说明通讯测试的整个过程, 对于其他功能码的测试将不再重复描述, 对于 Modbus 的数据类型可参考下表 3: 基本表对象类型访问类型注释离散量输入单个位只读 I/O 系统可提供这种类型数据线圈单个位读写通过应用程序可改变这种类型数据输入寄存器 16 位字只读 I/O 系统可提供这种类型数据保持寄存器 16 位字读写通过应用程序可改变这种类型数据表 3:Modbus 数据类型由于服务器主功能块 FB108 MODBUSCP 的参数需要初始化, 因此分别在 OB100 及 OB1 中调用 FB108, 在 OB100 中调用 FB108 完成相关参数的初始化,FB108 的管脚分布如下图 17 所示 : 17

18 IN:CP 的逻辑输入地址 IN: 授权注册码 IN: 与功能码相关, 单写模式 IN:Netpro 的连接 ID IN: 超时响应时间, 最短 20ms IN: 客户端 / 服务器选择可定义 8 个数据区, 支持功能码 IN: 含义如下 Data_type_x: 预定义的 Modbus 数据类型 db_x: 数据块号 start_x: modbus 寄存器或比特值起始地址, 对应 DB 从 0 字节开始 End_x: modbus 寄存器或比特值结束地址 IN: 请求或使能信号 OUT: 是否授权 OUT: 正在作业 OUT: 作业完成无错误 OUT: 错误信号 OUT: 作业状态代码 OUT: 故障名称 OUT: 授权码输出 IN/OUT: 单元标识符 IN/OUT: 当次作业的数据类型 IN/OUT: 当次作业起始地址 IN/OUT: 当次作业的数据长度 IN/OUT: 当次读写模式图 17: FB108 MODBUSCP 的管脚参数定义注意 : 在图 17 中已经填写的参数不需要初始化, 在 OB1 调用赋值 ; 而未填写的参数需要初始化, 在 OB100 中调用完成打开 Modscan32 软件, 在 Connection--->connect 中打开连接属性对话框, 连接接口选择 Remote TCP/IP Server,IP Address 分别填入 CPU 的 IP 地址 ,Service 为远程服务器的端口 502, 在协议的选择对话框中可以定义传输模式通讯超时响应时间, 报文发送间隔及允许写多个保持寄存器等, 这里分别保持缺省设置即可, 如下图 18 所示 : 18

长度等, 如下图 19 所示 : 图 19:Modscan32 中 Modbus 数据参数定义之后在 ModScan32

19 图 18: 对应 TCP 通讯的 Modscan32 连接窗口下载网络组态及程序到 CPU 中, 使能参数 ENQ_ENR=1, 在 Modscan32 的 Set up- >Data Definition 中设置数据扫描周期寄存器连接类型起始地址长度等, 如下图 19 所示 : 图 19:Modscan32 中 Modbus 数据参数定义之后在 ModScan32 中就可以建立和远程 CP443-1 Server 的连接了, 在 Netpro 中可以看到连接已经建立起来, 如下图 20 所示 : 19

20 图 20: Modscan32 激活与 S7-400 的连接由于 Modbus 的内部地址编排时基于数据链路层和应用层有一定的映射关系, 因此 Modbus 的地址与 SIMATIC 中的 DB 块的地址时按照一定的地址映射关系来相对应, 这样造成了 DB 块中有一定的地址偏移量, 在本例中假设数据区的定义如下图 21 所示, 其 DB 偏移量 Modbus 物理编址应用层编址如下图 22 所示 : 20

21 图 21: 本例中的数据区定义 21

22 图 22: DB 偏移量 Modbus 物理编址应用层编址对应关系 22

23 在 Step7 的项目程序中新建一个变量监控表, 插入需要监控的参数和数据区变量, 可以看到 ModScan32 软件与 CP443-1 的数据通讯已经建立起来了, 双方可以进行正常的保持寄存器数据读写操作, 如下图 23 所示 : 图 23: 通讯连接建立 23

