【導(dǎo)讀】博途V15版本開始，Modbus（RTU）指令集更新到V4.0及以上版本，S7-1200固件至少需要V4.2版本，本文主要闡述Modbus RTU V4及以上版本的新功能。
S7-1200 運動控制實例下載 S7-1500模擬量模塊接線圖PLC手動和自動程序編程方法 很實用的西門子常用編程技巧（一）概述
以V16為例，如圖1所示，Modbus （RTU）指令集為V4.4版本，該版本的 Modbus RTU指令有以下重要功能的更新。
圖1 Modbus RTU V4 指令集1、Modbus_Master指令變化：DATA_PTR 接口的DB可以支持"優(yōu)化塊訪問"
2、Modbus_Slave指令變化：MB_HOLD_REG 接口的DB可以支持"優(yōu)化塊訪問"
可以選擇對輸入輸出過程映像區(qū)的讀訪問限制
可以自定義訪問DB中的數(shù)據(jù)區(qū)域，而不是默認(rèn)的IQ區(qū)與MB_HOLD_REG）
（二）優(yōu)化塊的支持
DATA_PTR 參數(shù)指向要寫入或讀取的 DB 或 M 地址。如果使用數(shù)據(jù)塊，則必須創(chuàng)建一個全局?jǐn)?shù)據(jù)塊為讀寫 Modbus 從站提供數(shù)據(jù)存儲位置。1、自指令版本V4.0起：該參數(shù)可以指向優(yōu)化的DB數(shù)據(jù)塊，在優(yōu)化數(shù)據(jù)塊中，允許使用以下數(shù)據(jù)類型的單個元素或者數(shù)組：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存儲區(qū)或者DB數(shù)據(jù)塊。2、自指令版本V4.0起：該參數(shù)可以指向優(yōu)化的DB數(shù)據(jù)塊，在優(yōu)化數(shù)據(jù)塊中，允許使用以下數(shù)據(jù)類型的單個元素或者數(shù)組：Bool、Byte、Char、Word、Int、DWord、DInt、Real、USInt、UInt、UDInt、SInt或 WChar。3、舉例說明：使用V16博途軟件，1215CPU配置CM1241 RS422/485模塊作為Modbus RTU主站，1214CPU配置CM1241 RS422/485模塊作為Modbus RTU從站。（1）1215CPU在OB1中編寫Modbus主站的程序，創(chuàng)建優(yōu)化DB數(shù)據(jù)塊DB3-Master，DATA_PTR填寫該優(yōu)化的DB塊區(qū)域：
圖2 1215CPU主站Modbus編程
圖3 優(yōu)化的數(shù)據(jù)塊DB3-Master（2）1214CPU在OB1中編寫Modbus從站的程序，創(chuàng)建優(yōu)化的DB數(shù)據(jù)塊DB8，MB_HOLD_REG填寫該優(yōu)化的DB塊區(qū)域：
圖4 1214CPU從站Modbus編程
圖5 優(yōu)化的數(shù)據(jù)塊DB8（3）主站Master的REQ管腳觸發(fā)，主站讀取從站的保持性寄存器40001，長度為5個字，讀取結(jié)果如圖所示：
圖6 主站Master讀取到的數(shù)據(jù)（二）Modbus Slave指令的使用
1、Modbus_Slave V4 背景DB的數(shù)據(jù)內(nèi)容如下圖7所示：
圖7 Modbus_Slave V4 背景數(shù)據(jù)塊2、用戶程序可以修改圖7中圈出的變量：（1）紅色為Modbus RTU V4 指令集中 Modbus_Slave 增加的變量，要求的版本是博途V15及其以上，CPU版本 V4.2及其以上。QB_Read_Start
QB_Read_Count
IB_Read_Start
IB_Read_Count
Data_Area_Array
（2）黑色為Modbus_Slave V3指令集中 Modbus_Slave V3增加的變量，要求的版本是博途V14SP1及其以上，CPU版本 V4.1.1及其以上。QB_Start
QB_Count
（3）藍(lán)色為Modbus_Slave V3指令集中 Modbus_Slave V2的變量（即初始版本），要求的版本是博途V13SP1及其以上，CPU版本 V4.1.1以及其上。HR_Start_Offset
Extended_Addressing
（三）過程映像讀寫訪問限制
1、過程映像中寫入?yún)^(qū)域的定義：QB_Start：CPU 可寫入的輸出字節(jié)的起始地址QB_Count：CPU 可寫入的輸出字節(jié)的字節(jié)數(shù)。如果 QB_Count = 0，則CPU 的輸出字節(jié)均無法寫入。默認(rèn)是QB_Start為0，QB_Count為65535，即所有輸出字節(jié)區(qū)域均可以寫訪問。示例：要想只允許 QB10 到 QB17 可寫入，則 QB_Start = 10且 QB_Count = 8。2、過程映像中讀取區(qū)域的定義：QB_Read_Start：CPU 可讀取的輸出字節(jié)的起始地址QB_Read_Count：CPU 可讀取的輸出字節(jié)的字節(jié)數(shù)。如果 QB_Read_Count = 0，則CPU 的輸出字節(jié)均無法讀取。