图 1. Modbus RTU V4 指令集
TIA Portal V15 版本开始，Modbus （RTU）指令集更新到 V4.0 及以上版本：
注意：S7-1200 固件至少需要 V4.2 版本
以 V16 为例，如图 1 所示，Modbus （RTU）指令集为 V4.4 版本。
图 1. Modbus RTU V4 指令集
V4 版本的 Modbus RTU 指令有以下重要功能的更新。
Modbus_Master 指令变化：
Modbus_Slave 指令变化：
DATA_PTR 参数指向要写入或读取的 DB 或 M 地址。如果使用数据块，则必须创建一个全局数据块为读写 Modbus 从站提供数据存储位置。
自指令版本 V4.0 起：
该参数可以指向优化的 DB 数据块，在优化数据块中，允许使用以下数据类型的单个元素或者数组：Bool、Byte、Char、Word、Int、DWord、DInt、Real、USInt、UInt、UDInt、SInt或 WChar。
MB_HOLD_REG 指向 Modbus RTU 保持寄存器，可以是 M 存储区或者 DB 数据块。
自指令版本 V4.0 起：
该参数可以指向优化的 DB 数据块，在优化数据块中，允许使用以下数据类型的单个元素或者数组：Bool、Byte、Char、Word、Int、DWord、DInt、Real、USInt、UInt、UDInt、SInt 或 WChar。
例：使用 TIA Portal V16，CPU1215C 配置 CM1241 RS422/485 模块作为 Modbus RTU 主站，CPU1215C 配置 CM1241 RS422/485 模块作为 Modbus RTU 从站
CPU1215C 在 OB1 中编写 Modbus 主站的程序，创建优化 DB 数据块 DB3-Master，DATA_PTR 填写该优化的 DB 块区域：
图 2. CPU1215C 主站 Modbus 编程
图 3. 优化的数据块 DB3-Master
CPU1214C 在 OB1 中编写 Modbus 从站的程序，创建优化的 DB 数据块 DB8，MB_HOLD_REG 填写该优化的 DB 块区域：
图 4. CPU1214C 从站 Modbus 编程
图 5. 优化的数据块 DB8
主站 Master 的 REQ 管脚触发，主站读取从站的保持性寄存器 40001，长度为 5 个字，读取结果如图 6 所示：
图 6. 主站 Master 读取到的数据
Modbus_Slave V4 背景 DB 的数据内容
如图 7 所示：
图 7. Modbus_Slave V4 背景数据块
用户程序可以修改图 7 中圈出的变量：
红色为 Modbus RTU V4 指令集中 Modbus_Slave 增加的变量，要求的版本是 TIA PORTAL V15 及其以上，CPU版本 V4.2 及其以上
黑色为 Modbus_Slave V3 指令集中 Modbus_Slave V3 增加的变量，要求的版本是 TIA PORTAL V14SP1 及其以上，CPU版本 V4.1.1 及其以上
蓝色为 Modbus_Slave V3 指令集中 Modbus_Slave V2 的变量（即初始版本），要求的版本是 TIA PORTAL V13SP1 及其以上，CPU版本 V4.1.1 以及其上
下面将介绍这些可修改变量
过程映像中写入区域的定义：
QB_Start：CPU 可写入的输出字节的起始地址
QB_Count：CPU 可写入的输出字节的字节数。如果 QB_Count = 0，则 CPU 的输出字节均无法写入。
默认是 QB_Start 为 0，QB_Count 为65535，即所有输出字节区域均可以写访问。
示例：要想只允许 QB10 到 QB17 可写入，则 QB_Start = 10且 QB_Count = 8。
过程映像中读取区域的定义：
QB_Read_Start：CPU 可读取的输出字节的起始地址
QB_Read_Count：CPU 可读取的输出字节的字节数。如果 QB_Read_Count = 0，则 CPU 的输出字节均无法读取。
默认是 QB_Read_Start 为 0，QB_Read_Count 为 65535，即所有输出字节区域均可以读访问。
示例：要想只允许 QB10 到 QB17 可读取，则 QB_Read_Start = 10 且 QB_Read_Count = 8。
IB_Read_Start：CPU 可读取的输入字节的起始地址
IB_Read_Count：CPU 可读取的输入字节的字节数。如果 IB_Read_Count = 0，CPU 的输入字节均无法读取。
默认是 IB_Read_Start 为 0，IB_Read_Count 为 65535，即所有输入字节区域均可以读访问。
示例：要想只允许 IB10 到 IB17 可读取，则 IB_Read_Start = 10 且 IB_Read_Count = 8。
Modbus_Slave 指令版本 V4.0 以及 S7-1200 CPU 固件版本 V4.2 起，用户可访问数据块中的数据区域，而不用直接访问过程映像和保持寄存器。为此，在全局 DB 属性页中，必须取消选中"仅存储在装载存储器中和"优化块访问复选框。
如果 MODBUS 请求到达时，尚未定义相应功能代码的 MODBUS 数据类型的数据区域，请求会按之前的指令版本处理，即直接访问过程映像和保持性寄存器。
如果 MODBUS 请求到达时，已定义功能代码的 MODBUS 数据类型的数据区域，则 Modbus_Slave 指令会对此数据区域执行读写操作。具体是读操作还是写操作取决于作业类型。
单个 MODBUS 请求只能对一个数据区域进行读写操作。如果要读取覆盖多个数据区域的保持性寄存器，则需要多个 MODBUS 请求。
数据区域的定义规则如下：
| 参数 | 数据类型 | 含义 |
|---|---|---|
