1. 概述
在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三方仪表可以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle（硬件狗）可以扩展该协议，S7-200 集成的口可以支持自由口通讯，通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站，CP341作为Modbus 从站，实现Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。
2. 软件环境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。
2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置，并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供，也可以从以下的链接下载：27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之前必须先安装PtP Driver，此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买，也可以从以下的链接下载：27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可以从以下的链接下载。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0002。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门子的标准指令库，必须先安装指令库的软件包 Instruction Library，安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令，该软件包可以从以下的链接下载。http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0010。
3. 硬件列表和接线
3.1 硬件列表
|
S7-300从站
|
CPU315-2DP
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6ES7 315-2AG10-0AB0
|
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CP341 RS422/485
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6ES7 341-1CH01-0AE0
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|
Dongle
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6ES7 870-1AB01-0YA0
|
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PC 适配器（USB）
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6ES7 972-0CB20-0XA0
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S7-200主站
|
CPU 224XP
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6ES7 214-2BD23-0XB0
|
表1 硬件设备
3.2 硬件接线
3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。
图1 S7-200 CPU通信口引脚定义
图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义
3.2.2 接线示意图
图3 硬件结构和接线示意图
4. 组态设置和编程
4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。
4.1.1 Modbus RTU主站库
使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：
-
需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；
-
Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）；
-
Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）；
-
Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0；
-
使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。
图4 库存储区设置
-
Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：
|
Modbus 地址
|
读 / 写
|
Modbus 从站须支持的功能
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00001~09999
|
读
|
功能1：读输出点
|
|
数字量输出
|
写
|
功能5：写单个输出点
|
|
|
功能15：写多个输出点
|
|
10001~19999
|
读
|
功能2：读输入点
|
|
数字量输入
|
|
30001~39999
|
读
|
功能4：读输入寄存器
|
|
输入寄存器
|
|
40001~49999
|
读
|
功能3：读保持寄存器
|
|
保持寄存器
|
写
|
功能6：写单个寄存器
|
|
|
功能16：写多个寄存器
|
表2需要从站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5 Modbus RTU 主站初始化
图中各参数含义如下
|
编号
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符号/含义
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说 明
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a
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EN / 使能
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必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0）。
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|
b
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Mode / 模式
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为1时使能为Modbus协议；为0时恢复为PPI协议。
|
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c
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Baud / 波特率
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支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。
|
|
d
|
Parity / 校验
|
校验方式选择：0＝无校验；1＝奇校验，2＝偶校验。
|
|
e
|
Timeout / 超时
|
主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000毫秒，允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。
|
|
f
|
Done / 完成位
|
初始化完成，此位会自动置1。
|
|
g
|
Error / 错误位
|
初始化错误代码。
|
表3
调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。
图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序
图中各参数含义如下
|
编号
|
符号/含义
|
说 明
|
|
a
|
EN / 使能
|
同一时刻只能有一个读写功能使能。
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|
b
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First / 读写请求位
|
每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。
|
|
c
|
Slave / 从站地址
|
可选择的范围1–247。
|
|
d
|
RW / 读写操作位
|
0＝读， 1＝写。
|
|
e
|
Addr / 读写从站的数据地址
|
选择读写的数据类型：
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|
00001 至 0xxxx - 开关量输出
|
|
10001 至 1xxxx - 开关量输入
|
|
30001 至 3xxxx - 模拟量输入
|
|
40001 至 4xxxx - 保持寄存器。
|
|
f
|
Count / 数据的个数
|
通讯的数据个数（位或字的个数）。
|
|
g
|
DaptPtr / 数据指针
|
如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中；
|
|
如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中。
|
|
h
|
Done / 完成位
|
读写功能完成位。
|
|
i
|
Error / 错误代码
