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  • 1 Modbus TCP通讯概述MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用...

    1  Modbus TCP通讯概述

    MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O 模块,以及连接其它简单总线或I/O 模块的网关服务的。

           MODBUS/TCP使MODBUS_RTU协议运行于以太网,MODBUS TCP使用TCP/IP以太网在站点间传送MODBUS报文,MODBUS TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP通信报文被装于以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式,MODBUS TCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中,不再带有数据校验和地址。

    2  SIMATIC S7-300/400系统 Modbus/TCP通讯概述

    2.1 S7-300/400系统Modbus/TCP通讯产品概述

    通过 SIMATIC S7 和第三方设备的建立MODBUS/TCP通信时按照产品使用分单站和冗余系统,分为通过以太网通讯模块CP和CPU的集成PN口两种情况。

    1)通过以太网通讯模块 CP343-1 或 CP443-1:

    在S7控制器通过外部 CP343-1或 CP443-1和第三方设备间建立 Modbus/TCP连接时需要软件选项包"ModbusTCP CP".

    2) 通过CPU集成的 PN 接口:

    在S7控制器通过CPU集成PN接口和第三方设备间建立 Modbus/TCP连接时需要产品软件选项包"ModbusTCP PN ",订货号为2XV9450-1MB02,最新版本V2.6,单授权(仅对一个CPU有效),支持功能代码1、2、3、4、5、6、15和16,对 S7-300 和 S7-400 集成PN接口的CPU都适用.

    3) 通过S7-400H冗余系统的 CP443-1接口:

    通过S7-400H冗余系统的 CP443-1建立第三方设备的 MODBUS/TCP 通信时需要产品软

    件选项包"Modbus/TCP Redundant ".

    4) 通过S7-400H集成的PN接口:

    通过S7-400H集成的PN接口建立第三方设备的 MODBUS/TCP 通信时需要产品软件选

    项包"Modbus/TCP PN CPU Redundant".

    2.2 “ModbusTCP PN-CPU V2.6”软件选项包使用概述

    2.2.1“ModbusTCP PN-CPU V2.6”块库使用说明

    7

    1)该功能块库可以用于S7-300/400单站系统或ET200S带CPU的接口模块通过CPU的集成PN口进行ModbusTCP通讯。

       2) 由于需要在SIMATIC站与其他通讯伙伴之间建立TCP连接用于Modbus通讯,而对于CPU的集成PN口来说使通过Open IE(开放式以太网通讯)的方式来建立TCP连接,因此需要调用SIMATIC S7标准功能块,包括FB63(TSEND)、FB64(TRCV)、FB65(TCON)、FB66(TDISCON)完成TCP的连接管理和数据通讯。

    需要注意的是对于用于Modbus TCP的功能块FB63/64/65/66有一定的版本要求如下:

    FB63(TSEND)       V2.1或更高

    FB64(TRCV)        V2.2或更高

    FB65(TCON)       V2.4或更高

    FB66(TDISCON)     V2.1或更高

       3) 通过 S7-CPU 的 PROFINET接口进行 Modbus TCP 通信时,需要使用通信块 FB65"TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND"和 FB64 "TRCV",要进行 Modbus TCP 通信,必须在数据块中为每个连接指定相应的参数,因此通过 Modbus TCP Wizard向导软件,可以非常便捷地指定各连接的参数,通过 Modbus TCP Wizard ,只需指定各连接类型所需的相应参数,之后,该向导将包含有连接᧿述的所有参数的 DB 导入到 STEP 7 项目中,向导的安装界面如下图6所示,另外通过软件包安装集成到Step7后也有参数DB,具体可以根据实际的项目情况来进行调整,详细地内容将在下面的配置章节中详细述。

    763b34abb1bbc4467004086527c6578f.png

    2.3 “ModbusTCP PN-CPU V2.6”软件选项包与step7集成概况

    下面章节将介绍如何使用软件选项包“ModbusTCP PN-CPU V2.6”的功能块库配置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,实际上当将软件选项包安装完集成到Step7时,可以在Step7安装文件的相应目录中找到块库、例程、英文手册,如下图8~10所示,在实际的项目调试过程中由于例子程序的各项功能比较完善,因此可以直接使用例子程序根据项目的实际情况修改相应的参数即可,可以节省大量的参数设置时间,以下主要᧿述了使用软件选项包” ModbusTCP PN-CPU V2.6"配置S7-300/400站基于CPU集成PN口进行Modbus TCP通讯的详细配置和编程步骤。

    块库、例程、英文手册和软件注册的文件夹位置:

    0da5703cec0bc5453e05bbce4c632ed0.png

    例程:

    2951ca9ee7447444e72a62ce649d60c4.png

    功能块库:

    32a3beb19ac3990628b8c8320492274e.png

    3 配置S7-400单站系统通过CPU集成PN口作为Server进行Modbus TCP通讯.

