Modbus具有兩種串行傳輸模式：分別為ASCII和RTU。

Modbus是一種單主站的主從通信模式，Modbus網(wǎng)絡(luò)上只能有一個(gè)主站存在，主站在Modbus網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有地址，每個(gè)從站必須有唯一的地址，從站的地址范圍為0 - 247，其中0為廣播地址，從站的實(shí)際地址范圍為1 - 247。Modbus RTU通信以主從的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸?shù)倪^(guò)程中Modbus RTU主站是主動(dòng)方，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文到從站，Modbus RTU從站返回響應(yīng)報(bào)文。

S7-1200以下模塊支持 Modbus RTU通信：

注意     1. 使用通信模塊CM 1241 RS232作為Modbus RTU主站時(shí)，只能與一個(gè)從站通訊。   2. 使用通信模塊CM 1241 RS485作為Modbus RTU主站時(shí)，則允許建立最多與 32 個(gè)從站的通訊。   3. 使用通信板CB 1241 RS485時(shí)，CPU 固件必須為 V2.0 或更高版本，且使用軟件必須為STEP 7 Basic V11 或STEP 7 Professional V11 以上更高版本。

S7-1200 Modbus RTU指令

隨著 TIA PORATL 軟件和 S7-1200 CPU 固件的不斷更新，S7-1200 Modbus RTU 指令也出現(xiàn)了不同的版本。用戶需要根據(jù)使用的軟件和硬件，正確選擇使用符合要求的 S7-1200 Modbus RTU 指令來(lái)實(shí)現(xiàn) Modbus RTU 通信。

軟件，硬件要求和指令版本說(shuō)明如下。

軟件STEP 7 V11 中的S7-1200 Modbus RTU 指令

軟件STEP 7 V11版本開始，可以從“指令”→“通信處理器”→“MODBUS”下直接調(diào)用 “MB_COMM_LOAD”和“MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令，如下圖1所示：

圖1 Modbus RTU指令

Modbus RTU指令有兩個(gè)版本：分別為V1 和V2。版本V1最初在 STEP 7 Basic V10.5 中提供；版本V2 在 STEP 7 Basic/Professional V11 中提供。

軟件STEP 7 V13 SP1 中的S7-1200 Modbus RTU 指令

TIA V13 SP1版本軟件中提供了2個(gè)版本的 Modbus RTU指令。如下圖 2 所示：早期版本的 Modbus RTU 指令（圖2. 中 MODBUS (V2.2)）僅可通過(guò) CM1241 通信模塊或 CB1241 通信板進(jìn)行 Modbus RTU 通信。新版本的Modbus RTU指令（圖2. 中 MODBUS(RTU) V3.0）擴(kuò)展了Modbus RTU的功能，該指令除了支持 CM1241 通信模塊、CB1241 通信板，還支持PROFINET或PROFIBUS分布式 I/O 機(jī)架上的PTP通信模塊實(shí)現(xiàn) Modbus RTU 通信。

注意：新版本 Modbus RTU 指令的使用限制條件    

新版本 Modbus RTU 指令通過(guò)CM1241通信模塊或CB1241通信板進(jìn)行Modbus RTU通信時(shí)，需要滿足如下條件：a. S7-1200 CPU 的固件版本不能低于V4.1；b. CM1241通信模塊 V2.1 以上或 CB1241。

圖2. 兩個(gè)版本 Modbus RTU 指令

常見(jiàn)問(wèn)題  

1、西門子不提供支持MODBUS-ASCII通信模式的的現(xiàn)成指令，需要用戶自己用自由口模式編程。

2、Modbus RTU指令版本 V2 將參數(shù)“REQ”和“DONE”添加到“MB_COMM_LOAD”指令。而且，“MB_MASTER”和“MB_SLAVE ”指令的“MB_ADDR ”參數(shù)現(xiàn)在允許一個(gè)UInt值以進(jìn)行擴(kuò)展尋址。

3、不能在同一CPU 程序中同時(shí)使用V1（V1.x）和V2（V2.y）指令版本。用戶程序的 Modbus 指令必須具有相同的主版本號(hào)；主版本組內(nèi)的各個(gè)指令可具有不同的次版本號(hào)。

4、對(duì)S7-1200 通信模塊CM1241組態(tài)并編程調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令，可將其設(shè)置為Modbus RTU通信模式。通過(guò)編程調(diào)用“MB_MASTER”指令，S7-1200 通信模塊CM1241可作為Modbus RTU主站，或調(diào)用“MB_SLAVE”指令，S7-1200 通信模塊CM1241可作為Modbus RTU從站。

