S7-1200 作为Modbus RTU 主站

S7-1200 支持Modbus RTU通信模式的模块可作为Modbus RTU主站。以下以 CPU1215C DC/DC/DC和CM1241 RS485 模块为例，介绍S7-1200 Modbus RTU 主站通信组态及编程步骤。

硬件和软件需求及所完成的通信任务:

硬件：
① CPU1215C DC/DC/DC (订货号： 6ES7 215-1AG31-0XB0)
② CM1241 RS485 (订货号：6ES7 241-1CH30-0XB0)
③ PS 307电源（订货号：6ES7307-1KA02-0AA0）
④ PC(带以太网卡）
⑤ TP以太网电缆

软件：
① STEP 7 Professional V11 SP2 UPD4+HSP
② ModSim(该软件是第三方软件，可以从 Internet 网络下载)

所完成的通信任务：
将Modbus RTU从站ModSim中Modbus地址从40001开始的5个字中的数据，分别读取到Modbus RTU主站CPU1215C 中地址从DB1.DBW0开始的5 个字中。

1.组态Modbus RTU 通信模块

在硬件目录里找到“通信模块”→“点到点”→“CM1241(RS485)”，双击或拖拽此模块至CPU左侧即可，如下图1所示：

图1 组态通信模块

接下来，在“设备视图”中用鼠标选中CM1241(RS485)模块，在“属性”→“端口组态”中配置此模块硬件接口参数。如下图2所示：

以下以传输率=9.6Kbps，奇偶校验=无奇偶校验，数据位=8位字符，停止位=1，其它保持默认设置为例。

图2 RS485 端口设置

最后在“硬件标识符”里确认一下硬件标识符为271，如下图3所示：

图3 硬件标识符

2.添加启动OB

在项目树下选择“CPU1215C DC/DC/DC”→“程序块”→“添加新块”，在弹出的窗口中选择“OB 组织块”→ “Startup”，添加启动OB 100，如下图4所示：

图4 添加启动OB

3.调用MB_COMM_LOAD指令

为使端口一启动就被设置为Modbus RTU通信模式，可在OB 100中调用“MB_COMM_LOAD”指令。调用“MB_COMM_LOAD”指令时会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下图5所示：

图5 调用MB_COMM_LOAD指令

点击“确认”为该指令创建背景数据块后，为各输入/输出引脚分配地址。尤其需注意MB_DB输入引脚需指向“MB_MASTER”指令的背景数据块，如下图6所示：

注意： “MB_COMM_LOAD”指令输入位“REQ”需使用上升沿触发。由于OB 100只在S7-1200启动时执行一次，因此，此例中将“REQ”设为“TRUE”。

图6 MB_COMM_LOAD指令

MB_COMM_LOAD指令参数意义如下表1所示：

表1 MB_COMM_LOAD指令参数意义

4.创建DATA_PTR数据发送、接收缓冲区

通过“程序块”→ “添加新块”，选择“数据块（DB）”创建 DB 块，选择“标准与S7- 300/400兼容” ，点击“确认”键。在DB中创建数据类型为5个字的数组，如下图7所示：

注意：DATA_PTR数据发送、接收缓冲区使用的DB访问类型必须是标准与S7- 300/400兼容。

图7 创建DATA_PTR 数据发送、接收缓冲区

5.调用MB_MASTER指令

在OB1中调用“MB_MASTER”指令，调用该指令时会自动弹出创建相应背景数据块的界面，如下图8所示：

图8 调用MB_MASTER指令

点击“确认”为该指令创建背景数据块后，并为各输入/输出引脚分配地址，如下图9所示：

注意：“MB_MASTER”指令的输入位“REQ”必须使用上升沿触发。

以下以S7-1200作为Modbus RTU主站，用F03功能码读取Modbus RTU从站2，从Modbus地址40001开始的五个字，接收的数据存放在缓冲区DB3.DBW0开始区域为例。设置如下所示：MB_ADDR=2，MODE=0，DATA_ADDR=40001，DATA_LEN=5。

地址对应关系如下表2所示：

表2 Modbus地址对应关系

图9 MB_MASTER指令

MB_MASTER指令参数意义如下表3所示：

表3 MB_MASTER指令参数意义

关于MODE，DATA_ADDR，DATA_LEN可在下表4中查看：

表4 MB_MASTER Modbus功能表

6. Modbus 从站软件设置

注意：Modbus RTU从站采用ModSim软件测试，该软件是第三方软件，可以从 Internet 网络下载。

在打开的ModSim软件中建立连接，并设置RTU模式的参数：波特率Baud=9600，数据位Data=8，停止位Stop=1，校验Parity=NONE，如下图10所示：

