S7-300/400集成PN口 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CPU的集成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/109750622

2.配置S7-300单站系统通过CPU集成PN口作为Client进行Modbus TCP通讯

下面以S7-300单站系统及Modbus Slave软件为例，详细介绍如何将S7-300单站系统CPU的集成PN口配置为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：

所用到软件如下表：

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“PN_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，修改CPU的IP地址，本例中将CPU的PN口IP地址设为192.168.0.220，如下图17所示：

图2 设备视图中设置CPU的IP地址

2.3组态工艺对象

①选择添加工艺对象“Modbus”---"其他"---“MODBUS TCP”---"MB_PN_PARAM"

图3 新增工艺对象

②设置“连接设置”

连接ID:连接引用标识符（范围1~4095），在之后调用指令时会使用该参数

连接建立:PLC做MODBUS TCP客户端，选择主动。

远程IP地址：图中的IP地址（192.168.0.228）为 笔记本电脑的IP地址

本地设备ID：选择PLC的设备类型

本地端口：作为客户端，可不指定固定端口

伙伴端口:图中502端口为Modbus Slave的端口号

图4 组态工艺对象

③Modbus 设置“内部”

图5 组态工艺对象

③Modbus 设置“数据区域”

下图中设置了4个Modbus数据区域

图6 组态工艺对象

2.4根据工艺对象中创建的数据区域添加数据块

根据步骤3.3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7 创建数据块

图8 创建存放MODBUS 线圈数据的数据块

图9 创建存放MODBUS 数字量输入类型的数据块

图10 创建存放MODBUS 保持寄存器数据的数据块

图11 创建存放MODBUS 输入寄存器据的数据块

2.5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12 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

2.6调用OB121

由于在获取授权密钥前，“MODBUSPN”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13 调用OB121

2.7调用通信指令

调用MODBUS TCP指令（通信---其他---MODBUS_TCP---MODBUSPN），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14 调用“MODBUSPN”指令

2.8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，如图所示：

图15 初始化“MODBUSPN”指令

2.9通信测试

示例1：客户端读取服务器【 数字量输入】，偏移量3，长度为2的数据

图16 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17 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18 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19 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20 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21 通信测试示例

3.配置S7-300单站系统通过CPU集成PN口作为Server进行Modbus TCP通讯

下面以S7-300单站系统及ModScan32软件为例，详细介绍如何将S7-300单站系统CPU的集成PN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：

所用到软件如下表：

3.2 S7-300单站系统与ModScan32软件组态

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

图22 新建S7-300 Station

打开设备视图，修改CPU的IP地址，本例中将CPU的PN口IP地址设为192.168.0.220，如下图17所示：

图23 设备视图中设置CPU的IP地址

3.3组态工艺对象

①新增工艺对象，选择“Modbus”---"其他"---“MODBUS_TCP”---"MB_PN_PARAM"

图24 新增工艺对象

②设置“连接设置”

连接ID:连接引用标识符（范围1~4095），在之后调用指令时会使用该参数

连接建立:PLC做MODBUS TCP服务器，选择被动。

远程IP地址：可以指定或者不指定连接伙伴的IP地址。

本地设备ID：选择PLC的设备类型

本地端口：指定固定端口

伙伴端口：可不指定

图25 组态工艺对象

③Modbus 设置“内部”

图26 组态工艺对象

④Modbus 设置“数据区域”

下图中设置了4个Modbus数据区域

图27 组态工艺对象

3.4根据工艺对象中创建的数据区域添加数据块

根据步骤3.3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28 创建数据块

图29 创建存放MODBUS 线圈数据的数据块

图30 创建存放MODBUS 数字量输入类型的数据块

图31 创建存放MODBUS 保持寄存器数据的数据块

图32 创建存放MODBUS 输入寄存器据的数据块

3.5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33 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

3.6调用OB121

由于在获取授权密钥前，“MODBUSPN”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34 OB121

3.7调用通信指令

调用MODBUS TCP指令（通信---其他---MODBUS_TCP---MODBUSPN），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35 调用“MODBUSPN”指令

3.8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36 初始化“MODBUSPN”指令

3.9建立和客户端的连接

按照如下设置，使能服务器端，并使用ModScan32建立连接

图37 建立和客户端的连接

3.9通信测试

示例1：客户端读写服务器【 线圈寄存器 】，偏移量0，长度为10的数据

图38 通信测试示例

示例2：客户端读取服务器【 数字量输入寄存器 】，偏移量0，长度为10的数据

图39 通信测试示例

示例3：客户端读写服务器【 保持寄存器 】，偏移量0，长度为10的数据

图40 通信测试示例

示例4：客户端读取服务器【 模拟量输入寄存器 】，偏移量0，长度为10的数据

图41 通信测试示例