5、無(wú)論S7-1200 通信模塊CM1241作為Modbus RTU主站還是從站，都需要調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令進(jìn)行編程。

6、S7-1200 CM1241/CB1241 Modbus RTU 通信支持兩位停止位。S7-1200 CM1241/CB1241屬性里可以設(shè)置停止位，但是該模塊用于 Modbus 通信時(shí)，此設(shè)置的停止位無(wú)效，需要在 Modbus_Commload 指令的背景DB里Static修改STOP_BITS停止位數(shù)值為2。

如下圖3、4所示：

圖3. CM1241 配置停止位參數(shù)

Modbus_Commload 指令的背景DB里Static修改STOP_BITS停止位數(shù)值為2（默認(rèn)值=1）

圖4. 修改 Modbus RTU 通信停止位

Modbus RTU新版本指令介紹

（資料信息來(lái)源西門官網(wǎng)）

TIA V13 SP1版本軟件中提供了2個(gè)版本的Modbus RTU指令：

圖1. 兩個(gè)版本Modbus RTU指令

早期版本的Modbus RTU指令（圖1中MODBUS (V2.2)）僅可通過(guò)CM1241通信模塊或CB1241通信板進(jìn)行Modbus RTU通信。
 

新版本的Modbus RTU指令（圖1中 MODBUS(RTU) V3.0）擴(kuò)展了Modbus RTU的功能，該指令除了支持CM1241通信模塊、CB1241通信板，還支持PROFINET或 PROFIBUS分布式I/O機(jī)架上的PTP通信模塊實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通信。

新版本Modbus RTU指令所支持的PTP模塊如下圖2所示：

圖2. 新版本 Modbus RTU指令所支持的PTP模塊

新版Modbus RTU指令的使用

新版本Modbus RTU指令中包含Modbus RTU 主站指令和從站指令。本文以 CPU1217C+CM1241 RS422/485+ET200SP CM PTP 模塊為例，介紹新版本 Modbus RTU 指令主從通信的編程步驟。 
其中CPU機(jī)架CM1241 RS422/485作為Modbus RTU從站，分布式機(jī)架ET200SP中 CMPTP模塊作為Modbus RTU主站。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：

圖3. Modubus RTU 網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)圖

使用到的硬件和軟件如下:

硬件：

① CPU1217C(訂貨號(hào):6ES7 217-1AG40-0XB0)，固件版本V4.1.3

② CM1241 RS422/485模塊(訂貨號(hào):6ES7 241-1CH32-0XB0)，固件版本V2.1

③ 24V 電源PS307(訂貨號(hào):6ES7307-1KA02-0AA0） 

④ ET200 SP IM155-6PN HF(訂貨號(hào):6ES7155-6AU00-0CN0）

⑤ CM PTP模塊(訂貨號(hào):6ES7137-6AA00-0BA0）

軟件：
① TIA V13 SP1 UP 9

一、設(shè)備組態(tài)

1 組態(tài)CM1241 RS422/485模塊

打開設(shè)備視圖，添加S7-1200CPU，并在硬件目錄里找到“通信模塊”→“點(diǎn)到點(diǎn)”→“CM1241(RS422/485)”,拖拽此模塊至CPU左側(cè)即可，如下圖4所示：

圖4. 添加 CM 1241 RS422/485模塊

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

接下來(lái)，在“設(shè)備視圖”中用鼠標(biāo)選中CM1241(RS422/485)模塊，在“屬性”→“端口組態(tài)”中配置此模塊硬件接口參數(shù)，
本例以傳輸率=9.6Kbps，奇偶校驗(yàn)=無(wú)奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位=8位字符，停止位=1為例。如CM 1241 端口組態(tài)設(shè)置如下圖5所示：

圖5. CM1241 RS422/485 模塊端口組態(tài)

最后在“硬件標(biāo)識(shí)符”里確認(rèn)一下硬件標(biāo)識(shí)符為269（該參數(shù)在程序編程中會(huì)被使用），如下圖6所示：

圖6.硬件標(biāo)識(shí)符

另外，S7-1200 還提供了系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能，為了便于后續(xù)指令，建議使能該功能。在CPU “屬性”→“常規(guī)”→“系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器”使能系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能，如圖7所示。

