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第一部分：S7-1200 ModbusRTU通讯（一）概述Modbus具有两种串行传输模式：分别为ASCII和RTU。Modbus是一种单主站的主从通信模式，Modbus网络上只能有一个主站存在，主站在Modbus网络上没有地址，每个从站必须有唯一的地址，从站的地址范围为0- 247，其中0为广播地址，从站的实际地址范围为1-247。ModbusRTU通信以主从的方式进行数据传输，在传输的过程中Modbus RTU主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，ModbusRTU从站返回响应报文。S7-1200以下模块支持 Modbus RTU通信：通信模块/通信板订货号CM1241RS2326ES7241-1AH32-0XB0CM1241 RS422/4856ES7241-1CH32-0XB0CB 1241RS4856ES7241-1CH30-1XB0注意：（1）使用通信模块CM 1241 RS232作为ModbusRTU主站时，只能与一个从站通讯。（2）使用通信模块CM 1241 RS485作为Modbus RTU主站时，则允许建立Zui多与 32个从站的通讯。（3）使用通信板CB 1241 RS485时，CPU 固件必须为 V2.0 或更高版本，且使用软件必须为STEP 7Basic V11 或STEP 7 Professional V11 以上更高版本。（二）ModbusRTU指令版本与限制随着博途软件和 S7-1200 CPU 固件的不断更新，S7-1200 Modbus RTU指令也出现了不同的版本。用户需要根据使用的软件和硬件，正确选择使用符合要求的 S7-1200 Modbus RTU 指令来实现Modbus RTU 通信，其软件和硬件要求和指令版本说明如下。（1）博途中的 S7-1200 ModbusRTU 指令博途中提供了2个版本的 Modbus RTU指令。如下图 1 所示：早期版本的 Modbus RTU指令（图1. 中 MODBUS (V2.2)）仅可通过 CM1241 通信模块或 CB1241 通信板进行 Modbus RTU通信。新版本的 Modbus RTU 指令（图1. 中 MODBUS(RTU) V3.0）扩展了 Modbus RTU的功能，该指令除了支持 CM1241 通信模块、CB1241 通信板，还支持 PROFINET 或 PROFIBUS 分布式 I/O机架上的 PTP 通信模块实现 Modbus RTU 通信。（2）新版本 Modbus RTU 指令的使用限制条件新版本 ModbusRTU 指令通过CM1241通信模块或CB1241通信板进行Modbus RTU通信时，需要满足如下条件：a. S7-1200 CPU的固件版本不能低于V4.1b. CM1241通信模块 V2.1 以上或 CB1241图1. 两个版本 Modbus RTU指令（三）常见问题（1）S7-1200 是否支持 Modbus ASCII通信模式？西门子不提供支持上述通信模式的的现成指令，需要用户自己用自由口模式编程。（2）ModbusRTU指令V1和V2两个版本有什么区别？Modbus RTU指令版本 V2 将参数 “REQ” 和 “DONE”添加到“MB_COMM_LOAD”指令。“MB_MASTER”和“MB_SLAVE ”指令的“MB_ADDR ”参数现在允许一个UInt 值以进行扩展寻址。（3）同一CPU程序中是否可以使用V1和V2两个不同版本的Modbus RTU指令？不能在同一CPU程序中使用V1（V1.x）和V2（V2.y）指令版本。用户程序的 Modbus指令必须具有相同的主版本号；主版本组内的各个指令可具有不同的次版本号。（4）S7-1200 通信模块CM1241是否可作为ModbusRTU主站或作为Modbus RTU从站？对S7-1200通信模块CM1241组态并编程调用“MB_COMM_LOAD”指令，可将其设置为ModbusRTU通信模式。通过编程调用“MB_MASTER”指令，S7-1200 通信模块CM1241可作为ModbusRTU主站，或调用“MB_SLAVE”指令，S7-1200 通信模块CM1241可作为ModbusRTU从站。