概述

在自动化和控制系统中,Modbus TCP协议被广泛用于PLC之间的通信。本文将探讨如何在两台S7-1200 PLC之间实现Modbus TCP通信,重点介绍客户端的编程和通信过程。

实验环境设置

  • 操作系统: WIN7 SP1 专业版 64 位
  • 编程软件: STEP 7 Professional V13 SP1 Update 5
  • 系统硬件: CPU1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 V4.1 和 CPU1215C 6ES7215-1AG40-0XB0 V4.1

Modbus TCP通信基本配置

  • 客户端: CPU 1212C
  • 服务器: CPU 1215C
  • IP 地址: 客户端 192.168.0.6, 服务器 192.168.0.4
  • 端口号: 客户端 0 服务端 502
  • 硬件标识符: 64
两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图1

硬件标识符是在“设备组态”中,双击PROFINET 接口,然后在“属性中的“硬件标识符”中查看。

S7-1200作为客户端的编程及通信过程

  • S7-1200 客户端侧需要调用 MB CLIENT 指令块。
  • 该指令块主要完成客户机和服务器的 TCP 连接、发送命令消息接收响应以及控制服务器断开的工作任务。

调用 MB_CLIENT

将MB_CLIENT 指令块在程序块>OB1”中程序段里调用,调用时会自动生成背景 DB,点击确定即可

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图3

MB_CLIENT 各脚定义:

  • REQ: 与服务器之间的通信请求,上升沿有效。
  • DISCONNECT: 通过该参数,可以控制与ModbusTCP服务器建立和终止连接。0:建立连接;1:断开连接。
  • MB MODE: 选择Modbus请求模式(读取、写入或诊断)。
  • MB_DATA_ADDR: 由”MB_CLIENT“指令所访问数据的起始地址。
  • MB DATA LEN:数据长度:数据访问的位或字的个数。
  • MB_DATA_PTR: 指向Modbus数据寄存器的指针。
  • CONNECT:指向连接描述结构的指针。使用TCON_IP_v4数据类型。
  • DONE: 最后一个作业成功完成,立即将输出参数DONE置位为”1″。
  • BUSY:作业状态位:0:无正在处理的”MB_CLIENT”作业;1:”MBCLIENT’作业正在处理。
  • ERROR:错误位: 0:无错误:1:出现错误,错误原因查看STATUS。
  • STATUS: 指令的详细状态信息。

CONNECT 引脚的指针类型

创建TCON_IP_v4结构:

  • 需要创建一个全局数据块 DB2,并在其中定义TCON IP v4数据结构,用于存储通信配置。
  • 双击打开 DB2,定义变量名称为“aa”,数据类型为TCON IP v4” (可将 TCON IP V4 拷贝到对话框中) ;
  • 点击“回车”按键,该数据类型结构创建完毕
两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图5

TCON IP v4数据结构的引脚定义说明如下:

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图7

注意:

  • CONNECT引脚的填写需要用符号寻址的方式
  • TCON_IP_v4 是系统数据类型,不是在 PLC 数据类型中创建
  • LocalPort 一般使用默认值 0,意思是本地使用随机端口

创建 MB_DATA_PTR 数据缓冲区

1.创建一个全局数据块 DB3,创建方法可以参考图 2,连同上步创建的 DB2 位于 CPU 程序块中;

生成的两个 DB 块名称:

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图9

2.建立一个 Word 数组的数据类型,以便通信中存放数据;MB_DATA_PTR 数据缓冲区结构:

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图11

注意

  • 指定的数据缓冲区可为 DB 块或M存储区地址中;
  • DB 块可为优化的数据块,也可为标准的数据块结构;
  • 若为优化的数据块结构,必须是基本数据类型数组;
  • 若为标准的数据块结构,以指针的方式填写该引脚;
  • MB_DATA_PTR 指定的数据缓冲区必须足够大,至少达到MB_DATA_LEN 个位 (访问输入位、输出位时) 或字 (访问保持寄存器、输入字时) ;
  • 本文以标准的数据块 (默认) 为例进行编程。

修改DB块属性为标准的块结构:

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图13

客户端侧完成指令块编程

调用 MB_CLIENT 指令块,使用功能码 03 从服务器中读取 2个保持寄存器的值,MB_MODE =0,MB_DATA_ADDR =40001,MB_DATA_LEN =2

两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信插图15

注意:

  • 对于本例来说,伙伴是另一个 S7-1200,实际上也可换做任意支持 Modbus TCP 服务器的设备,只需在参数引脚设置合适值,并在 CONNECT 设置正确通信参数即可。
  • 如果 S7-1200作为 Modbus TCP 客户端需要同时连接多个 Modbus TCP 服务器,那么需要使用多个 MB_CLIENT;
  • 如果一个 Modbus TCP 连接里有多个通信作业,且每个作业调用一次 MB_CLIENT ,那么每次调用必须使用相同的背景数据块,CONNECT 也使用相同的参数

下载与测试

完成编程后,将整个项目下载到S7-1200 PLC。在服务器侧准备就绪后,通过触发MB CLIENT指令块的REQ引脚的上升沿来启动通信。读取到的数据将被存放在MBDATA PTR引脚指定的DB块变量中。

结论

通过以上步骤,两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信可以被成功实现。客户端的编程涉及到详细的指令块配置和数据结构的定义,这对于实现高效且可靠的通信至关重要。这种通信方法在工业自动化中的应用非常广泛,为设备间的数据交换提供了一个稳定的平台。

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