圖7. 系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能

2 組態(tài)ET200 SP CM PtP模塊

a、插入一個(gè)ET200SP分布式站點(diǎn)。

打開網(wǎng)絡(luò)視圖并拖入一個(gè)ET200SP站點(diǎn)，并將其分配給相應(yīng)的IO控制器(本例CPU1217C 為 IO 控制器)，如圖8所示。

圖8. 插入ET200SP站點(diǎn)

b、組態(tài)ET200SP 站點(diǎn)。

在ET200SP的'設(shè)備視圖'環(huán)境下，為ET200SP 站點(diǎn)添加信號(hào)、通信模塊和服務(wù)器模塊，在本例中只添加了CM PTP模塊和服務(wù)器模塊。
 

需要注意：ET200SP站點(diǎn)中，服務(wù)器模塊是必須組態(tài)的。服務(wù)器模塊隨接口模塊一起采購(gòu)，無(wú)需單獨(dú)購(gòu)買。

ET200SP接口模塊需要為其分配IP地址和Device Name， 有關(guān)ET200 SP 分布式IO 組態(tài)詳細(xì)步驟，請(qǐng)參考《ET200 SP使用快速入門》。

《ET200 SP 使用快速入門》下載鏈接：
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/78304711

在ET200SP'設(shè)備視圖'中用鼠標(biāo)選中CM PTP，在“屬性”→“常規(guī)”→“接口”→“操作模式”中配置此模塊硬件接口參數(shù)，本例設(shè)定“指定工作模式'：'半雙工（RS485）2線制操作'；'接收線路的初始狀態(tài)'：'無(wú)'。如下圖9所示：

圖9. CM PTP 操作模式

接下來(lái)，在“屬性”→“常規(guī)”→“接口”→“端口組態(tài)”中配置此模塊端口組態(tài)參數(shù)，

本例設(shè)定'協(xié)議'：'Freeport/Modbus'；'端口參數(shù)'設(shè)置：傳輸率=9.6Kbps，奇偶校驗(yàn)=無(wú)奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位=8位字符，停止位=1為例。端口組態(tài)設(shè)置如下圖10所示：

圖10. CM PTP 端口組態(tài)

最后需要在“硬件標(biāo)識(shí)符”里確認(rèn)一下CM PTP 模塊硬件標(biāo)識(shí)符，該參數(shù)在程序編程中會(huì)被使用。

二、軟件編程

1 Modbus RTU 主站編程

Modbus RTU主站編程需要調(diào)用Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Master指令,其中Modbus_Comm_Load指令通過(guò)Modbus RTU協(xié)議對(duì)通信模塊進(jìn)行組態(tài)，Modbus_Master指令可通過(guò)由Modbus_Comm_Load指令組態(tài)的端口作為Modbus主站進(jìn)行通信,Modbus_Comm_Load指令的MB_DB參數(shù)必須連接到Modbus_Master指令的（靜態(tài)）MB_DB參數(shù)。

本例中分布式機(jī)架ET200SP中CM PTP模塊作為Modbus RTU主站，其相關(guān)編程步驟如下：

a、OB1中插入一個(gè)FC函數(shù)，并在函數(shù)中拖入Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Master指令。如圖11所示

圖11. 拖入Modbus RTU 主站指令

Modbus_Comm_Load指令各參數(shù)意義如下表1所示：

表1 MB_COMM_LOAD指令參數(shù)意義
 

Modbus_Master指令各參數(shù)意義如下表2所示：

表2 Modbus_Master指令參數(shù)意義

注意

① Modbus_Comm_Load指令不建議在啟動(dòng)組織塊OB100中調(diào)用，建議在OB1中調(diào)用。Modbus_Comm_Load指令在OB1中調(diào)用時(shí)，其輸入位“REQ”需使用上升沿觸發(fā)，本例中該輸入位采用 “FirstScan” 系統(tǒng)存儲(chǔ)器位。
② Modbus_Comm_Load指令背景數(shù)據(jù)塊中的靜態(tài)變量“MODE”用于描述PTP模塊的工作模式，有效的工作模式包括：

· 0 = 全雙工 (RS232)