注意：无论S7-1200 通信模块CM1241作为ModbusRTU主站还是从站，都需要调用“MB_COMM_LOAD”指令进行编程。（5）S7-1200 CM1241/CB1241Modbus RTU 通信是否支持两位停止位？支持。注意：S7-1200 CM1241/CB1241属性里可以设置停止位，该模块用于 Modbus 通信时，此设置的停止位无效， 需要在 Modbus_Commload 指令的背景 DB 里 Static修改 STOP_BITS停止位数值为 2。如下图 2-3所示：图2. CM1241 配置停止位参数Modbus_Commload指令的背景 DB 里 Static 修改 STOP_BITS停止位数值为 2（默认值=1）图3. 修改 Modbus RTU通信停止位第二部分：V3版指令功能（一）Modbus RTU指令概述博途V13 SP1版本软件中提供了2个版本的ModbusRTU指令：图1. 两个版本Modbus RTU指令（1）早期版本的Modbus RTU指令（图1. 中 MODBUS(V2.2)）仅可通过CM1241通信模块或CB1241通信板进行Modbus RTU通信。（2）新版本的 ModbusRTU指令（图1. 中 MODBUS(RTU) V3.0）扩展了ModbusRTU的功能，该指令除了支持CM1241通信模块、CB1241通信板，还支持 PROFINET 或 PROFIBUS 分布式 I/O机架上的PTP通信模块实现Modbus RTU通信。（3）新版本 Modbus RTU指令所支持的PTP模块如下图2所示：图2.新版本 Modbus RTU指令所支持的PTP模块（二）Modbus RTU指令实例环境介绍新版本ModbusRTU指令中包含Modbus RTU 主站指令和从站指令。本文以 CPU1217C+CM1241 RS422/485+ET200SPCM PTP 模块为例，介绍新版本 Modbus RTU 指令主从通信的编程步骤。其中CPU 机架CM1241RS422/485作为Modbus RTU从站，分布式机架ET200SP 中 CMPTP 模块作为ModbusRTU主站。1、网络结构图如下：图3. Modubus RTU 网络通信结构图2、本项目中使用到的硬件和软件如下:（1）硬件：①CPU1217C (订货号：6ES7 217-1AG40-0XB0)，固件版本V4.1.3② CM1241 RS422/485模块(订货号：6ES7 241-1CH32-0XB0)，固件版本V2.1③ 24V电源PS307（订货号：6ES7307-1KA02-0AA0）④ ET200 SP IM155-6PNHF（订货号：6ES7155-6AU00-0CN0）⑤ CM PTP模块（订货号：6ES7137-6AA00-0BA0）（2）软件：①博途SP1 UP 9（三）实例之设备组态1、组态CM1241RS422/485模块（1）打开设备视图，添加S7-1200CPU，并在硬件目录里找到“通信模块”→“点到点”→“CM1241(RS422/485)”，拖拽此模块至CPU左侧即可，如下图4所示：图4.添加 CM 1241 RS422/485模块注意：固件版本>=V2.1 的CM 1241RS422/485模块，才支持新版本ModbusRTU指令。（2）在“设备视图”中用鼠标选中CM1241(RS422/485)模块，在“属性”→“端口组态”中配置此模块硬件接口参数，本例以传输率=9.6Kbps，奇偶校验=无奇偶校验，数据位=8位字符，停止位=1为例。如CM1241 端口组态设置如下图5所示：图5. CM1241 RS422/485模块端口组态（3）Zui后在“硬件标识符”里确认一下硬件标识符为269（该参数在程序编程中会被使用），如下图6所示：图6硬件标识符（4）S7-1200 还提供了系统和时钟存储器功能，为了便于后续指令，建议使能该功能。在CPU“属性”→“常规”→“系统和时钟存储器”使能系统和时钟存储器功能，如图7所示。图7. 系统和时钟存储器功能2、组态ET200 SPCM PtP 模块（1）插入一个ET200SP分布式站点，打开网络视图并拖入一个ET200SP站点，并将其分配给相应的IO控制器（本例CPU1217C 为 IO 控制器），如图8所示：图8. 