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应用探讨——S7-300/400 PLC Modbus通讯应用探讨

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西门子官方工程师

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主题：应用探讨——S7-300/400 PLC Modbus通讯应用探讨


只看楼主 只看精华 楼主 2011-07-18 14:59:27
标签：
Modbus 作为一种容易使用的通信方式， 在各种应用场合得到了广泛的使用。通过Modbus协议我们可以使西门子的PLC与各种类型的仪表以及不同厂家的设备相联系在一起。西门子的s7-300/400 的modbus 模块 的使用，使西门子的PLC有了更广泛的使用，并且在网络上的使用更方便，更通用。
下载中心参考文档：
25380100：CP 341 Modbus ASCII (16位和32位)从站可装载驱动(英文)
25362836 ：CP 341 Modbus ASCII (16位和32位)主站可装载驱动(英文)
1220184 ：S7 串行通信模板 Modbus RTU 主站可装载驱动(EN)
1218007：S7 串行通信模板 Modbus RTU 从站可装载驱动(EN)
1117397：CP 341 串行通信模块的安装和参数配置(EN)
27774276：可装载的驱动程序 Modbus Slave (RTU)
27774018：可装载的驱动程序“Modbus Master (RTU)”
25356060：CP441-2/341的 Modbus ASCII 16 位和 32 位可加载的驱动程序
26702609：Modbus 协议的属性，优点及特点?
A0081：CP340/CP341/CP440/CP441通讯及编程
A0336：CP341 Modbus RTU多站点轮询
A0311：PAC3200 MODBUS RTU通信使用入门
A0384：S7-300 CP341作主S7-200作从的Modbus通信

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至圣

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只看楼主 只看精华 1楼 2011-07-20 09:30:26
Modbus RTU是基于串口的一种通信协议，协议开放，多用于连接现场仪表设备，通信距离与串行通信定义相同。由于报文简单、开发成本比较低，许多现场仪表仍然使用Modbus RTU协议通信。Modbus RTU格式通信协议以主从的方式进行数据传输，主站发送数据请求报文到从站，从站返回相应报文。
CP341发送模块的发送程序主要是通过调用功能块FB8来实现，FB8是基于上升沿触发工作的．来一个上升沿FB8工作一次向总线上发送一个请求数据包，所以在程序中一定要设计一个触发代码段，来不断的使REQ：=M50．0循环往复的置“1”置“0”，这样FB8就可以正常运行了。
在设计程序时一定要注意FB8的参数SF：=‘S’及R_TYP：=‘X’的值都是大写否则程序调试不成功。FB8需要一个背景数据块．这一背景数据块一般由系统自动生成．以上程序中为DB3；对于通过CP34 1的Modbus Master驱动通讯的发送模块需要设计发送数据块DB块．用来对主站发送参数进行设置和初始化。
接收程序是调用FB7来实现的，由于CP341可以处理接收程序的细节部分．因此对于设计者来说只需要进行简单的设计就可以实现数据的接收。
对于Modbus多从站的通信(CP341带硬件狗为主站)，编程时尤为需要注意，对于地址和站号等的轮询需要合理安排，否则会引起从站间的数据混乱。同时注意读上来的高低字节问题。
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只看楼主 只看精华 2楼 2011-07-21 10:14:12
我一般都用CP340来实现MODBUS的通信：
做一个大的FB,比如FB100，作为主程序，利用接收发送块的完成故障位来协调发送和接收，并判断故障等。
FB101作为协议处理程序，接收到数据利用CRC校验判断数据有效性后存储数据并根据条件组织下一帧Modbus报文（有控制命令优先处理控制命令），取FB101的ENO信号延时相应时间后激活FB3的发送位。
FB2,FB3,FB101都作为多重背景被FB100调用。
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只看楼主 只看精华 3楼 2011-07-22 10:48:16
楼上说的方法能详细点吗，我是用CP341，用轮询的方式，调用FC7和FC8，不过modbus协议要授权。
 
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只看楼主 只看精华 4楼 2011-07-22 22:10:51
CP340+自编的CRC校验一样很好用，节省成本。CRC校验你在论坛搜下，很多的
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只看楼主 只看精华 5楼 2011-07-23 21:18:04
关于MODBUS通讯，最大的问题是有些设备厂家并没有完全按照MODBUS协议规范来设计，经常导致通讯出现问题。MODBUS规范定义字符间隔时间不能大于当前传输速率下1.5字符时间间隔。并且MODBUS协议要求一帧数据之后必须要有3.5个字符时间的空闲线。而有些仪表则会在收到命令帧后立即应答，这样会导致主站发送数据不完整。遇到过几次CP341+MODBUS主站狗与国产仪表不能正常通讯的情况。记得SIEMENS MODBUS主站狗的配置中有参数可以设置避免这样的问题。S7200自由口通讯也有相应的解决方案。记得技术资源库里也有相应的文章。
 