· 1 = 全雙工 (RS422) 四線制模式（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）

· 2 = 全全雙工 (RS 422) 四線制模式（多點(diǎn)主站，CM PtP (ET 200SP)）

· 3 = 全全雙工 (RS 422) 四線制模式（多點(diǎn)從站，CM PtP (ET 200SP)）

· 4 = 半雙工 (RS485) 二線制模式

該靜態(tài)變量“MODE”默認(rèn)數(shù)據(jù)為0（RS232 全雙工模式），需要根據(jù)CM PTP模塊實(shí)際組態(tài)修改該數(shù)值，本例中CM PTP模塊工作在RS485半雙工模式需要將該數(shù)值修改為4，如圖12所示。

圖12. Modbus_Comm_Load背景數(shù)據(jù)塊靜態(tài)變量“MODE”修改為4

③ Modbus_Master指令的“DATA_PTR”參數(shù)用于指向要進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入或數(shù)據(jù)讀取的數(shù)據(jù)區(qū)域地址，該數(shù)據(jù)區(qū)域支持優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊或者非優(yōu)化（標(biāo)準(zhǔn)的）數(shù)據(jù)塊，建議采用非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊。
本例中使用的數(shù)據(jù)區(qū)為非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊的屬性中取消“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”即可將數(shù)據(jù)塊修改為非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊（鼠標(biāo)右鍵數(shù)據(jù)塊，選擇“屬性”，取消“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”），如圖13所示。

圖13. 設(shè)置數(shù)據(jù)塊為非優(yōu)化訪問(wèn)

當(dāng)Modbus_Master指令的“DATA_PTR”指向非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊時(shí)，該輸入?yún)?shù)需要使用指針?lè)绞教顚懭鏟#DB3.DBX0.0 WORD 5 方式填寫。
④ 當(dāng)Modbus RTU網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)modbus RTU從站或一個(gè)modbus RTU從站同時(shí)需要讀操作和寫操作，則需要調(diào)用多個(gè)Modbus_Master指令，Modbus_Master指令之間需要采用輪詢方式調(diào)用。
下圖14用于描述兩個(gè)Modbus_Master指令輪詢調(diào)用的方式。

圖14.Modbus_Master輪詢調(diào)用方式

b、插入'Pull or plug of modules' 中斷OB83。

本例中Modbus RTU主站模塊安裝在分布式IO站點(diǎn)上，因此程序中需要考慮分布式IO站點(diǎn)故障、CM PTP 模塊插拔模塊等故障。 
分布式IO站點(diǎn)中插出、拔入模塊時(shí)，操作系統(tǒng)都會(huì)調(diào)用一次OB83。通過(guò)OB83接口區(qū)的輸入變量“16#Event_Class”判斷故障的模塊和類型：事件類型16#39表示模塊被拔出，事件類型16#38表示模塊被插入。
CM PTP 模塊被重新插入的時(shí)候，需要在中斷OB83中調(diào)用Modbus_Comm_Load 指令對(duì)通信模塊進(jìn)行重新組態(tài)，如圖15所示。

圖15. OB83中再次調(diào)用Modbus_Comm_Load 指令

注意

① OB83 中調(diào)用Modbus_Comm_Load指令的背景數(shù)據(jù)塊需要與OB1中調(diào)用的Modbus_Comm_Load指令的背景數(shù)據(jù)塊相同。
② CM PTP模塊的硬件標(biāo)識(shí)符也可以在'PLC變量'--->'系統(tǒng)常數(shù)'中查詢，如圖16. 所示。

圖16. 系統(tǒng)常量

c、插入'Rack or Station failure' 中斷OB86。

分布式IO站點(diǎn)故障和恢復(fù)時(shí)，操作系統(tǒng)都會(huì)調(diào)用一次OB86。通過(guò)OB86接口區(qū)的輸入變量“16#Event_Class”判斷故障的模塊和類型：事件類型16#39表示站點(diǎn)故障，事件類型16#38表示站點(diǎn)恢復(fù)。

CM PTP 模塊所在的IO站點(diǎn)恢復(fù)時(shí)，需要在中斷OB86中調(diào)用Modbus_Comm_Load 指令對(duì)通信模塊進(jìn)行重新組態(tài)，如圖17所示。

圖17. OB86中調(diào)用Modbus_Comm_Load 指令

注意

①OB86 中調(diào)用Modbus_Comm_Load指令的背景數(shù)據(jù)塊需要與OB1中調(diào)用的Modbus_Comm_Load指令的背景數(shù)據(jù)塊相同。
② 分布式IO 站點(diǎn)的硬件標(biāo)識(shí)符也可以在'PLC變量'--->'系統(tǒng)常數(shù)'中查詢。