默認(rèn)是QB_Read_Start為0，QB_Read_Count為65535，即所有輸出字節(jié)區(qū)域均可以讀訪問。示例：要想只允許 QB10 到 QB17 可讀取，則 QB_Read_Start = 10 且 QB_Read_Count = 8。IB_Read_Start：CPU 可讀取的輸入字節(jié)的起始地址IB_Read_Count：CPU 可讀取的輸入字節(jié)的字節(jié)數(shù)。如果 IB_Read_Count = 0，CPU 的輸入字節(jié)均無法讀取。默認(rèn)是IB_Read_Start為0，IB_Read_Count為65535，即所有輸入字節(jié)區(qū)域均可以讀訪問。示例：要想只允許 IB10 到 IB17 可讀取，則 IB_Read_Start = 10 且 IB_Read_Count = 8。（四）訪問DB中的數(shù)據(jù)區(qū)域而不是直接訪問Modbus地址
Modbus_Slave 指令版本 V4.0 以及 S7-1200 CPU 固件 (FW) 版本 V4.2 起，用戶可訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)區(qū)域，而不用直接訪問過程映像和保持寄存器。為此，在全局 DB 屬性頁中，必須取消選中"僅存儲在裝載存儲器中和"優(yōu)化塊訪問復(fù)選框。
1、如果 MODBUS 請求到達(dá)時，尚未定義相應(yīng)功能代碼的 MODBUS 數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)區(qū)域，請求會按之前的指令版本處理，即直接訪問過程映像和保持性寄存器。2、如果 MODBUS 請求到達(dá)時，已定義功能代碼的 MODBUS 數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)區(qū)域，則 Modbus_Slave 指令會對此數(shù)據(jù)區(qū)域執(zhí)行讀寫操作。具體是讀操作還是寫操作取決于作業(yè)類型。3、單個 MODBUS 請求只能對一個數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行讀寫操作。如果要讀取覆蓋多個數(shù)據(jù)區(qū)域的保持性寄存器，則需要多個 MODBUS 請求。4、數(shù)據(jù)區(qū)域的定義規(guī)則如下：最多可以定義8個數(shù)據(jù)區(qū)，位于Data_Area_Array[1..8]中。
數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)組元素定義必須連續(xù)，如果中間某數(shù)組元素定義無效，則后面的區(qū)域不生效。
如果在數(shù)據(jù)區(qū)定義了保持寄存器，則MB_HOLD_REG映射失效，如果在數(shù)據(jù)區(qū)定義了過程映像輸出，則對應(yīng)的Q區(qū)映射失效，如果在數(shù)據(jù)區(qū)定義了過程映像輸入，則對應(yīng)的I區(qū)映射失效，如果在數(shù)據(jù)區(qū)定義了輸入寄存器，則對應(yīng)的AI區(qū)映射失效。也就是說，如果在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)沒有定義哪個區(qū)域，則原有的映射依然保留。
單個MODBUS 請求只能對恰好一個數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行讀寫操作。
每個字段元素 Data_Area_Array[x]（其中 1 <= x <= 8）都是 MB_DataArea 類型的UDT，結(jié)構(gòu)參見表1：
參數(shù)數(shù)據(jù)類型
含義
data_typeUInt
映射到此數(shù)據(jù)區(qū)域的 MODBUS 數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識符：
· 0：空字段元素或未使用數(shù)據(jù)區(qū)域的標(biāo)識符。此時，db、start和length的值無效。
· 1：過程映像輸出（與功能代碼 1、5 和 15 一起使用）
· 2：過程映像輸入（與功能代碼 2 一起使用）
· 3：保持寄存器（與功能代碼 3、6 和 16 一起使用）
· 4：輸入寄存器（與功能代碼 4 一起使用）
dbUInt
映射的數(shù)據(jù)區(qū)編號，該DB必須是非優(yōu)化DB
startUInt
映射到數(shù)據(jù)塊中的首個 MODBUS 地址，從0開始
lengthUInt
Bool數(shù)（對于data_type 1或者2），Word數(shù)（data_type 3或者4）