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只看楼主 只看精华 6楼 2011-07-24 15:10:40
Modbus通讯比较普遍，尤其在仪表方面，但是如果实时性要求比较高、从站比较多，还是存在一定的问题。
我们应用的从站不是很多，一般小于10个，都是CP341+Dongle的模式。
现场感觉主要就是通讯速度和从站故障处理的问题：
1，从站数据需要参与控制，且实时性要求比较高，有状况后，45s内需要处理别的机器且保障已经正常运行；Modbus的通讯速度一边都是支持到115200或者38400，并不是很快，一旦从站过多，轮询起来会比较慢；
2，从站掉电或者故障后，导致的通讯堵塞，如果没有特殊处理，每次轮询到故障从站都会使通讯特别慢；程序可以判断处理，但是故障后多久重新判断，故障后数据的复位等还是比较麻烦，我曾经尝试通讯后把该从站数据清除，结果跑偏，把正常的从站数据也清了，原因是通讯堵塞，接下来的从站也受到了影响，至今还没有好的解决方案；
3，bool和register的通讯字长，手册说bool一次1024个，register一次127个；但是我尝试过register一次125个words，通讯总是超时，后来现场原因，没时间再试，还是改回原来的32words。
欢迎大侠们拍砖。
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只看楼主 只看精华 7楼 2011-07-24 18:02:00
没用过CP341的方式，不明白楼上所说的数据跑偏是什么意思？
一般从站的数据上来后，有地址和功能码标识符、数据长度验证，又有CRC校验保证，怎么能跑偏呢？
我做过的项目对于采集的数据也就是读的实时性并不高，但对于控制指令实时性要求高，控制也就是写是不受轮询控制的，实时响应。关于从站掉电或者故障，我也没啥好办法，无非就是设一个响应延时定时器，超过延时响应时间后轮询下个站，连续延时一定次数后报从站故障，但并没有屏蔽该从站的轮询。不知道各位大侠是如何处理的？

关于读数据，数据多的话，我都是分几帧来读的，一次读的数据量没那么多
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只看楼主 只看精华 8楼 2011-07-25 12:43:41
quote:以下是引用依然在2011-07-24 15:10:40的发言：
Modbus通讯比较普遍，尤其在仪表方面，但是如果实时性要求比较高、从站比较多，还是存在一定的问题。

“从站掉电或者故障后，导致的通讯堵塞”--如果从站响应较快，可以把Reply monitoring time参数设置的小一些。这样主站就不会在故障从站上等待较多的时间。
“把该从站数据清除，结果跑偏，把正常的从站数据也清了”--CP341硬件在和从站通讯时，OB1主程序和341接收、发送数据过程之间应该是异步关系。在主程序中调用功能清除故障数据时，可能CP卡已经把下一个站的数据读到了通讯缓冲区。
通讯数据长度与通讯速率和Reply monitoring time也有很大的关系，如果Reply monitoring time太小，通讯数据太多的话，主站将不能接收到完整数据帧。
常用的方法是尽可能把Reply monitoring time时间设小一些，遇到通讯故障的从站时，置从站通讯失败标志，对于通讯故障时的从站数据主程序中不作处理。为了节省时间不进行重试操作。
 
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只看楼主 只看精华 9楼 2011-07-25 16:30:19
看来CP341的设置参数与用法还是和CP340来做区别很大的。
不过从上面来看给我的感觉CP340甚至要更灵活
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只看楼主 只看精华 10楼 2011-07-26 07:26:14
quote:以下是引用火麒麟在2011-07-25 16:30:19的发言：
看来CP341的设置参数与用法还是和CP340来做区别很大的。
不过从上面来看给我的感觉CP340甚至要更灵活

不是说CP340比CP341更灵活，应该说后者更灵活，实际上你用CP340做MODBUS通讯，校验数据需要自己计算，发送接收都要自己编写，我个人感觉做从站更加麻烦。而用CP341除了可以象CP340那样实现MODBUS通讯，还可以购买西门子做好的MODBUS通讯，不过价格相对较昂贵，这个CP340不支持的。
我们在有些场合，为了节约成本，我用过这样的方案：用一个CPU224XP作为MODBUS通讯设备（主/从都支持），而用另外一个通讯口与S7-300的PLC进行连接做MPI从站，S7-300用“X_GET”和“X_PUT”向S7-200中读写数据，使用的效果看，既稳定编程也简单，最重要的是省银子，哈哈
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只看楼主 只看精华 11楼 2011-07-26 10:56:07
CP340做从站是麻烦一些，但是一般项目上都是完成03，05，16功能，程序实现也不是很复杂。
用200中转也是一个办法，但从机柜设计和接线上来说，没CP340简单。
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只看楼主 只看精华 12楼 2011-07-26 11:24:52
CP340不能插硬dongle，一些性能参数不如341 ，但价格便宜。
模板CP340和CP341的区别如下:
协议 ASCII 3964(R) RK512 Modbus Master Modbus Slave
CP340 X X _ _ _
CP341 X X X X X
 