    下面以S7-400单站系统及Modscan32软件为例,详细介绍如何将S7-400单站系统通过CPU集成PN口配置为Server,Modscan32为Client进行Modbus TCP通讯,下图11为服务器功能块库的程序结构及各功能块完成的功能:

    2e99c0329278a75f4707f09339c2a236.png

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    每天进步一点点

    Make small but daily progress

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  • 新手做的笔记本文章份两部分:一、前期准备二、粗浅举几个例子(见3张图片)三、名词解释一、前期准备看到本文章的人,相信你手边应该有相应的支持modbusTCP设备了。a、支持modbusTCP设备,并配置好相应的参数配置b...

    新手做的笔记

    本文章份两部分:

    一、前期准备

    二、粗浅举几个例子(见3张图片)

    三、名词解释

    一、前期准备

    看到本文章的人,相信你手边应该有相应的支持modbusTCP设备了。

    a、支持modbusTCP设备,并配置好相应的参数配置

    b、电脑

    c、modbusTCP软件,有各种各样的,下面的一串数据指令,要根据你的软件来输入

    二、粗浅举几个例子(见3张图片),3张图片是一一对应

    711046c550aae24528df76c03bb8a4dd.png
    这是假设的一部分变量和初始值,对应以下部分发送指令和返回指令(响应)

    87b0ed8820841c89a81001c4c3ba7d2f.png
    这是根据以上虚拟变量M,发送的代码

    4925e3ad8f4c6e6ede1628f68956db6d.png
    这是上述发送指令发出的接收代码

    三、名词解释

    modbus中的线圈是什么意思?

    1)“线圈”就是开关输出信号的意思

    2)因为Modbus最初是施耐德公司为其PLC制定的一种通讯协议

    很自然Modbus协议中的很多术语是和PLC中的术语相关的。

    以上来自这个链接:

    MODBUS里的线圈是什么意思?_百度知道

    PLC线圈是指PLC的输出点,在PLC中称为线圈,叫做输出继电器,当然,也有内部使用的辅助继电器线圈。如西门子的Q0.0的输出继电器线圈,M0.0的辅助继电器线圈

    以上来自这个链接:

    pLc的线圈指的是什么_百度知道

    线圈与寄存器

    表1 ModBus功能码

    功能码 名称 作用

    01 读取线圈状态 取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF)

    02 读取输入状态 取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF)

    03 读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值

    04 读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值

    05 强置单线圈 强置一个逻辑线圈的通断状态

    06 预置单寄存器 把具体二进值装入一个保持寄存器

    表2 ModBus功能码与数据类型对应表

    代码 功能 数据类型

    01 读 位

    02 读 位

    03 读 整型、字符型、状态字、浮点型

    04 读 整型、状态字、浮点型

    05 写 位

    06 写 整型、字符型、状态字、浮点型

    08 N/A 重复“回路反馈”信息

    15 写 位

    16 写 整型、字符型、状态字、浮点型

    以上来自这个链接:

    Modbus协议中线圈、寄存器等的疑问? 第2页 (amoBBS 阿莫电子论坛)

    辅助寄存器

    M是辅助继电器,相当于一个执行机构(继电器),只有0和1两种状态(通和断),不能存储数据。

    D是辅助寄存器,相当于一个存储设备(硬盘),可以存储2进制、8进制、10进制等各种数据。

    以上来自这个链接的第二个答案:

    三菱PLC中的M叫辅助继电器还是辅助寄存器?有什么区别?_百度知道

    字节来源

    所谓字节,原意就是用来表示一个完整的字符的。最初的计算机性能和存储容量都比较差,所以普遍采用4位BCD编码(这个编码出现比计算机还早,最早是用在打孔卡上的)。BCD编码表示数字还可以,但表示字母或符号就很不好用,需要用多个编码来表示。后来又演变出6位的BCD编码(BCDIC),以及至今仍在广泛使用的7位ASCII编码。不过最终决定字节大小的,是大名鼎鼎的System/360。当时IBM为System/360设计了一套8位EBCDIC编码,涵盖了数字、大小写字母和大部分常用符号,同时又兼容广泛用于打孔卡的6位BCDIC编码。System/360很成功,也奠定了字符存储单位采用8位长度的基础,这就是1字节=8位的由来。

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  • MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s...

    5487c5930668b4940c9eb59bc6589752.png

    MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品,显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。

    MODBUS/TCP 使MODBUS_RTU协议运行于以太网,MODBUS TCP使用TCP/IP和以太网在站点间传送MODBUS报文,MODBUS TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP通信报文被封装于以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式,MODBUS TCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中,不再带有数据校验和地址。

    Modbus TCP传输过程中使用了TCP/IP以太网参考模型的5层:

    第一层:物理层,提供设备物理接口,与市售介质/网络适配器相兼容

    第二层:数据链路层,格式化信号到源/目硬件址数据帧

    第三层:网络层,实现带有32位IP址IP报文包

    第四层:传输层,实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度

    第五层:应用层,Modbus协议报文

    下面说明是两台1200PLC的Modbus—TCP的建立使用

    92d49df419dc480b8475764735b2a6f2.png

    4de06ae4eb514cf2ae14be02ff5b94dd.png

    0e6aa695b4c5ae2022323968db0368c3.png

    ebf7d43198c0bbf780768c1d2c77abed.png

    789d7a6e1b306db4d8a2e925f5945cf3.png

    bb91c6304c4ad64a9f5e11c80ffe14e8.png

    f4f91f4e5a5df29e053d2dc6c6091158.png

    d92d88d9fad31e7268cc92cc8c0a831f.png

    7a52dc7eb72e601d86bc1be6e47d4b5e.png
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  • 编者:Modbus TCP 是比较普及的一种标准通信协议协议格式简单易懂,特别适合学习底层通信协议开发。这次涛哥给大家带来一系列文章,以具体硬件为例,从原始数据着手,一步一步解密 Modbus TCP 协议。研华 ADAM-...

    编者:Modbus TCP 是比较普及的一种标准通信协议,协议格式简单易懂,特别适合学习底层通信协议开发。这次涛哥给大家带来一系列文章,以具体硬件为例,从原始数据着手,一步一步解密 Modbus TCP 协议。

    85866d5173a426ea43a5687b1745573a.png

    研华 ADAM-6052 模块支持 Modbus TCP 协议,我们就以它来研究 Modbus TCP 的协议格式。

    2d6b56ae53557d146759315f591cecda.png

    一、Modebus TCP 协议格式

    先来看看文档里如何描述 Modbus TCP 协议:

    • 一个完整的 Modebus TCP 命令由两部分组成:命令头和命令体。

    • 命令头:由 6 个字节组成,用于响应Modbus协议格式

    • 命令体:用于定义“目标设备”和“请求功能”

    ADAM-6052 的 Modbus 地址如下:

    8ac4f970386565bef1784fb02e4cccd6.png

    最直观的就是抓取通讯字节流,通过实例和文档对比,达到快速理解的目的。

    二、读取输出IO状态

    使用 Function 01 功能码,读取线圈状态也即输出的状态。

    2d5cc69d5f978561b8a7cc0fb5e7b5e2.png

    请求读取地址 17 开始 8 个线圈的状态,使用嗅探工具抓包。

    dad5401891fac394b5261a350af6ae40.png

    1. 请求报文

    00 80 00 00 00 06 01 01 00 10 00 08

    开始6个字节为命令头:

    • byte 0 :  事务标识符,本例为 00

    • byte 1 :  事务标识符,本例为 80

    • byte 2 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 3 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 4 :  后面的字节数,高字节。通常为 00,因为所有报文都小于256个字节

    • byte 5 :  后面的字节数,低字节。本例为 06,即 01 01 00 10 00 08 共6个字节

    第7个字节开始为命令体:

    • byte 6 :  从站标识符,本例为 01

    • byte 7 :  功能码,本例为 01,即 read coils

    • byte 8 :  读取地址,高字节。本例为 00

    • byte 9 :  读取地址,低字节。本例为 10,即地址16。(17-1)

    • byte 10: 读取数量,高字节。本例为 00

    • byte 11: 读取数量,低字节。本例为 08,即8个线圈

    2. 返回报文

    00 80 00 00 00 04 01 01 01 00

    开始6个字节为命令头:

    • byte 0 :  事务标识符,本例为 00

    • byte 1 :  事务标识符,本例为 80

    • byte 2 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 3 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 4 :  后面的字节数,高字节。通常为 00,因为所有报文都小于256个字节

    • byte 5 :  后面的字节数,低字节。本例为 04,即 01 01 01 00 共4个字节

    第7个字节开始为命令体:

    • byte 6 :  从站标识符,本例为 01

    • byte 7 :  功能码,本例为 01,即 read coils

    • byte 8 :  数据数量,本例为 01

    • byte 9 :  读取数值,本例为 00

    3. 手工验证

    动手试一试,更能增加感性认识。使用TCP调试工具直接向模块发送十六进制字节流看看有什么效果?

    1caadb387e691fb1db3214f1a72aa64c.png

    1. 发送请求:00 80 00 00 00 06 01 01 00 10 00 08

    2. 返回响应:00 80 00 00 00 04 01 01 01 D5

    3. 分析结果:D5 二进制为 11010101,分别对应 DO7 – DO0,符合。

    三、写入单个 DO 状态

    Modbus TCP 提供了写入单个和多个输出的功能:

    820de41d62ed2206eaf0263468e39c2b.png

    以写入 DO0 为例,DO0 地址为 17,依次写入 ON 和 OFF:

    7653ca62d78f58602d225c1a248c011c.png

    1. 请求报文

    1B 13 00 00 00 06 01 05 00 10 FF 00或者1B 14 00 00 00 06 01 05 00 10 00 00

    开始6个字节为命令头:

    • byte 0 :  事务标识符,本例为 1B

    • byte 1 :  事务标识符,本例为 13

    • byte 2 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 3 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 4 :  后面的字节数,高字节。通常为 00,因为所有报文都小于256个字节

    • byte 5 :  后面的字节数,低字节。本例为 06,即 01 05  00 10 FF 00 / 00 00 共 6 个字节

    第7个字节开始为命令体:

    • byte 6 :  从站标识符,本例为 01

    • byte 7 :  功能码,本例为 05,即 Force a single coil to either ON or OFF

    • byte 8 :  写入地址,高字节。本例为 00

    • byte 9 :  写入地址,低字节。本例为 10,即地址16(17-1)

    • byte 10 : 写入数据,高字节。本例为 FF  (和 00)

    • byte 11 : 写入数据,低字节。常为 00

    所以特别的:

    • byte 11 byte 10 写入数据为 FF 00 ,则为 ON

    • byte 11 byte 10 写入数据为 00 00 ,则为 OFF

    2.  返回报文

    同请求报文。

    1B 13 00 00 00 06 01 05 00 10 FF 00或者1B 14 00 00 00 06 01 05 00 10 00 00

    不再详述。

    四、写入多个 DO 状态

    以写入状态 11010101 共 8 个 DO 为例:

    cd882bf0d7741db11b861627b64cc92c.png

    1. 请求报文

    2E 7A 00 00 00 08 01 0F 00 10 00 08 01 D5

    开始 6 个字节为命令头:

    • byte 0 :  事务标识符,本例为 2E

    • byte 1 :  事务标识符,本例为 7A

    • byte 2 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 3 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 4 :  后面的字节数,高字节。通常为 00,因为所有报文都小于256个字节

    • byte 5 :  后面的字节数,低字节。本例为 08,即 01 0F 00 10 00 08 01 D5 共 8 个字节

    第7个字节开始为命令体:

    • byte 6 :  从站标识符,本例为 01

    • byte 7 :  功能码,本例为 0F,即 Forces each coil in a sequence of coils to either ON or OFF

    • byte 8 :  开始地址,高字节。本例为 00

    • byte 9 :  开始地址,低字节。本例为 10,即地址16。(17-1)