图10 建立ModSim连接

选择“File”→“New”打开ModSim通信界面，设置Modbus RTU从站的地址Device Id=2，开始地址Address=0001，数据长度Length=5，Modbus数据类型功能码03。分别双击各Modbus地址后的数据区，出现“Write Register"对话框，在此写入数据值，如下图11所示：

注意：Device Id设置必须与“MB_MASTER”指令中输入引脚“MB_ADDR”设置的地址一致。

图11 设置ModSim

7. Modbus RTU测试结果

在STEP 7 Professional V11 UPD4软件中打开该项目CPU1215C DC/DC/DC的“监控表”，触发“MB_MASER”指令的输入位M10.0。Modbus RTU主站将ModSim从站地址40001中的数值11，40002中的数值12，40003中的数值13，40004中的数值14，40005中的数值15，分别读取到了地址DB3.DBW0，DB3.DBW2，DB3.DBW4，DB3.DBW6，DB3.DBW8中，如下图12所示：

图12 Modbus RTU测试结果

S7-1200 Modbus RTU通信模式的多地址或多站点轮询

多个CM 1241 RS485 通讯模块之间可以使用 PROFIBUS 电缆相互连接。可以将 1 个主站和最多 31 个 MODBUS 从站使用 PROFIBUS 电缆连接组网。

S7-1200 Modbus RTU轮询需要通过上一条”MB_MASTER“指令输出位“Done“=1来触发下一条“MB_MASTER“指令。具体说明及编程思路请参考以下链接：

如何使用STEP 7(TIA Portal)V11为SIMATIC S7-1200建立Modbus RTU通讯？

https://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/47756141

MB_COMM_LOAD和MB_MASTER指令STATUS错误代码

表5 MB_COMM_LOAD指令STATUS错误代码

表6 MB_MASTER指令STATUS错误代码（指令的通信和组态错误消息）

表7 MB_MASTER指令STATUS错误代码（Modbus 协议的错误消息）

常问问题：

如何检查S7-1200 通信模块CM1241是否已被成功设置为Modbus RTU通信模式？

可在程序或监控表中查看“MB_COMM_LOAD”指令的输出位“DONE”，“ERROR”以及“STATUS”状态来判断S7-1200 通信模块CM1241是否已被成功设置为Modbus RTU通信模式。

• 如果该模块被成功设置为Modbus RTU通信模式：“MB_COMM_LOAD”指令输出位“DONE”=1，“ERROR”=0，输出状态字“STATUS”=0；
• 如果该模块未被成功设置为Modbus RTU通信模式：“MB_COMM_LOAD”指令输出位“DONE”=0，“ERROR”=1，输出状态字“STATUS”输出错误代码。具体错误原因可查看“MB_COMM_LOAD指令STATUS错误代码”表。

执行“MB_MASTER”指令，总是显示输出位“Busy”=1，为什么？

因为端口正忙于处理传送请求。出现该错误时请检查“MB_MASTER“指令输入位”REQ“是否为上升沿触发，或是否有其它的多个“MB_MASTER”指令在执行。

通过执行“MB_MASTER”指令无法写入或读取Modbus RTU丛站地址的数据，但程序中监视“MB_MASTER”指令错误位“Error”=0，错误代码“STATUS”=16#0，为什么？

“MB_MASTER”指令上一请求因错误而终止后，ERROR 位将保持为 TRUE 一个扫描周期时间，并且 STATUS 参数中的错误代码值仅在 ERROR =TRUE 的一个扫描周期内有效，因此无法通过程序或监控表查看到。可采用如下所示的编程方式将ERROR 和 STATUS 参数读出。

S7-1200 作为Modbus RTU 主站，如何对Modbus RTU从站进行0-65535扩展寻址？

通常，“MB_MASTER”指令的背景数据块“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”默认为0，可以对Modbus RTU从站地址0-247进行访问。

将“MB_MASTER”指令的背景数据块“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”设置为1，才能对Modbus RTU从站进行0-65535扩展寻址。可按照如下步骤设置“EXTENDED_ADDRESSING”：

首先找到“系统块”→“程序资源”，双击“MB_MASTER_DB”，在“MB_MASTER”指令的背景数据块“MB_MASTER_DB”中查看“EXTENDED_ADDRESSING”。

在“监控表”内输入“MB_MASTER_DB.EXTENDED_ADDRESSING”,将该位置1。