插入ET200SP站点（2）组态ET200SP站点，在ET200SP的"设备视图"环境下，为ET200SP 站点添加信号、通信模块和服务器模块，在本例中只添加了CMPTP模块和服务器模块。在ET200SP"设备视图"中用鼠标选中CMPTP，在“属性”→“常规”→“接口”→“操作模式”中配置此模块硬件接口参数，本例设定“指定工作模式"："半双工（RS485）2线制操作"；"接收线路的初始状态"："无"。如下图9所示：图9.CM PTP操作模式注意：ET200SP站点中，服务器模块是必须组态的。服务器模块随接口模块一起采购，无需单独购买。ET200SP接口模块需要为其分配IP地址和DeviceName， 有关ET200 SP 分布式IO 组态详细步骤，请参考《ET200 SP 使用快速入门》，本例不再描述ProfinetIO通信的相关设置与步骤。《ET200 SP使用快速入门》下载链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/78304711（3）在“属性”→“常规”→“接口”→“端口组态”中配置此模块端口组态参数，本例设定"协议"："Freeport/Modbus"；"端口参数"设置：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为例。端口组态设置如下图10所示：图10.CM PTP 端口组态（4）Zui后需要在“硬件标识符”里确认一下CM PTP模块硬件标识符，该参数在程序编程中会被使用。（四）实例之软件编程1、Modbus RTU 主站编程ModbusRTU主站编程需要调用Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Master 指令，其中Modbus_Comm_Load指令通过 Modbus RTU 协议对通信模块进行组态，Modbus_Master 指令可通过由 Modbus_Comm_Load指令组态的端口作为 Modbus 主站进行通信， Modbus_Comm_Load 指令的 MB_DB 参数必须连接到Modbus_Master 指令的（静态）MB_DB 参数。本例中分布式机架ET200SP 中 CM PTP 模块作为ModbusRTU主站，其相关编程步骤如下：（1）OB1 中插入一个FC函数，并在函数中拖入Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Master 指令。如图11所示：图11. 拖入Modbus RTU主站指令Modbus_Comm_Load指令各参数意义如下表1所示：引脚说明REQ上升沿触发PORT通信端口的硬件标识符BAUD波特率选择：3600，6000，12000，2400，4800，9600，19200，38400，57600，76800，115200PARITY奇偶检验选择：0-无；1-奇校验；2-偶校验FLOW_CTRL流控制选择：0-（默认值）无流控制RTS_ON_DLYRTS延时选择：0-（默认值）RTS_OFF_DLYRTS关断延时选择：0-（默认值）RESP_TO响应超时：默认值= 1000 ms。MB_MASTER 允许用于从站响应的时间（以毫秒为单位）。MB_DB对 Modbus_Master 或Modbus_Slave 指令的背景数据块的引用。MB_DB 参数必须与 Modbus_Master 或 Modbus_Slave指令中的静态变量MB_DB 参数相连。DONE如果上一个请求完成并且没有错误，DONE 位将变为 TRUE并保持一个周期。ERROR如果上一个请求完成出错，则 ERROR 位将变为 TRUE 并保持一个周期。STATUS参数中的错误代码仅在 ERROR = TRUE 的周期内有效。STATUS端口组态错误代码，请参考TIA 软件在线帮助或S7-1200系统手册。表1MB_COMM_LOAD指令参数意义Modbus_Master指令各参数意义如下表2所示：引脚说明EN使能端REQTRUE = 请求向Modbus 从站发送数据 ，建议采用上升沿触发MB_ADDRModbusRTU从站地址。