表1 Data_Area_Array數(shù)組的元素及其含義4、舉例說明：本例中，使用V16博途軟件，1215CPU配置CM1241 RS422/485模塊作為Modbus RTU主站，1214CPU配置CM1241 RS422/485模塊作為Modbus RTU從站，主站訪問從站的數(shù)據(jù)塊 (DB) 中的數(shù)據(jù)區(qū)域：（1）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，如圖8所示：
圖8 主站調(diào)用Master指令（2）從站配置：在OB1中，拖入Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Slave指令，參考圖4所示，從站的背景DB中Data_Area_Array進(jìn)行如圖9配置：
圖9 1214CPU Modbus_Slave背景DB中Data_Area_ArrayData_Area_Array[1]：data_type = 3，db = 3，start = 0，length = 5,，即DB3.DBW0-DB3.DBW8對應(yīng)40001-40005。Data_Area_Array[2]：data_type = 3，db = 4，start = 5，length = 5,，即DB4.DBW0-DB4.DBW8對應(yīng)40006-40010。Data_Area_Array[3]：data_type = 3，db = 5，start = 10，length = 5,，即DB5.DBW0-DB5.DBW8對應(yīng)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對應(yīng)40016-40020，由于Data_Area_Array[4]參數(shù)為空，所以Data_Area_Array[5]參數(shù)失效。（3）在1214CPU創(chuàng)建4個非優(yōu)化DB塊，DB3/DB4/DB5/DB6，如圖11所示：
圖11 1214CPU創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊（4）1215CPU的Master塊讀取40006-40010地址，對應(yīng)1214CPU的DB4塊中的DB4.DBW0-DB4.DBW8內(nèi)容，Master塊讀取到內(nèi)容如圖12所示：
圖12 主站CPU讀取到的數(shù)據(jù)（5）如果主站Master讀取從站Modbus地址40016，數(shù)據(jù)長度5，如圖13所示：
圖13 主站調(diào)用Master指令（6）由于從站1214CPU沒有40016-40020地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域，所以Master指令執(zhí)行之后報錯，如圖14所示，16#8383：請求幀中的數(shù)據(jù)地址無效。
圖14 Master指令執(zhí)行報錯（五）HR_Start_Offset
1、HR_Start_Offset 用于指定 Modbus 保持寄存器的起始地址，存儲在Modbus_Slave 背景數(shù)據(jù)塊中，默認(rèn)是0。2、Modbus 保持寄存器地址從 40001 或 400001 開始。這些地址與保持寄存器的 PLC 存儲器起始地址對應(yīng)。通過組態(tài)"HR_Start_Offset"變量，可以將 Modbus 保持寄存器的起始地址定義為除 40001 或 400001 之外的其它值。（1）例如，如果保持寄存器被組態(tài)為起始于 MW100 并且長度為 100 個字（即MB_HOLD_REG設(shè)置為P#M100.0 WORD 100）。偏移量 20 可指定保持寄存器的起始地址為 40021 而不是 40001。低于 40021 和高于 400119 的任何地址都將導(dǎo)致尋址錯誤。HR_Start_Offset地址最小值最大值
0Modbus地址4000140099
S7-1200地址MW100MW298
20Modbus地址4002140119
S7-1200地址MW100MW298
（2）例如，將 Modbus_Slave 放入 LAD 程序段后，可以切換到先前的程序段，分配HR_Start_Offset 值。該值必須在執(zhí)行 Modbus_Slave 前分配，如圖6所示：
圖15 從站的Slave編程注意：使用Data_Area_Array修改保持寄存器區(qū)域，不建議修改HR_Start_Offset。（六）Extended_Addressing
Modbus 從站尋址可組態(tài)為單字節(jié)（Modbus 標(biāo)準(zhǔn)方式）或雙字節(jié)。擴(kuò)展尋址用于對單一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)陸址超過 247 進(jìn)行尋址。選擇擴(kuò)展尋址后，最多可以對 65535 個地址進(jìn)行尋址。
1、Extended_Addressing 為FALSE（默認(rèn)設(shè)置）：1 字節(jié)地址，地址范圍0 到 247。2、Extended_Addressing 為TRUE ：2 字節(jié)地址，地址范圍0 到 65535。
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