24 4 配置 S7-400 单站系统作为 Client 进行 Modbus TCP 通讯下面以 S7-400 单站系统及 ModSim32 软件为例, 详细介绍如何将 S7-400 单站系统配置为 Client,ModSim32 为 Server 进行 Modbus TCP 通讯, 在本例中同样使用 FC10 AG_CNTRL 版本的功能块, 由于客户端和服务器模式均使用相同的功能块, 因此客户端功能块库的程序结构及各功能块完成的功能可以参考图例子中使用的硬件设备及软件本例中所用的硬件设备如下表 : 名称数量订货号 S7-400 电源模块 PS A 1 6ES7407-0KA01-0AA0 S7-400 CPU414-3PN/DP 1 6ES7414-3EM05-0AB0(V5.2) S7-400 CP GK7443-1EX41-0XE0(V1.0) S7-400 机架 1 6ES7400-1JA00-0AA0 网线若干笔记本电脑 1 所用到软件如下表 : 表 4: 客户端硬件清单名称订货号 STEP7 V5.5 组态编程软件英文版 ModbusTCP CP V4.3 软件选项包 2XV9450-1MB00 ModSim32 免授权版本可从网上免费获取表 5: 客户端软件清单 4.2 S7-400 单站系统与 ModSim32 软件组态打开 Step7 软件, 新建一个工程项目文件, 命名为 M_TCP_CP_V43(Client), 在项目下插入一个 S7-400 站, 如下图 24 所示 : 24

25 图 24: 新建 S7-400 Station 双击插入的 SIMATIC 400 Station 的 Hardware, 打开硬件组态, 在硬件组态界面下分别插入机架, 电源 PS407 CPU414-3PN/DP CP443-1, 本例中将 CP 的 IP 地址设为 , 如下图 25 所示 : 25

26 图 25: 硬件组态并设置 CP443-1 的 IP 地址打开 Netpro 网络组态, 选中 CPU414-3PN/DP, 插入一个新连接, 连接伙伴为 Unspecified, 连接类型为 TCP Connection, 如下图 26 所示 : 26

的 IP 地址设置为测试 PC 机的 IP 地址, 本例中 PC 机的 IP 设置为 192.168.70.

27 图 26: 网络组态 - 新建 TCP connection 打开连接属性对话框中的 General Information, 由于 CP443-1 做 Client 主动发起连接, 因此需要勾选 Active connection estabishment 选项,ID 保持缺省即可, 在 Address 栏中同样由于 CP443-1 做 Client, 对于本地的端口号设置为 2000( 一般从 2000 以外开始以避免与别的协议资源冲突 ), 对于通讯伙伴 Remote 的 IP 地址设置为测试 PC 机的 IP 地址, 本例中 PC 机的 IP 设置为 , 而 Port 号设置为 502, 如下图 27 所示 : 图 27: S7-400 为客户端的 TCP connection 参数设置组态完成后, 编译保存, 将例程站点 SIMATIC 400(Client) 中的程序 (System data 不需要拷贝 ) 拷贝到该项目中并下载 ( 注意 :OB100 中调用的 FB108 的 id 和 laddr 需根据组态确认 ) 27

28 关于服务器和端口号的设置请参考本文中 3.2 章节说明 4.3 通讯测试由于 ModbusTCP CP V4.3 选项包支持功能码 FC1,2,3,4,5,6,15,16, 不同的功能码测试过程中类似, 因此下面同样以 FC03( 读写保持寄存器 ) 为例来说明通讯测试的整个过程, 对于其他功能码的测试将不再重复描述需要说明的是由于客户端功能块需要定义具体的功能码, 而主功能块 FB108 MODBUSCP 并没有直接的管脚来定义功能码, 而是由其中的两个参数 DATA_TYPE 和 single-write 共同决定 ( 参见后面的管脚参数说明 ), 详细情况如下图 28 所示 : 图 28:S7-400 单站系统做客户端时不同的功能码的参数定义由于客户端和服务器均使用相同的功能块 FB108 MODBUSCP 的参数需要初始化, 因此分别在 OB100 及 OB1 中调用 FB108, 在 OB100 中调用 FB108 完成相关参数的初始化, FB108 的管脚分布参见 3.3 章节中的图 17 说明打开 ModSim32 软件, 在 Connection--->connect 中打开连接属性对话框, 连接接口选择 Modbus/TCP svr,tcp/ip Server Port 为本地服务器的端口 502, 如下图 29 所示 : 28

数据参数定义关于 SIMATIC 中 DB 偏移量 Modbus 物理编址应用层编址对应关系请参考本文中 3.

