S7-300/400以太网模块CPx43-1 MODBUS TCP 通讯(TIA)

下面章节将介绍如何使用TIA Portal配置S7-300/400单站系统通过CPx43-1 PN口与第三方模拟软件进行Modbus/TCP进行通讯的详细步骤

1.使用说明

本文档配置方法需要TIA Portal版本至少是STEP7 V15.1。

若软件版本为V15及以下时，参考：

链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109751178

2.配置CP343-1作为 Modbus TCP Client 与通信伙伴建立通讯

下面以CP343-1及Modbus Slave软件为例，详细介绍如何将CP343-1 配置为Client，Modbus Slave作为Server进行Modbus TCP通讯。

2.1 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
S7-300电源模块PS 307 10A	1	6ES7307-1KA02-0AA0
S7-300 CPU317-2PN/DP	1	6ES7317-2EK14-0AB0(V3.2)
CP343-1	1	6GK7343-1GX31-0XE0
网线	若干
笔记本电脑	1

所用到软件如下表：

名称	订货号
STEP7 V16 Update3 组态编程软件
Modbus Slave免授权版本	可从网上免费获取

2.2 S7-300单站系统与Modbus Slave软件组态

打开TIA软件，新建一个工程项目文件，命名为“CP_MODBUS TCP Client”, 在项目下插入一个S7-300站，如下图1所示：

图1 新建S7-300 Station

打开设备视图，添加CP343-1,并设置CP343-1的IP地址，本例中将CP343-1的PN口IP地址设为192.168.0.221，如图所示：

图2设备视图中设置CP343-1的IP地址

2.3 组态网络视图

使用CP343-1做MODBUS TCP通信前，首先要创建CP343-1和MODBUS TCP服务器的TCP连接

步骤①：添加TCP连接

图3 添加TCP连接

步骤②：设置通信伙伴方的IP地址

TCP连接属性---常规---填写伙伴方的IP地址（此处为MODBUS TCP服务器的IP地址）

图4 TCP连接参数设置

步骤③：设置本地ID

TCP连接属性---本地ID

此处的“本地ID” 和“ LADDR”，在之后的配置MODBUS TCP工艺对象时，对应连接设置中的“连接ID”和“梯级”

图5 TCP连接参数设置

步骤④：勾选“主动建立连接”

TCP连接属性---特殊连接属性，CP343-1做TCP的客户端时，需要勾选“主动建立连接”

图6 TCP连接参数设置

步骤⑤：CP343-1作为客户端和服务器TCP通信，必须要指定服务器的IP地址和端口号。

TCP连接属性---地址详细信息，设置伙伴方的IP地址和端口号

图7 TCP连接参数设置

TCP连接属性---选项，默认设置

图8 TCP连接参数设置

2.4 组态工艺对象

配置完TCP连接后，接下来需要新增工艺对象，

步骤①：新增工艺对象

选择“Modbus”---"通信处理器"---“MODBUS_TCP”---"MB_CP_PARAM"。

图9 新增工艺对象

步骤②：设置“连接设置”

连接设置：连接ID，梯级这两个参数查看2.3章节TCP连接参数中的“本地ID”

图10 组态工艺对象

步骤③：设置“Modbus设置”---“内部”

“SIMATIC S7是服务器”选项默认不勾选；“单次写入”选项根据Modbus TCP 服务器对于功能代码的要求而定，默认情况下不勾选。

图11 组态工艺对象

步骤④：设置“Modbus设置”---“数据区域”

Modbus 设置---数据区域：下图中设置了4个Modbus数据区域

图12 组态工艺对象

2.5 根据工艺对象中创建的数据区域添加数据块

根据步骤3.4工艺对象中设置的数据区域，添加四个数据块，如下图所示

图13 创建数据块

图14 创建存放MODBUS 线圈数据的数据块

图15 创建存放MODBUS 数字量输入类型的数据块

图16 创建存放MODBUS 保持寄存器数据的数据块

图17 创建存放MODBUS 输入寄存器据的数据块

2.6 创建具有可用于授权的注册表项的数据块

创建授权密钥数据块DB3（名称REG_KEY），选择类型为“全局DB”，打开该DB块，创建变量“REG_KEY”，数据类型为“String[17]”，如图所示：

图18 创建存放授权码的数据块

授权密钥的获取方法，参考:http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/Prods/published/Comm/Comm_9.4/Comm_9.4.html

2.7 调用OB121

由于在获取授权密钥前，“MODBUSCP”指令是无授权状态，会使CPU报错而停机。而为了读取CPU 的“IDENT_CODE”码，需要CPU运行起来，则必须添加编程错误组织块OB121，如下图所示：

图19 OB121

下图为CPU诊断信息，若MODBUS TCP没有授权的情况下使用，会报错误“16#A090”和“读取时发生区域长度错误”，若调用了OB121,可避免CPU停机。

图20 CPU诊断信息

2.8 调用通信指令

调用MODBUS TCP指令（通信---通信处理器---MODBUS TCP---MODBUSCP），填写参数。

为了在通信故障时查找原因，编写程序段2捕获错误代码。

图21 调用“MODBUSCP”指令

2.9 初始化指令

创建启动组织块OB100（名称COMPLETE RESTART），语言为“STL”，打开该OB块，置位初始化位输入管脚寄存器，如下图所示：

图22 初始化“MODBUSCP”指令

2.10 通信测试

示例1：客户端读取服务器【数字量输入】，偏移量2，长度为2的数据

图23 通信测试示例

示例2：客户端读取服务器【输入寄存器】，偏移量0，长度为3的数据

图24 通信测试示例

示例3：客户端读取服务器【线圈寄存器】，偏移量0，长度为8的数据

图25 通信测试示例

示例4：客户端读取服务器【保持寄存器】，偏移量0，长度为3的数据

图26 通信测试示例

示例5：客户端写入数据到服务器【保持寄存器】，偏移量5，长度为5的数据

图27 通信测试示例

示例6：客户端写入数据到服务器【线圈寄存器】，偏移量0，长度为8的数据

图28 通信测试示例

3.配置CP343-1作为 Modbus TCP Server 与通信伙伴建立通讯

下面以S7-300单站系统及ModScan32软件为例，详细介绍如何将CP343-1PN口配置为Server，ModScan32作为Client进行Modbus TCP通讯。

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：

名称	数量	订货号
S7-300电源模块PS 307 10A	1	6ES7307-1KA02-0AA0
S7-300 CPU317-2PN/DP	1	6ES7317-2EK14-0AB0(V3.2)
CP343-1	1	6GK7343-1GX31-0XE0
网线	若干
笔记本电脑	1