|
只有在Done位为1时，错误代码才有效。
|
表4
从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校验，连接从站的站地址是3，数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态
4.2.1 硬件组态
图7 S7-300侧硬件组态
4.2.2 设置Modbus参数
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6ES7 972-0CB20-0A0 USB接口编程适配器（USB接口编程电缆）
6ES7 972-0CB35-0A0 TS适配器II 用于调制解调器远程服务
6ES7 972-0CC35-0A0 TS适配器II 用于ISDN 远程服务
6GK1 561-1AA01 CP5611网卡(PCI总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)
6GK1 551-2AA00 CP5512网卡(PCMCIA总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,笔记本电脑用，32BIT)
6GK1 561-3AA01 CP5613网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站)
6GK1 561-3FA00 CP5613光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站
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6FX800开头 是动力电缆跟信号电缆
6XV1 840-2AH10 4芯电缆 网线
6FC5210-0DF22-2AA0 PCU50
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6XV1 830-0EH10 PROFIBUS通讯电缆
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6XV1 830-0AH10 DP电缆
6XV1 820-5AH10 光纤电缆(米)
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西门子S7-200PLC上海代理商 ? ? ? ?产品订货型号：6ES7214-2BD23-0XB8上海朕锌电气设备有限公司本着“以人为本、科技先导、顾客满意、持续改进”的工作方针，致力于工业自动化控制领域的产品开发、工程配套和系统集成，拥有丰富的自动化产品的应用和实践经验以及雄厚的技术力量，尤其以?PLC复杂控制系统、传动技术应用、伺服控制系统、数控备品备件、人机界面及网络/软件应用为公司的技术特长，几年来，上海朕锌公司在与德国?SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧密合作过程中，建立了良好的相互协作关系。业务客服：?0 2 1-31668149手 机??15021699383：24小时为您解忧）15021699383???传真 ?：021-67226033商 务?QQ ；2779823058?我公司销售西门子保内全新原装产品！可通过序列号向西门子总部查询真伪从购买日期开始享受西门子官方质保一年！一年内因产品本身质量问题免费更换（非人为损坏），不收取任何费用!欢迎来电咨询（二十四小时恭候）！CPU 1211C1211 CPU AC/DC/Rly6ES7211-1BD30-0XB0 1211 CPU DC/DC/DC6ES7211-1AD30-0XB0 1211 CPU DC/DC/Rly6ES7211-1HD30-0XB0CPU 1212C1212 CPU AC/DC/Rly6ES7212-1BD30-0XB0 1212 CPU DC/DC/DC6ES7212-1AD30-0XB0 1212 CPU DC/DC/Rly6ES7212-1HD30-0XB0CPU 1214C1214 CPU AC/DC/Rly6ES7214-1BE30-0XB0 1214 CPU DC/DC/DC6ES7214-1AE30-0XB0 1214 CPU DC/DC/Rly6ES7214-1HE30-0XB0SM 12228 x 继电器输出6ES7222-1HF30-0XB0SM 12228 x 24V DC 输出6ES7222-1BF30-0XB0SM 12238 x 24V DC 输入/8 x6ES7223-1PH30-0XB0 继电器输出 SM 12238 x 24V DC
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3RW4422-3BC44 3RW4427-3BC44 3RW4443-2BC44 3RW4447-2BC443RW4456-2BC44
3RW4422-3BC34 3RW4427-3BC34 3RW4443-2BC34 3RW4447-2BC343RW4456-2BC34
3RW4422-1BC45 3RW4427-1BC45 3RW4443-6BC45 3RW4447-6BC453RW4456-6BC45
3RW4422-1BC35 3RW4427-1BC35 3RW4443-6BC35 3RW4447-6BC353RW4456-6BC35
3RW4422-3BC45 3RW4427-3BC45 3RW4443-2BC45 3RW4447-2BC453RW4456-2BC45
3RW4422-3BC35 3RW4427-3BC35 3RW4443-2BC35 3RW4447-2BC353RW4456-2BC35
3RW4422-1BC46 3RW4427-1BC46 3RW4443-6BC46 3RW4447-6BC46 3RW4456-6BC46
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3RW4422-3BC46 3RW4427-3BC46 3RW4443-2BC46 3RW4447-2BC46 3RW4456-2BC46
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3RW4423-3BC44 3RW4434-2BC44 3RW4444-2BC44 3RW4453-2BC44 3RW4457-2BC44
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3RW4423-1BC45 3RW4434-6BC45 3RW4444-6BC45 3RW4453-6BC45 3RW4457-6BC45
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3RW4424-3BC35 3RW4435-2BC35 3RW4445-2BC35 3RW4454-2BC35 3RW4458-2BC35
3RW4424-1BC46 3RW4435-6BC46 3RW4445-6BC46 3RW4454-6BC46 3RW4458-6BC46
3RW4424-1BC36 3RW4435-6BC36 3RW4445-6BC36 3RW4454-6BC363RW4458-6BC36
3RW4424-3BC46 3RW4435-2BC46 3RW4445-2BC46 3RW4454-2BC46 3RW4458-2BC46
3RW4424-3BC36 3RW4435-2BC36 3RW4445-2BC36 3RW4454-2BC363RW4458-2BC36
3RW4425-1BC44 3RW4436-6BC44 3RW4446-6BC44 3RW4455-6BC44 3RW4465-6BC44
3RW4425-1BC34 3RW4436-6BC34 3RW4446-6BC34 3RW4455-6BC34 3RW4465-6BC34
3RW4425-3BC44 3RW4436-2BC44 3RW4446-2BC44 3RW4455-2BC44 3RW4465-2BC44
3RW4425-3BC34 3RW4436-2BC34 3RW4446-2BC34 3RW4455-2BC34 3RW4465-2BC34
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3RW4425-1BC35 3RW4436-6BC35 3RW4446-6BC35 3RW4455-6BC353RW4465-6BC35
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3RW4425-3BC35 3RW4436-2BC35 3RW4446-2BC353RW4455-2BC35 3RW4465-2BC35
3RW4425-1BC36 3RW4436-6BC46 3RW4446-6BC463RW4455-6BC46 3RW4465-6BC46
3RW4425-1BC46 3RW4436-6BC36 3RW4446-6BC36 3RW4455-6BC36 3RW4465-6BC36
3RW4425-3BC46 3RW4436-2BC46 3RW4446-2BC46 3RW4455-2BC46 3RW4465-2BC46
3RW4425-3BC36 3RW4436-2BC36 3RW4446-2BC36 3RW4455-2BC363RW4465-2BC36
3RW4426-1BC44 3RW4466-6BC44
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3RW4426-1BC35 3RW4466-6BC35
3RW4426-3BC45 3RW4466-2BC45
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3RW4426-3BC36 3RW4466-2BC36
3RW4422-1BC44
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3RW4443-6BC44
3RW4447-6BC44
3RW4456-6BC44
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3RW4422-3BC34
3RW4443-2BC34
3RW4447-2BC34
3RW4456-2BC34
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