29 图 29:ModSim32 中设置端口号下载硬件组态及程序到 CPU 中, 给参数 ENQ_ENR 发送脉冲信号 ; 在打开的 ModSim32 软件窗口设置寄存器连接类型起始地址长度等, 如下图 30 所示 : 图 30: ModSim32 中 Modbus 数据参数定义关于 SIMATIC 中 DB 偏移量 Modbus 物理编址应用层编址对应关系请参考本文中 3.3 章节图 22 的说明之后在 CP443-1 Client 就可以建立和远程 ModSim32 Server 的连接了, 在 Netpro 中可以看到连接已经建立起来, 如下图 31 所示 : 29

30 图 31: Modscan32 激活与 S7-400 的连接在 Step7 的项目程序中新建一个变量监控表, 插入需要监控的参数和数据区变量, 可以看到 ModSim32 软件与 S7-400 的数据通讯已经建立起来了, 双方可以进行正常的保持寄存器数据读写操作, 如下图 32 所示 : 图 32:S7-400 单站系统作为客户端与 ModSim32 软件通讯 30

31 5 ModbusTCP CP V4.3 选项包通讯使用总结及相关注意事项由于是通过 PC 测试软件模拟第三方设备与 SIMATIC CPU 的集成 PN 口进行 Modbus TCP 通讯, 因此在实际的第三方设备与 CPU 的集成 PN 口进行通讯时需要注意以下几点 : 1) 由于订货号 2XV9450-1MB02 程序中会占用 CPU 较大的装载和工作存储区, 因此对于性能比较低特别是 S7-300 的低端 CPU 进行通讯时必须考虑一定的富余量 2) 对于 SIMATIC S7, 参数 DB_x 的数据区建议使用不同的 DB 块, 使用同一个 DB 的不同地址区会造成地址编排混乱, 另外参数 Start_x 与 END_x 参数不能出现地址叠加情况 3) 第三方设备的数据区与 SIMATIC S7 的数据 DB 块的地址对应关系可以先按照第三方的数据区域 Modbus 地址的偏移关系之后计算相应的偏移量 4) 建议使用项目中的样例程序, 只须修改连接 ID, 定义通讯双方的 IP 地址端口号及相应的数据存储区等, 能减少编程量, 只须把样例程序放到一个单独的 FC 块中即可, 样例程序中定义了足够的数据区, 连接成功及错误次数指示等 5) Modbus TCP 每一包的数据最多只能发送 125 个寄存器或 2000 个比特位, 超过该范围必须进行分包处理 6) S7-300/400 作为 Client 能与多少个 Server 建立通讯或者作为 Server 时能与多少个 Client 通讯取决于产品所支持的 TCP 连接数,Modbus/TCP 协议并没有对此进行约束和限制更多关于 S7 Open Modbus/TCP 通讯的详细信息请参考西门子 Industrial IT 部门的以下连接 : pen_modbus_tcp/pages/default_tab.aspx 更多关于 Modbus TCP 的相关信息请参考 FAQ : 如何从 SIMATIC 建立 OPEN MODBUS /TCP 通信, 以及在哪可以找到更多信息? 在用户程序中, 当功能块的块号已经被使用时, 哪些 Modbus TCP 块可以重命名或重新布线? 31

同时, Modbus TCP 功能块报错, 如图 33 34 所示 : 图 33: CPU 诊断缓冲区报错图 34: Modbus TCP 功能块报错 A090 每个 CPU 都需要对功能块

32 6 ModbusTCP CP V4.3 软件包授权未经授权的 Modbus TCP 软件可用于测试和学习, 不允许用于商业行为 ; 未经授权的软件测试时 CPU 的 INTF 指示灯红色闪烁, 并在 CPU 故障缓冲区生成错误信息 ; 同时, Modbus TCP 功能块报错, 如图所示 : 图 33: CPU 诊断缓冲区报错图 34: Modbus TCP 功能块报错 A090 每个 CPU 都需要对功能块 MODBUSCP 进行授权授权有两个步骤 : 读取 IDENT_CODE 和申请注册码 REG_KEY 且在 CPU 中必须调用 OB 读取 IDENT_CODE 1 下载程序并将 CPU 切换到 RUN 模式 ; 2 打开 MODBUSCP(FB108) 的背景块 DB108, 确认 IDENT_CODE 的偏移地址为 108; 如图 35 所示 : 32