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至圣

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只看楼主 只看精华 13楼 2011-07-27 08:08:41
跑偏的意思是把下一个从站的数据给清了，这个应该还是程序考虑不周全和处理不当导致的，但是一直没找到好的解决办法。
从站轮询，站号是每次通讯完毕后变化的，但是当通讯堵塞时判断站号，把该站号的数据清除，就会产生把别的从站数据清除的可能。
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只看楼主 只看精华 14楼 2011-07-27 11:10:33
我用的也是CP341 加主站MODBUS RTU 主站狗.目前最多接了6台仪表,有三台是变压器温控器 有三台是KBR电容补偿控制仪的.做了个轮询后运行正常.其它的如英格索兰空压机,YORK制冷水机组.为了保证通讯速度,全部用的是CP341+主站狗一对一的通讯方式.整个项目下来共计 19台CP341+主站狗.

 
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只看楼主 只看精华 15楼 2011-07-27 11:16:47
当时做项目时给西门子客服打电话,那个师傅给了我一个MODBUS 主站及从站的测试程序.这个程序可以把你的电脑做为一个MODBUS主站用.或电脑做为一个MODBUS从站用.便于MODBUS调试.给调试工作带来很大的便利,再次感谢客服.
 
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只看楼主 只看精华 16楼 2011-07-27 17:37:12
CP341+主站狗,一对一的方式,为什么不用CP340呢?这样可是可以省银子啊
 
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只看楼主 只看精华 17楼 2011-07-29 15:59:48
quote:以下是引用www123456在2011-07-20 09:30:26的发言：
Modbus RTU是基于串口的一种通信协议，协议开放，多用于连接现场仪表设备，通信距离与串行通信定义相同。由于报文简单、开发成本比较低，许多现场仪表仍然使用Modbus RTU协议通信。Modbus RTU格式通信协议以主从的方式进行数据传输，主站发送数据请求报文到从站，从站返回相应报文。
CP341发送模块的发送程序主要是通过调用功能块FB8来实现，FB8是基于上升沿触发工作的．来一个上升沿FB8工作一次向总线上发送一个请求数据包，所以在程序中一定要设计一个触发代码段，来不断的使REQ：=M50．0循环往复的置“1”置“0”，这样FB8就可以正常运行了。
在设计程序时一定要注意FB8的参数SF：=‘S’及R_TYP：=‘X’的值都是大写否则程序调试不成功。FB8需要一个背景数据块．这一背景数据块一般由系统自动生成．以上程序中为DB3；对于通过CP34 1的Modbus Master驱动通讯的发送模块需要设计发送数据块DB块．用来对主站发送参数进行设置和初始化。
接收程序是调用FB7来实现的，由于CP341可以处理接收程序的细节部分．因此对于设计者来说只需要进行简单的设计就可以实现数据的接收。
对于Modbus多从站的通信(CP341带硬件狗为主站)，编程时尤为需要注意，对于地址和站号等的轮询需要合理安排，否则会引起从站间的数据混乱。同时注意读上来的高低字节问题。

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我看到一个教程里写的调用FB7和FB8之后就可以删掉调用程序了，为啥还需要FB8的参数SF：=‘S’及R_TYP：=‘X’这样的设置呢？
 
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只看楼主 只看精华 18楼 2011-07-29 16:02:52
如果没有将FB8的参数进行SF：=‘S’及R_TYP：=‘X’的设置会怎样？
小弟现在在一个现场，程序里就是直接调用后然后就删掉了调用程序，结果通信的时候时断时续，然后DCS主站将从站地址改得跟我的设置不一样之后反而一直通信良好，不解。
 
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至圣

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只看楼主 只看精华 19楼 2011-07-29 16:24:41
quote:以下是引用sdbzxc在2011-07-27 11:10:33的发言：
我用的也是CP341 加主站MODBUS RTU 主站狗.目前最多接了6台仪表,有三台是变压器温控器 有三台是KBR电容补偿控制仪的.做了个轮询后运行正常.其它的如英格索兰空压机,YORK制冷水机组.为了保证通讯速度,全部用的是CP341+主站狗一对一的通讯方式.整个项目下来共计 19台CP341+主站狗.

你们的配合很豪华啊，有点奢侈；我们的用在发电机上，都没弄一对一，郁闷。
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