    • byte 10 : 线圈数量,高字节。本例为 00

    • byte 11 : 线圈数量,低字节。本例为 08

    • byte 12 : 后面的字节数。本例为 01

    • byte 13 : 写入数据。本例为 D5,即 11010101

    2. 返回报文

    2E 7A 00 00 00 06 01 0F 00 10 00 08

    开始 6 个字节为命令头:

    • byte 0 :  事务标识符,本例为 2E

    • byte 1 :  事务标识符,本例为 7A

    • byte 2 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 3 :  协议标识符,通常为 00

    • byte 4 :  后面的字节数,高字节。通常为 00,因为所有报文都小于256个字节

    • byte 5 :  后面的字节数,低字节。本例为 06,即 01 0F 00 10 00 08 共 6 个字节

    第7个字节开始为命令体:

    • byte 6 :  从站标识符,本例为 01

    • byte 7 :  功能码,本例为 0F,即 Forces each coil in a sequence of coils to either ON or OFF

    • byte 8 :  开始地址,高字节。本例为 00

    • byte 9 :  开始地址,低字节。本例为 10,即地址16。(17-1)

    • byte 10 : 线圈数量,高字节。本例为 00

    • byte 11 : 线圈数量,低字节。本例为 08

    五、异常处理

    1.  读取格式不标准

    如果命令报文格式正确,一般都会正确地返回应答报文。

    读取的正确命令是:00 80 00 00 00 06 01 01 00 10 00 FF
    相应的返回报文是:00 80 00 00 00 04 01 01 01 00

    但是如果命令报文格式不标准呢?

    a. 如果地址不存在例如 00 FF

    比如请求的报文是:00 80 00 00 00 06 01 01 00 FF 00 08
    相应的返回报文是:00 80 00 00 00 03 01 81 02

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 81 02

    b. 如果读取线圈数量为 00 FF

    比如请求的报文是:00 80 00 00 00 06 01 01 00 10 00 FF相应的返回报文是:00 80 00 00 00 23 01 01 20 00 00 11 11 11 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

    这种情况貌似没有问题。

    c. 如果读取线圈数量为 FF 00

    比如请求的报文是:00 80 00 00 00 06 01 01 00 10 FF 00相应的返回报文是:00 80 00 00 00 03 01 81 02

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 81 02

    2. 单个写入格式不标准

    如果单个写入命令报文格式正确,一般都会正确地返回原报文。

    1B 13 00 00 00 06 01 05 00 10 FF 00
    或者
    1B 13 00 00 00 06 01 05 00 10 00 00

    a.如果地址不存在例如 00 FF

    比如请求的报文是:1B 13 00 00 00 06 01 05 00 FF FF 00
    相应的返回报文是:1B 13 00 00 00 03 01 85 02

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 85 02

    b.如果写入值不标准(非FF00/0000)

    如果写入数值不是FF00或者0000

    比如请求的报文是:1B 13 00 00 00 06 01 05 00 10 FF FF
    相应的返回报文是:1B 13 00 00 00 03 01 85 03

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 85 03

    3. 多个写入格式不标准

    如果多个写入命令报文格式正确,一般都会正确地返回应答报文。

    比如请求的报文是:2E 7A 00 00 00 08 01 0F 00 10 00 08 01 D5
    相应的返回报文是:2E 7A 00 00 00 08 01 0F 00 10 00 08 01 D5

    a.如果地址不存在例如 00 FF

    比如请求的报文是:2E 7A 00 00 00 08 01 0F 00 FF 00 08 01 D5
    相应的返回报文是:2E 7A 00 00 00 03 01 8F 02

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 8F 02

    b. 如果写入线圈数量不正确例如 00 09

    比如请求的报文是:2E 7A 00 00 00 08 01 0F 00 10 00 09 01 D5
    相应的返回报文是:2E 7A 00 00 00 03 01 8F 03

    这种情况,Slave 返回代码表示请求错误 8F 03

    4. 第5&6、第14个字节数值不正确

    另,第5&6个字节即 byte4、 byte5的字节数不符不影响结果。

    好了,关于 Modbus TCP 如何读写 DO 状态的协议解析就介绍到这儿,你看后有什么收获和疑问,欢迎留言讨论。后续还会有此系列文章,敬请关注“涛哥工业科技”微信公众号。

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