| data_type | UInt | 映射到此数据区域的 MODBUS 数据类型的标识符： • 0：空字段元素或未使用数据区域的标识符。此时，db、start 和 length 的值无效。 • 1：过程映像输出（与功能代码 1、5 和 15 一起使用） • 2：过程映像输入（与功能代码 2 一起使用） • 3：保持寄存器（与功能代码 3、6 和 16 一起使用） • 4：输入寄存器（与功能代码 4 一起使用） |
| db | UInt | 映射的数据区编号，该 DB 必须是非优化 DB |
| start | UInt | 映射到数据块中的首个 MODBUS 地址，从 0 开始 |
| length | UInt | Bool 个数（对于data_type 1 或者 2），Word 个数（data_type 3 或者 4） |
表 1. Data_Area_Array 数组的元素及其含义
本例中，使用 TIA Portal V16，CPU1215C 配置 CM1241 RS422/485 模块作为 Modbus RTU 主站，CPU1214C 配置 CM1241 RS422/485 模块作为 Modbus RTU 从站，主站访问从站的数据块中的数据区域：
主站配置：在 OB1 中，拖入 Modbus_Comm_Load 指令和 Modbus_Master 指令，MODE=0，DATA_ADDR=40006，DATA_LEN=5，如图 8 所示：
图 8. 主站调用 Master 指令
从站配置：在 OB1 中，拖入 Modbus_Comm_Load 指令和 Modbus_Slave 指令，参考图 4 所示：
从站的背景 DB 中 Data_Area_Array 进行如图 9 所示配置：
图 9. CPU1214C Modbus_Slave 背景 DB 中 Data_Area_Array
Data_Area_Array[1]:data_type = 3，db = 3，start = 0，length = 5,，即 DB3.DBW0-DB3.DBW8 对应 40001-40005。
Data_Area_Array[2]:data_type = 3，db = 4，start = 5，length = 5,，即 DB4.DBW0-DB4.DBW8 对应 40006-40010。
Data_Area_Array[3]:data_type = 3，db = 5，start = 10，length = 5,，即 DB5.DBW0-DB5.DBW8 对应 40011-40015。
Data_Area_Array[4]:data_type = 0，db = 0，start = 0，length = 0。
Data_Area_Array[5]:data_type = 3，db = 6，start = 15，length = 5，即 DB6.DBW0-DB6.DBW8 对应 40016-40020，由于 Data_Area_Array[4] 参数为空，所以 Data_Area_Array[5] 参数失效。
在 CPU1214C 创建 4 个非优化 DB 块，DB3/DB4/DB5/DB6，如图 10 所示：
图 10.CPU1214C 创建数据块
CPU1215C 的 Master 块读取 40006-40010 地址，对应 CPU1214C 的 DB4 块中的 DB4.DBW0-DB4.DBW8 内容，Master 块读取到内容如图 11 所示：
图 11. 主站 CPU 读取到的数据
如果主站 Master 读取从站 Modbus 地址 40016，数据长度 5，如图 12 所示：
图 12. 主站调用 Master 指令
由于从站 CPU1214C 没有 40016-40020 地址对应的数据区域，所以 Master 指令执行之后报错，如图 13 所示：
16#8383：请求帧中的数据地址无效。.
图 13. Master 指令执行报错
HR_Start_Offset 用于指定 Modbus 保持寄存器的起始地址，存储在 Modbus_Slave 背景数据块中，默认是 0。
Modbus 保持寄存器地址从 40001 或 400001 开始。这些地址与保持寄存器的 PLC 存储器起始地址对应。通过组态"HR_Start_Offset"变量，可以将 Modbus 保持寄存器的起始地址定义为除 40001 或 400001 之外的其它值。
例如，如果保持寄存器被组态为起始于 MW100 并且长度为 100 个字（即 MB_HOLD_REG 设置为 P#M100.0 WORD 100）。偏移量 20 可指定保持寄存器的起始地址为 40021 而不是 40001。低于 40021 和高于 40120 的任何地址都将导致寻址错误。
| HR_Start_Offset | 地址 | 最小值 | 最大值 |
|---|---|---|---|
| 0 | Modbus 地址 | 40001 | 40100 |
| S7-1200 地址 | MW100 | MW298 | |
| 20 | Modbus 地址 | 40021 | 40120 |
| S7-1200 地址 | MW100 | MW298 |
例如，将 Modbus_Slave 放入程序段后，可以切换到先前的程序段，分配 HR_Start_Offset 值。该值必须在执行 Modbus_Slave 前分配，如图 14 所示：
图 14. 从站的 Slave 编程
使用 Data_Area_Array 修改保持寄存器区域，不建议修改 HR_Start_Offset。
Modbus 从站寻址可组态为单字节（Modbus 标准方式）或双字节。扩展寻址用于对单一网络内地址超过 247 进行寻址。选择扩展寻址后，最多可以对 65535 个地址进行寻址。
Extended_Addressing 为 FALSE（默认设置）： 1 字节地址，地址范围 0 到 247。
Extended_Addressing 为 TRUE ： 2 字节地址，地址范围 0 到 65535。