2 Modbus RTU 從站編程

Modbus RTU從站編程需要調(diào)用Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Slave指令，其中Modbus_Comm_Load指令通過(guò)Modbus RTU協(xié)議對(duì)通信模塊進(jìn)行組態(tài)，Modbus_Slave指令可通過(guò)由Modbus_Comm_Load指令組態(tài)的端口作為Modbus從站進(jìn)行通信，Modbus_Comm_Load指令的MB_DB參數(shù)必須連接到Modbus_Slaver指令的（靜態(tài)）MB_DB參數(shù)。

本例中CPU機(jī)架CM1241 RS422/485作為Modbus RTU從站，其相關(guān)編程步驟如下：

OB1中插入一個(gè)FC函數(shù)，并在函數(shù)中拖入Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Slave指令。如圖18所示

圖18. 拖入Modbus RTU 從站指令

Modbus_Slave指令各參數(shù)意義如下表3所示：

表3 Modbus_Slave指令參數(shù)意義

注意

① Modbus_Comm_Load指令不建議在啟動(dòng)組織塊OB100中調(diào)用，建議在OB1中調(diào)用。Modbus_Comm_Load指令在OB1中調(diào)用時(shí)，其輸入位“REQ”需使用上升沿觸發(fā)，本例中該輸入位采用 “FirstScan” 系統(tǒng)存儲(chǔ)器位。
② Modbus_Comm_Load指令背景數(shù)據(jù)塊中的靜態(tài)變量“MODE”用于描述PTP模塊的工作模式，有效的工作模式包括：

· 0 = 全雙工 (RS232)

· 1 = 全雙工 (RS422) 四線制模式（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）

· 2 = 全全雙工 (RS 422) 四線制模式（多點(diǎn)主站，CM PtP (ET 200SP)）

· 3 = 全全雙工 (RS 422) 四線制模式（多點(diǎn)從站，CM PtP (ET 200SP)）

· 4 = 半雙工 (RS485) 二線制模式

該靜態(tài)變量“MODE”默認(rèn)數(shù)據(jù)為0（RS232 全雙工模式），需要根據(jù)CM1241 RS422/485模塊實(shí)際組態(tài)修改該數(shù)值，本例中CM1241 RS422/485模塊工作在RS485半雙工模式需要將該數(shù)值修改為4，如何修改“MODE”靜態(tài)變量見(jiàn)圖12.所示。

③ Modbus_Slave指令的“MB_HOLD_REG”用于指向Modbus保持寄存器的數(shù)據(jù)區(qū)域地址，該數(shù)據(jù)區(qū)域支持優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊或者非優(yōu)化（標(biāo)準(zhǔn)的）數(shù)據(jù)塊，建議采用非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊。
本例中使用的數(shù)據(jù)區(qū)為非優(yōu)化訪問(wèn)的數(shù)據(jù)塊，固該輸入?yún)?shù)需要使用指針?lè)绞教顚懭鏟#DB6.DBX0.0 WORD 100 方式填寫。
如何在數(shù)據(jù)塊的屬性中取消“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”，見(jiàn)圖13. 所示。

將程序下載到PLC中，并使用Profibus DP通信電纜將CM1241 RS422/485與CM PTP串口模塊連接起來(lái)，即可測(cè)試Modbus RTU通信了。

三、常見(jiàn)問(wèn)題匯總

1. 新版本 Modbus RTU指令的使用是否存在些限制條件?
新版本 Modbus RTU指令通過(guò)CM1241通信模塊或CB1241通信板進(jìn)行Modbus RTU通信時(shí)，需要滿足如下條件：

a. S7-1200 CPU 的固件版本不能低于V4.1；

    b. CM1241通信模塊或CB1241通信板的固件不能低于V2.1。

S7-1200 V4.0 固件CPU可以通過(guò)固件更新到V4.1版本，V2.0固件的CM1241通信模塊也可以通過(guò)固件更新的方式更新到V2.1版本。

2 .Modbus_Comm_Load指令背景數(shù)據(jù)塊中的靜態(tài)變量“MODE”的作用是什么?為什么一般項(xiàng)目中，都需要對(duì)該變量進(jìn)行修改？
新版本的Modbus RTU指令擴(kuò)展了Modbus RTU的功能，該指令除了支持CM1241通信模塊、CB1241通信板還支持PROFINET或PROFIBUS分布式I/O機(jī)架上的PTP通信模塊實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通信。