默认地址范围：0至247；扩展地址范围：0至65535。值0被保留用于将消息广播到所有Modbus从站。MODE模式选择：指定请求类型（读取或写入）。DATA_ADDR从站中的起始地址：指定Modbus从站中将供访问的数据的起始地址。DATA_LEN数据长度：指定要在该请求中访问的位数或字数。DATA_PTR数据指针：指向要进行数据写入或数据读取的标记或数据块地址。DONE完成位：上一请求已完成且没有出错后，DONE位将保持为 TRUE 一个扫描周期时间。BUSYFALSE – Modbus_Master 无激活命令:TRUE –Modbus_Master 命令执行中ERRORSTATUS如果上一个请求完成并且没有错误，DONE 位将变为 TRUE并保持一个周期。ERRORSTATUS错误代码表2Modbus_Master指令参数意义注意：①Modbus_Comm_Load指令不建议在启动组织块OB100中调用，建议在OB1中调用。Modbus_Comm_Load指令在OB1中调用时，其输入位“REQ”需使用上升沿触发，本例中该输入位采用“FirstScan”系统存储器位。②Modbus_Comm_Load指令背景数据块中的静态变量“MODE”用于描述PTP模块的工作模式，有效的工作模式包括：0= 全双工 (RS232)1 = 全双工 (RS422) 四线制模式（点对点）2 = 全全双工 (RS 422)四线制模式（多点主站，CM PtP (ET 200SP)）3 = 全全双工 (RS 422) 四线制模式（多点从站，CMPtP (ET 200SP)）4 = 半双工 (RS485) 二线制模式该静态变量“MODE”默认数据为0（RS232全双工模式），需要根据CM PTP模块实际组态修改该数值，本例中CMPTP模块工作在RS485半双工模式需要将该数值修改为4，如图12所示：图12.Modbus_Comm_Load背景数据块静态变量“MODE”修改为③Modbus_Master指令的“DATA_PTR”参数用于指向要进行数据写入或数据读取的数据区域地址，该数据区域支持优化访问的数据块或者非优化（标准的）数据块，建议采用非优化访问的数据块。本例中使用的数据区为非优化访问的数据块，在数据块的属性中取消“优化的块访问”即可将数据块修改为非优化访问的数据块（鼠标右键数据块，选择“属性”，取消“优化的块访问”），如图13所示：图13.设置数据块为非优化访问当Modbus_Master指令的“DATA_PTR”指向非优化访问的数据块时，该输入参数需要使用指针方式填写如P#DB3.DBX0.0WORD 5 方式填写。④当Modbus RTU网络中存在多个modbus RTU从站或一个modbusRTU从站需要读操作和写操作，则需要调用多个Modbus_Master指令，Modbus_Master指令之间需要采用轮询方式调用。下图14.用于描述两个Modbus_Master指令轮询调用的方式。图14.Modbus_Master轮询调用方式（2）插入"Pull orplug of modules" 中断OB83本例中ModbusRTU主站模块安装在分布式IO站点上，程序中需要考虑分布式IO站点故障、CM PTP模块插拔模块等故障。分布式IO站点中插出、拔入模块时，操作系统都会调用一次OB83。通过OB83接口区的输入变量“16#Event_Class”判断故障的模块和类型：事件类型16#39表示模块被拔出，事件类型16#38表示模块被插入。CMPTP 模块被重新插入的时候，需要在中断OB83中调用Modbus_Comm_Load指令对通信模块进行重新组态，如图15所示。图15. OB83中调用Modbus_Comm_Load 指令注意：①OB83中调用Modbus_Comm_Load指令的背景数据块需要与OB1中调用的Modbus_Comm_Load指令的背景数据块相同。②CMPTP模块的硬件标识符也可以在"PLC变量"--->"系统常数"中查询，如图16所示：图16. 系统常量（3）插入"Rackor Station failure"中断OB86分布式IO站点故障和恢复时，操作系统都会调用一次OB86。通过OB86接口区的输入变量“16#Event_Class”判断故障的模块和类型：事件类型16#39表示站点故障，事件类型16#38表示站点恢复。