33 图 35: 确认 IDENT_CODE 的偏移地址 3 打开变量监视表, 输入 DB108.DBB108 开始的 20 个字节, 偏移地址 110 开始的 18 个字符即为 IDENT_CODE, 监控如图 36 所示 : 图 36: 确认 IDENT_CODE 33

4 按上图方式, 获取 IDENT_CODE 和软件包装上的 License-No, 并按照章节 6.2 和 6.3 的描述步骤申请注册码 6.2 通过拨打西门子授权服务中心申请注册码 REG_KEY 授权中心联系方式 :010-64757575 通过西门子授权服务中心申请注册码时, 需要您提供所购买的软件订货号 IDENT_CODE 和软件包装上的 License-No, 如图 36 所示 6.

34 4 按上图方式, 获取 IDENT_CODE 和软件包装上的 License-No, 并按照章节 6.2 和 6.3 的描述步骤申请注册码 6.2 通过拨打西门子授权服务中心申请注册码 REG_KEY 授权中心联系方式 : 通过西门子授权服务中心申请注册码时, 需要您提供所购买的软件订货号 IDENT_CODE 和软件包装上的 License-No, 如图 36 所示 6.3 通过网站申请注册码 REG_KEY 1 通过西门子技术支持网站申请, 打开如下网址, 点击技术问题提交 : 图 37: 技术支持网站 2 请按如下示例的步骤进行操作 ( 注意 : 由于步骤 3 搜索出来的参考信息无法解决授权问题, 请直接点击继续进入步骤 4), 如图 38~42 所示 34

35 图 38: 步骤 1 图 39: 步骤 2 35

36 图 40: 步骤 4 图 41: 步骤 5 36

37 图 42: 步骤使用注册码 REG_KEY 1 西门子授权中心收到技术支持申请后, 将会尽快给您回复邮件 ; 2 当获取到注册码后, 在项目中打开 LICENSE_DB(DB3); 3 通过菜单 View--->Data View 将 DB 块切换到数据视图模式, 将获取的 17 位注册码填写到 Actual value 中, 如图 43 所示 37

图 43: 输入注册码 4 将 LICENSE_DB(DB3) 下载到 CPU 中,CPU 的 INTF 指示灯熄灭 ; 并可通过查看 MODBUSPN(FB102) 的输出引脚 LICENSED 为 true 且不再报 A090 错误代码, 确认注册码激活成功, 如图 44 所示图 44: 注册码激活成功附表一 CP 进行 Modbus TCP 通讯 FB 输出常见故障代码及处理

38 图 43: 输入注册码 4 将 LICENSE_DB(DB3) 下载到 CPU 中,CPU 的 INTF 指示灯熄灭 ; 并可通过查看 MODBUSPN(FB102) 的输出引脚 LICENSED 为 true 且不再报 A090 错误代码, 确认注册码激活成功, 如图 44 所示图 44: 注册码激活成功附表一 CP 进行 Modbus TCP 通讯 FB 输出常见故障代码及处理 STATUS(Hex) 故障原因处理措施 FB MODBUS 故障 A002 Modbus 起始地址 Start_x 错误由通讯伙伴确认起始地址 A003 A004 Modbus 地址映射的 DB 块的数据区长度太短, 最低长度 : - 寄存器 : (START_ADDRESS start_x + LENGTH) * 2 - 位 (START_ADDRESS start_x + LENGTH) / 8 其他可能的原因 : 参数初始化错误 (CP 为 Client 时 ) 客户端请求报文时错误的地址区域 (CP 为 Server) 仅在 CP 为 Client 时才有此故障 : 参数 DATA_TYPE 及 WRITE_READ 设置不匹配, 不可能对输入寄存器或离散输入进行写操作扩展 DB 区域当 CP 为 Client 时, 修改参数 START- ADDRESS 或者 LENGTH 当 CP 为 Server 时, 修改客户端的请求修改此两个参数 38

39 A005 CP 为 Client 时 : CP 为 Client 时 : 参数 LENGTH 设置无效 CP 为 Server 时 : Client 请求的寄存器号无效, 合法的数据类型范围如下 : 修改参数 LENGTH CP 为 Server 时 : 修改 Client 请求的数据类型范围读线圈 / 离散输入 : 1 to 2000 写线圈 : 1 to 1968 读寄存器 : 1 to 125 写保持寄存器 : 1 to 123 A006 CP 为客户端时 : 数据区 1-8 中对应的 Modbus 地址范围 (DATA_TYPE, START_ADDRESS 和 LENGTH ) 不存在 CP 为服务器时 : 客户端请求的报文不正确 CP 为 Client 时 : 修改参数 DATA_TYPE,START_ADDRESS 和 LENGTH CP 为 Server 时 : 修改 Client 请求或修改数据类型 data_type_x. A007 CP 为 Client 时 : 参数 MONITOR 监控时间设置无效, 值必须 >20ms A008 接收监控超时, 可能的原因 : 对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立对于 MODBUSCP V1.x: 同步错误, 报文丢失修改参数 MONITOR 检查通讯伙伴的参数设置, 如单元标识符等 A009 A00A 当 CP 为 Client 时, 接收标识符 TI 与发送不一致, 连接将终止和重新建立对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立 CP 为 Client 时, 接收参数 UNIT 通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的报文 39

40 与发送的不一致, 连接将终止和重新建立对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立 A00B CP 为 Client 时 : 接收与发送功能码不一致 CP 为 Server 时 : 无效的功能码被接收对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中 CP 为 Client 时 : 通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的数据报文格式 CP 为 Server 时 : 注意 FB MODBUS 仅支持功能码 FC A00C 断并重新建立对于 MODBUSCP V1.x: 同步错误, 报文丢失接收到的字节长度与寄存器 / 位不匹配 CP 为服务器时,CP 将发一个响应异常给客户端对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的报文 A00D 仅在 CP 为 Client 时发生 : 响应的 MODBUS 寄存器 / 位地址或长度与客户端请求的不一致 A00E MODBUS 报文报头的长度与寄存器 / 位不匹配,FB 将忽略对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立对于 MODBUSCP V1.x: 同步错误, 报文丢失 A00F 非 0 的协议标识符报文被接收 40

41 对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立对于 MODBUSCP V1.x: 同步错误, 报文丢失 A010 数据区 1-8 DB 块号重复使用确保每个 Db 块号只使用一次 A011 DATA_TYPE 参数设置 ( 范围为 1-4) A012 数据区参数 data_type_1 和修改 DATA_TYPE 参数数据区不能有重叠的 modbus 地址区域 data_type_2 设置重叠 A013 A014 A015 A016 A017 A018 数据区参数 data_type_1 和 data_type_3 设置重叠数据区参数 data_type_1 和 data_type_4 设置重叠数据区参数 data_type_1 和 data_type_5 设置重叠数据区参数 data_type_1 和 data_type_6 设置重叠数据区参数 data_type_1 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_1 和 data_type_8 设置重叠修改此参数 A019 当参数 data_type_x 设置不为 0 db_x 不能为 0 时,db_x 被赋值 0 A01A 报头中长度错误 : 范围字节通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的报文对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中断并重新建立 A01B CP 为 Server 及使用功能码 FC05 时 : 41

42 接收的线圈值无效 CP 将发送异常报文 A01E CP 接收到无法识别的数据, 对于 MODBUSCP V2.x: 所有通过 502 端口的连接激将中分析错误信息, 通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的报文断并重新建立对于 MODBUSCP V1.x: 同步错误, 报文丢失 A01F 功能块 FB MBBUSCP 返回一个无效的状态联系产品供货商 A020 参数 Check_conn_cycle 设置 <1s 时, 对于功能块 AG_CNTRL 过短当为 Client 模式时, 参数 Check_conn_cycle=TRUE 下 A023 数据区参数 data_type_2 和 data_type_3 设置重叠 Check_conn_cycle 设置需要 >1s; 当为 Server 模式时, Check_conn_cycle 设置需要 >1s; 数据区不能有重叠的 modbus 地址区域 A024 A025 A026 A027 A028 A034 A035 数据区参数 data_type_2 和 data_type_4 设置重叠数据区参数 data_type_2 和 data_type_5 设置重叠数据区参数 data_type_2 和 data_type_6 设置重叠数据区参数 data_type_2 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_2 和 data_type_8 设置重叠数据区参数 data_type_3 和 data_type_4 设置重叠数据区参数 data_type_3 和 data_type_5 设置重叠 42