CMPTP 模块所在的IO站点恢复时，需要在中断OB86中调用Modbus_Comm_Load指令对通信模块进行重新组态，如图17所示：图17. OB86中调用Modbus_Comm_Load 指令注意：①OB86中调用Modbus_Comm_Load指令的背景数据块需要与OB1中调用的Modbus_Comm_Load指令的背景数据块相同。②分布式IO站点的硬件标识符也可以在"PLC变量"--->"系统常数"中查询。2、Modbus RTU 从站编程ModbusRTU从站编程需要调用Modbus_Comm_Load 指令和Modbus_Slave 指令，其中Modbus_Comm_Load指令通过 Modbus RTU 协议对通信模块进行组态，Modbus_Slave 指令可通过由 Modbus_Comm_Load指令组态的端口作为 Modbus 从站进行通信， Modbus_Comm_Load 指令的 MB_DB 参数必须连接到Modbus_Slaver 指令的（静态）MB_DB 参数。本例中CPU 机架CM1241 RS422/485作为ModbusRTU从站，其相关编程步骤如下：（1）OB1 中插入一个FC函数，并在函数中拖入Modbus_Comm_Load指令和Modbus_Slave 指令。如图18所示：图18. 拖入Modbus RTU从站指令Modbus_Slave指令各参数意义如下表3所示：引脚说明MB_ADDRModbus 从站的标准寻址：标准寻址范围（1 到247）扩展寻址范围（0 到 65535）MB_HOLD_REG数据指针，指向Modbus 保持寄存器的地址， Modbus保持寄存器可以为M存储区或DB数据区。如果Modbus保持寄存器为DB数据区，则DB数据区支持优化访问的数据块或非优化访问的数据块，建议采用非优化访问的数据块。NDR可用的新数据：FALSE- 无新数据TRUE – 表示新数据已由 Modbus 主站写入如果上一个请求完成并且没有错误，NDR 位将变为 TRUE并保持一个周期。DR读取数据：FALSE - 无新数据TRUE –表示该指令已将 Modbus主站接收到的数据存储在目标区域中。如果上一个请求完成并且没有错误，DR 位将变为 TRUE并保持一个周期。ERROR如果上一个请求完成出错，则 ERROR 位将变为 TRUE 并保持一个周期。如果执行因错误而终止，则STATUS 参数中的错误代码仅在 ERROR = TRUE 的周期内有效。STATUS错误代码表3Modbus_Slave指令参数意义注意：①Modbus_Comm_Load指令不建议在启动组织块OB100中调用，建议在OB1中调用。Modbus_Comm_Load指令在OB1中调用时，其输入位“REQ”需使用上升沿触发，本例中该输入位采用“FirstScan”系统存储器位。②Modbus_Comm_Load指令背景数据块中的静态变量“MODE”用于描述PTP模块的工作模式，有效的工作模式包括：0= 全双工 (RS232)1 = 全双工 (RS422) 四线制模式（点对点）2 = 全全双工 (RS 422)四线制模式（多点主站，CM PtP (ET 200SP)）3 = 全全双工 (RS 422) 四线制模式（多点从站，CMPtP (ET 200SP)）4 = 半双工 (RS485) 二线制模式该静态变量“MODE”默认数据为0（RS232全双工模式），需要根据CM1241 RS422/485模块实际组态修改该数值，本例中CM1241RS422/485模块工作在RS485半双工模式需要将该数值修改为4，如何修改“MODE”静态变量见图12所示。③Modbus_Slave指令的“MB_HOLD_REG”用于指向Modbus保持寄存器的数据区域地址，该数据区域支持优化访问的数据块或者非优化（标准的）数据块，建议采用非优化访问的数据块。本例中使用的数据区为非优化访问的数据块，固该输入参数需要使用指针方式填写如P#DB6.DBX0.0WORD 100 方式填写。如何在数据块的属性中取消“优化的块访问”，见图13所示。将程序下载到PLC中，并使用ProfibusDP通信电缆将CM1241 RS422/485与CM PTP串口模块连接起来，即可测试Modbus RTU通信了。