43 A036 数据区参数 data_type_3 和 A037 A038 data_type_6 设置重叠数据区参数 data_type_3 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_3 和 A045 A046 A047 A048 A056 A057 A058 A067 A068 A068 data_type_8 设置重叠数据区参数 data_type_4 和 data_type_5 设置重叠数据区参数 data_type_4 和 data_type_6 设置重叠数据区参数 data_type_4 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_4 和 data_type_8 设置重叠数据区参数 data_type_5 和 data_type_6 设置重叠数据区参数 data_type_5 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_5 和 data_type_8 设置重叠数据区参数 data_type_6 和 data_type_7 设置重叠数据区参数 data_type_6 和 data_type_8 设置重叠数据区参数 data_type_7 和 data_type_8 设置重叠 A07A 参数 id 设置无效 : 范围 1-64 修改参数 id A07C 参数 data_type_1 设置无效 : 范围 0-4 A07D 参数 data_type_1 未定义, 修改参数 data_type_x 修改参数 data_type_1 data_type_1 为缺省的使用数据区, 需要定义 43

44 A07E 参数 db_x 值与背景 DB 中的值不一修改参数 db_x A080 致在 OB1 和 OB100 调用 FB MODBUS 功能块时使用了不同的背景 DB 需要使用相同的背景 DB A081 CP 为 Client 且使用 FC05 功能码通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的时 : 报文接收的线圈状态与发送不一致 A082 CP 为 Client 且使用 FC06 功能码通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的时 : 报文接收的寄存器值与发送不一致 A083 仅在 CP 为 Client 时 : 在上一个请等待 DONE =TRUE 或 ERROR = 求还没有处理完成时又发送新的 TRUE 后再发送新请求请求 A085 在授权期间由于无效的写权限导对于授权 DB, 确认参数 REG_KEY 的结致发生错误构是否正确 A090 功能块未授权, 此为一状态信针对 CPU 读出预授权解码, 之后按照授息, 参数 ERROR 并不会置 1, 权操作向 IT4industry. 部门索取授权码功能块在未授权情况仍然可以运行而不影响通讯 A091 收到异常响应码 1( 仅在 Client 模通讯伙伴不支持请求的报文式 ), 连接将终止和重新建立 A092 收到异常响应码 2( 仅在 Client 模确认参数 LENGTH 或式 ), 无效的或不存在的地址请求 START_ADDRESS 是否正确 A093 收到异常响应码 3( 仅在 Client 模通讯伙伴无法执行报文接收 ( 例如请求长式 ) 度不支持等 ) A094 收到异常响应码 4( 仅在 Client 模通讯伙伴无法执行报文接收式 ) A095 收到未知的异常响应码 ( 仅在通过抓包工具来分析和修正通讯伙伴的 Client 模式 ) 报文 FC/SFC 故障 44

45 7xxx 请参考 SIMATIC 的在线帮助通过在线帮助 SIMATIC manager -> mark block -> key F1 > Ethernet -> see also -> code evaluation 可以查到相关帮助信息 8xxx 请参考 SIMATIC 的在线帮助通过在线帮助 SIMATIC manager -> mark block -> key F1 > Ethernet -> see also -> code evaluation 可以查到相关帮助信息 SFC24 故障 80A1 DB=0 或超出了 CPU 允许的范围选择有效的 DB 80B2 DB 块在 CPU 中不存在 DB_x 参数中的 DB 块必须创建并下载到 CPU 中 80B3 DB 块被创建为 Unlinked 类型 DB 块不能创建为 Unlinked 类型 45

摘要 2010 年 2 月西门子 Indusdry Solution IT 部门更新了 S7-300/400 系统 Modbus/TCP 的最新版本软件选项包 MobusTCP CP V4.1, 本文主要介绍了通过 S7-300/400 以太网通讯模块 CP343/443-1 进行 Modbus T

摘要 2010 年 2 月西门子 Indusdry Solution IT 部门更新了 S7-300/400 系统 Modbus/TCP 的最新版本软件选项包 MobusTCP CP V4.1, 本文主要介绍了通过 S7-300/400 以太网通讯模块 CP343/443-1 进行 Modbus T 基于 S7-300,400 以太网通讯模块 CP343-1&CP443-1 Modbus TCP 通讯快速入门 ( 更新版本 V4.1) Modbus TCP Communication Base On S7-300/400 Ethernet CP343-1&CP443-1 Module Getting Started(Update V4.1) Getting-Started Edition (2011